摘要
粘度作为表征流体流变行为的基础物性参数，在涂料、油墨、食品、化妆品及化工等领域的产品研发与质量控制中具有关键意义。本文系统解析了日本东机产业（TOKISANGYO）TV-100B／200B形B型数字粘度计的技术架构与核心创新。该系列产品以扭矩平衡伺服方式为底层驱动，集成多量程功能、无枢轴机构、自动量程切换及程序化测量等核心技术，在单台仪器上实现了相当于三台传统粘度计的测量覆盖能力。特别地，TV-200B型号通过程序测量功能与Visco-Chart数据分析软件的深度整合，构建了一个面向非牛顿流体流变学分析的智能化测量平台。本文从工作原理、量程架构、功能特性及扩展应用等维度展开论述，旨在为流体测量领域的技术人员提供系统性的技术参考。
关键词：粘度计；扭矩平衡伺服；多量程；零位法；无枢轴机构；程序测量；非牛顿流体
1 引言
粘度测量是理解流体材料行为的基础手段。从稀薄如水的试剂到浓稠如膏的胶黏剂，不同样品往往跨越数个数量级的粘度差异。传统解决方案通常要求实验室为不同粘度范围的样品配备多台专用仪器，不仅设备投入高昂，也带来操作流程繁琐、数据可比性下降等问题。
TOKISANGYO推出的TV-100B／200B形B型粘度计，试图回应这一行业痛点。该系列产品采用扭矩平衡伺服方式（Torque Balance Servo System），在宽广的测量范围内实现了优异的直线性与再现性。TV-100B与TV-200B两个型号分别面向常规测量与高级流变分析需求，构成了覆盖从低粘度到超高粘度、从牛顿流体到非牛顿流体的完整测量方案。本文将从技术原理、功能架构和应用价值三个层面，对该系列产品进行系统解析。
2 核心技术架构
2.1 多量程功能：一机三用
TV-100B／200B的核心设计理念在于“多量程"（Multi-Range）。根据待测样品的粘度特性，该系列分为两种基本型号：
每个型号的三个量程档位使其测量范围相当于三台传统粘度计的总和。这意味着用户无需根据样品粘度频繁更换主机即可完成跨量程的连续测量。此外，仪器还提供了自动量程功能——L型可自动在M至5M之间切换（AL），H型可自动在H至U之间切换（AH），进一步简化了操作流程。
从技术指标来看，L型低粘度型号在全量程范围内的粘度测量覆盖15至30,000,000 mPa·s；H型高粘度型号则覆盖100至320,000,000 mPa·s。单个粘度计最多可将测量范围扩大8倍，无需更换转子即可实现连续粘度测量。
2.2 零位法与无枢轴机构：精度与寿命的双重保障
TV-100B／200B的测量精度根植于其独特的传感机制。
零位法（Zero Position Method） 是其核心测量原理。仪器的粘性扭矩检测部分分为主动轴（驱动轴）和从动轴（传感轴），二者通过柔性铰链（板簧）连接。当电机驱动转子在样品中旋转时，粘滞阻力在主动轴与从动轴之间产生一个微小偏差。此时，系统通过扭矩器（Torquer）施加反馈电流，将从动轴推回至零偏差位置。这一始终将偏差归零的闭环控制方法，即为“零位法"——用于驱动反馈电流的电流值被精确转换为粘度读数。
在此基础上，该系列采用了无枢轴机构（Pivotless Mechanism） 。传统粘度计依赖宝石轴承作为转轴支撑，长期使用后存在磨损问题，影响测量精度与仪器寿命。TV-100B／200B摒弃了这一易损部件，采用柔性铰链取而代之。这一设计在宽测量范围内保证了出色的线性度和再现性，同时显著减少了维护需求并延长了使用寿命。仪器精度达到满量程±1%以内，重复性为满量程±0.2%以内。
2.3 宽转速范围与剪切速率控制
TV-100B／200B的转速范围为0.1至100.0 rpm，步进精度为0.1 rpm，共1001个可调档位。这一精细的转速控制能力使得用户可以在宽广的剪切速率范围内进行测量，从而更全面地评估样品的流变行为。对于非牛顿流体而言，这一能力尤为关键——其粘度往往随剪切速率的变化而呈现复杂响应。
3 功能对比：TV-100B与TV-200B
TV-100B与TV-200B共享相同的硬件平台与核心技术，二者的差异主要体现在软件功能层面。
3.1 程序测量功能（TV-200B）
TV-200B的程序测量功能是其区别于TV-100B的核心升级。用户可设置最多10种程序模式，每种模式包含最多40个步骤，每个步骤均可独立设定转速、测量范围和测量时间。
这一功能对于非牛顿流体的分析具有特殊价值。非牛顿样品的流变行为高度依赖于剪切速率的变化时序和测量时间差异。人工操作中不同 operator 的操作习惯差异可能导致测量结果的离散。程序测量功能通过将操作流程标准化，无论由谁操作均可获得高度一致的测量结果。在流动分析和TI值（触变指数）获取等场景中，这一功能被视为不能缺少的。TI值测量通常设定在1:10的转速比下进行，程序功能可自动完成这一计算。
3.2 Visco-Chart数据分析软件（TV-200B标配）
TV-200B标配的Visco-Chart粘度数据采集与分析软件，将测量从“数据获取"延伸至“数据洞察"。
该软件的核心功能包括：
实时绘图：将粘度变化曲线实时可视化，便于即时观察和评估样品特征
磁滞回线面积计算：用于表征触变性流体的结构恢复能力
非牛顿粘度指数计算：为材料研究提供量化分析依据
数据库管理：支持测量者、时间、备注等多维度信息录入，便于数据追溯与管理
通过将测量文件注册到数据库中，实验室可实现测量数据的系统化管理，清楚追溯每次测量的时间、地点和操作人员。
4 扩展附件与应用场景
4.1 标准配置
根据量程类型，TV-100B／200B标配相应的主轴转子：
低粘度型（L型） ：TM1～TM4共4个转子
高粘度型（H型） ：TH2～TH7共6个转子
4.2 选配附件
为应对多样化的样品条件，该系列提供了丰富的选配附件：
小样品适配器：标准B型粘度计通常需要500 ml烧杯进行测量，样品消耗量较大。小样品适配器可将样品量降低至8～13 ml，适用于昂贵样品、少量原型样品以及大量处理存在安全风险的危险样品。使用小样品适配器时，需配合恒温水浴进行温度控制。
低粘度适配器（L适配器） ：可测量标准转子无法覆盖的低粘度流体，样品量约22 ml。
T型台（T-Bar） ：针对具有屈服值的流体（膏体、凝胶）以及受剪切时发生结构破坏的半固体材料（布丁、果冻等），常规B型粘度计难以获得稳定测量结果。T型台通过特殊的转子几何设计，实现了对这些复杂样品的稳定测量。
PE-100温度传感器：可实时监测测量容器中的样品温度。
4.3 标准兼容性与数据互通
TV-100B／200B粘度计符合JIS和ISO标准，测量数据与东机产业生产的其他粘度计兼容。这一特性使得实验室可以在不同设备间进行数据比对与长期追踪，降低了设备更替带来的数据断层风险。
5 总结与展望
TOKISANGYO TV-100B／200B形粘度计的技术价值可以从三个层面加以概括：
其一，量程整合带来的效率革命。 通过多量程功能将三台传统粘度计的测量能力集成于单台设备，不仅降低了实验室的设备采购与维护成本，更从根本上简化了跨量程测量的操作流程。
其二，精密测量技术的纵深突破。 零位法配合无枢轴机构的设计，在保证宽测量范围内线性度与重复性的同时，解决了传统宝石轴承结构长期使用后的精度衰减问题，实现了测量精度与仪器寿命的双重提升。
其三，从测量工具到分析平台的跃迁。 TV-200B通过程序测量功能与Visco-Chart软件的组合，将粘度计从单纯的数据采集设备升级为具备流变学分析能力的智能平台——程序功能确保了非牛顿流体测量的一致性与可重复性，而Visco-Chart则提供了从实时可视化到量化分析的数据闭环。
在工业4.0与实验室智能化的大背景下，TV-100B／200B所代表的“一机多能、软硬协同"的设计思路，或许正是粘度测量仪器演进的一个方向——从单一物理量的测定，走向对流变行为全貌的系统性理解。
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更新时间：2026-07-21 
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