旋轉粘度計是測量流體動態(tài)粘度（Dynamic Viscosity） 的精密儀器，其核心原理基于流體在剪切力作用下表現出的內摩擦力。

ATAGO的旋轉粘度計（如常見的Viscomate系列）采用經典的旋轉柱筒法，其工作原理可以分解為以下幾個核心部分：

一、 核心物理原理：粘度的定義與斯托克斯定律

粘度（η）的物理定義是：流體對流動的阻力。在旋轉粘度計中，這一定義被轉化為一個可測量的物理量：

剪切應力（τ） = 粘度（η） × 剪切速率（γ）

即 η = τ / γ

這個公式是旋轉粘度計工作的基石。儀器的工作就是通過機械結構精確地創(chuàng)造一個已知的剪切速率（γ），并精確地測量出流體為了抵抗這個運動而產生的剪切應力（τ），然后通過計算得到粘度（η）。

二、 機械結構與工作過程（以常見的同心圓筒結構為例）

ATAGO旋轉粘度計通常包含以下關鍵部件：

1. 轉子（或稱為內筒，Bob）： 連接在精密電機軸上的旋轉部件。

2. 定子（或稱為外杯，Cup）： 盛放待測樣品的容器。在許多便攜式設計中，定子就是樣品杯本身，轉子浸入其中旋轉。

3. 同步電機： 提供穩(wěn)定、精確的旋轉動力。

4. 扭矩傳感器： 測量流體阻力產生的扭矩。

5. 數據處理系統： 將扭矩值轉換為粘度值并顯示。

其工作流程如下：

• 步驟一：創(chuàng)造剪切速率
  電機驅動轉子在以一個恒定且精確的轉速（N） 在待測流體中旋轉。這個旋轉運動會對與之接觸的流體層施加一個力，使其流動。轉速（N）與轉子的幾何尺寸（半徑等）共同決定了剪切速率（γ） 的大小。轉速越高，產生的剪切速率越大。

• 步驟二：感知剪切應力
  流體具有粘性，會抵抗轉子的旋轉。這個阻力會施加一個與旋轉方向相反的扭矩（T） 或扭力在轉子上。流體的粘度越高，產生的阻力扭矩就越大。

• 步驟三：測量與轉換
  連接轉子的扭矩傳感器會非常靈敏地檢測到這個微小的阻力扭矩。這個扭矩值直接對應于流體的剪切應力（τ）。

• 步驟四：計算與顯示
  儀器的微處理器內置了計算公式（基于斯托克斯定律和轉子幾何參數），它接收轉速（N） 和扭矩（T） 的信號，通過公式 η = (常數 × T) / N 自動計算出流體的粘度值，并在屏幕上顯示出來。這個“常數"由轉子的具體形狀和尺寸決定，通常每個轉子都有一個特定的系數（因子）。

三、 ATAGO旋轉粘度計的關鍵特點與技術

1. 多種轉子系統： ATAGO提供不同形狀和尺寸的轉子（如螺旋槳式、圓盤式、圓筒式），以適應不同粘度范圍的樣品（從低粘度的水、溶劑到高粘度的膏狀物、樹脂）。用戶通過更換轉子來匹配最佳的測量范圍。

2. 多速控制： 儀器可以在多個固定轉速下運行。這對于研究流體的流變特性至關重要：

• 牛頓流體： 其粘度值與剪切速率（轉速）無關（如水、礦物油）。在任何轉速下測得的粘度值都相同。

• 非牛頓流體： 其粘度值會隨著剪切速率（轉速）的變化而變化（如番茄醬、油漆、酸奶）。通過測量不同轉速下的粘度，可以繪制出流體的流變曲線，分析其剪切稀化或剪切增稠等行為。

3. 便攜性與數字化： 許多ATAGO型號（如Viscomate VM-10A）設計為便攜式，內置電池和數字顯示，可直接讀取粘度值，非常適合現場快速檢測和質量控制。

總結

ATAGO愛拓旋轉粘度計的工作原理可以概括為：通過一個同步電機驅動特定形狀的轉子在流體中恒速旋轉，從而對流體施加一個已知的剪切速率；流體因粘度而產生的反向阻力扭矩被高精度的傳感器捕獲；最后，儀器內部的處理器根據預設的算法和轉子系數，將扭矩和轉速值轉換為直接的粘度讀數并顯示出來。

這種設計使其成為實驗室和工業(yè)生產中測量流體粘度一種準確、可靠且靈活的工具。