在線粘度計的種類繁多，但絕大多數都基于以下三種基本原理之一或組合：

1. 旋轉式原理

這是實驗室旋轉粘度計的在線應用原理。

• 工作原理：傳感器探頭直接浸入過程流體中。探頭通常由一個同心圓筒(轉子) 和一個定子 組成，或者是一個單軸的旋槳。電機驅動轉子以一個恒定的扭矩或恒定的轉速旋轉。

  • 恒定轉速型：電機保持恒定轉速旋轉，流體粘度越高，對轉子的剪切阻力越大，維持該轉速所需的扭矩就越大。通過精確測量驅動電機所需的電流(扭矩)來計算粘度。

  • 恒定扭矩型：電機施加一個恒定的扭矩，流體粘度越高，對轉子的阻力越大，轉子的旋轉速度就越慢。通過測量在該扭矩下的轉速來計算粘度。

• 關鍵公式： 粘度 (η) ∝ 扭矩 (M) / 轉速 (ω)

• 優點：測量準確，測量范圍廣，能很好地對應實驗室數據。

• 缺點：對機械密封要求高，在含有顆粒或易結垢的流體中，轉子有被卡住或磨損的風險。

• 應用：廣泛應用于石油、化工、涂料、食品等行業，適用于從低到中高粘度的清潔或半清潔流體。

2. 振動式原理

這是目前非常流行的一種在線測量技術，因其結構簡單、無運動部件、維護量小。

• 工作原理：傳感器探頭末端有一個振動元件(通常是簧片或圓盤)。由內部的壓電陶瓷驅動器驅動該元件以其共振頻率進行持續、微幅的振動。

• 測量參數：

  1. 振幅衰減：當探頭浸入流體中時，流體會對振動元件的振動產生阻尼作用。流體粘度越高，阻尼作用越強，振動振幅的衰減就越大。維持恒定振幅所需的驅動能量就越多。

  2. 共振頻率偏移：流體對振動元件的阻尼作用也會導致其共振頻率發生變化。粘度越高，頻率偏移通常也越大。

• 系統通過測量“維持恒定振幅所需的驅動能量(電流)”或“共振頻率的變化”來計算出流體的粘度。

• 優點：沒有運動部件，堅固耐用，響應速度快，幾乎免維護，適用于含顆粒或易結垢的流體(但嚴重結垢仍會影響測量)。

• 缺點：測量的是表觀粘度，對流體流速比較敏感(通常要求流體處于靜止或穩流狀態)，在低粘度范圍精度可能稍遜于旋轉式。

• 應用：幾乎適用于所有行業，特別是石化、制藥、食品飲料、造紙等過程中的各種流體，從低粘度溶劑到高粘度聚合物熔體。

3. 毛細管式原理

基于模擬毛細管粘度計的原理，通常稱為“差壓式”在線粘度計。

• 工作原理：在工藝管道上安裝一個恒流泵(或利用管道本身流量)，迫使流體以層流狀態穩定地通過一段已知長度和內徑的精密毛細管。

• 測量參數：根據泊肅葉定律，流體流過毛細管時會產生壓力降(ΔP)。粘度越高，流動阻力越大，產生的壓力降就越大。

• 關鍵公式： η = (π * ΔP * r?) / (8 * Q * L) (其中 r是毛細管半徑，Q是體積流量，L是毛細管長度)

• 系統通過精確測量毛細管兩端的壓差(ΔP)和已知的流量(Q)，即可計算出流體的粘度。

• 優點：測量精度非常高，是測量牛頓流體粘度的基準方法之一。

• 缺點：系統復雜(需要泵、精密毛細管和壓差傳感器)，對流體中的顆粒物非常敏感(容易堵塞毛細管)，維護工作量大。

• 應用：主要用于對測量精度要求的場合，如精密化工、科研或作為標定其他在線粘度計的標準。

溫度補償的重

粘度對溫度極其敏感，溫度升高通常會導致粘度顯著下降。因此，所有在線粘度計都必須集成高精度的溫度傳感器(通常是Pt100)。

在線粘度計最終輸出的不僅僅是粘度值，很多時候是經溫度補償后的粘度值或在特定參比溫度下的粘度值，以確保數據的一致性，消除因過程溫度波動帶來的測量誤差。
粘度范圍：不同原理的粘度計有其最佳測量范圍。