CS207259B1

CS207259B1 - Ultrasound viscosimeter

Info

Publication number: CS207259B1
Application number: CS646579A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Novak
Original assignee: Miroslav Novak
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1981-07-31

Description

(54) Ultrazvukový viskozimetr(54) Ultrasonic viscometer

Vynález se týká ultrazvukového viskozimetru vhodného zejména pro měření viskozity kapalin řádově 1 až lOOx viskoznějších než voda v malém množství, cca 1 cm³, zejména krve, krevního sera, kloubních moků, olejů lehčích frakcí apod.The invention relates to an ultrasonic viscometer suitable in particular for measuring the viscosity of liquids of the order of 1 to 100 times more viscous than water in small amounts, about 1 cm ³ , in particular blood, blood serum, arthritic liquids, oils of lighter fractions and the like.

V současné době jsou známy ultrazvukové viskozimetry měřící dynamickou viskozitu na základě odporu, který kapaliny kladou smykovému namáhání. Příkladem takového měření je viskozimetr podle čs. autorského osvědčení číslo 159.054. Sondu tohoto viskozimetru tvoří magnetostrikční půlvlnný torzní rezonátor o délce λ/2, uložený do toroidní magnetizační cívky. Rezonátor je prodloužen na obou opačných stranách o čtvrtvlnové rezonátory. Jeden zasahuje do měřené kapaliny a druhý do snímací cívky. V té vzniká střídavé napětí úměrné amplitudě torzních kmitů rezonátoru. Nevýhodou tohoto způsobu měření viskozity je to, že měřící sonda obsahuje budící i snímací cívky, jejich vzájemné stínění, takže jako celek je značných rozměrů a hmotnosti. Sonda tak svým konstrukčním uspořádáním neumožňuje měřit viskozitu malých množství kapaliny. U dosud známých provozních viskozimetrů není rovněž zajištěna stálá teplota měřené kapaliny. Jedním z platných fyzikálních zákonů je, že kapalina zmenšuje svoji viskozitu s růstem teploty a naopak. Velikost této závislosti není pro všechny kapaliny stejná. Mámeli tedy zaručit reprodukovatelnost výsledků měření, je nutné zachovávat konstantní teplotu měřených vzorků kapaliny.Presently, ultrasonic viscometers are known to measure dynamic viscosity based on the resistance of liquids to shear stress. An example of such measurement is the viscosimeter according to U.S. Pat. No. 159.054. The probe of this viscometer is a magnetostrictive half-wave torsion resonator of λ / 2 length, embedded in a toroidal magnetizing coil. The resonator is extended on both opposite sides by quarter-wave resonators. One extends into the measured liquid and the other into the sensing coil. This creates an alternating voltage proportional to the resonator torsional oscillation amplitude. The disadvantage of this method of measuring viscosity is that the measuring probe contains both excitation and sensing coils, their mutual shielding, so that as a whole it is of considerable dimensions and weight. Thus, the design of the probe makes it impossible to measure the viscosity of small amounts of liquid. Also, the constant viscosity temperature of the liquid to be measured is not ensured in the prior art viscometers. One of the applicable laws of physics is that a liquid decreases its viscosity with temperature rise and vice versa. The magnitude of this dependence is not the same for all fluids. Therefore, in order to guarantee the reproducibility of the measurement results, it is necessary to maintain a constant temperature of the measured liquid samples.

Nevýhody současného stavu techniky jsou odstraněny vynálezem, jehož podstatou je, že generátor je napojen přes měřící sondu, obsahující torzní rezonátor, uložený při měření v nádobce termostatovaného bloku, obsahujícího regulátor teploty, o délce λ/2 nebo násobku λ/2, který je pružně uložen v uzlu kmitů pružným držákem s nalisovaným rozpíracím kroužkem z pružného, materiálu, s výhodou pryže, a vazebním drátem je tangenciálně* spojen s budícím, podélně kmitajícím měničovým rezonátorem, a dva měničové rezonátory, které jsou pevně připojeny k základové desce třmeny, přičemž snímací měnič a budící měnič jsou jednak ve funkci zaměnitelné, jednak jsou vůči sobě pootočeny o 180°, a také přímo na dif erenciál, ní zesilovač přes dva oddělovací stupně, obsahující , také usměrňovač.Disadvantages of the prior art are eliminated by the invention, which is based on the fact that the generator is connected via a measuring probe containing a torsion resonator, placed in a thermostatic block containing a temperature regulator of λ / 2 or a multiple of λ / 2 housed in the oscillation node by a resilient holder with a press-on spreader ring of resilient material, preferably rubber, and coupled to the coupling wire tangentially to an excitation longitudinally oscillating transducer, and two transducer resonators fixedly connected to the yoke base plate, The transducer and the excitation transducer are both interchangeable in function and rotated by 180 [deg.] relative to one another, and also directly to a differential amplifier via two separating stages including a rectifier.

Výhodou viskozimetru podle vynálezu je, že umožňuje měření viskozity velmi malých množství kapaliny, neboť ze všech částí sondy se ponořuje pouze torzní rezonátor a to jen do poloviny své délky. Jeho teplota při malé hmotnosti se rychle vyrovná s teplotou mařené kapajiůy. Odvod tepla, tenkými vazebními dráty a pružným uložením , rezonátoru je minimální. Jelikož měřený vzorek kapaliny jev termostatované zkumavce, je teplota při měření vždy konstantní. Lze tak indikovat viskozitu i velmi malých množství kapalin, cca cm³ i méně, což je ceněno zejména v lékařství při měření viskozity krve, krevního sera, kloubních moků apod. Další výhodou je, že viskozimetr je upraven pro měření relativní viskozity kapaliny a udává, kolikrát je měřená kapalina viskoznější než destilovaná voda. A to je právě v lékařství požadováno. Kdykoliv lze v průběhu měření serie kontrolovat přesnost měření, případně provést ocejchování přístroje pro zvolenou teplotu měření, neboť destilovaná voda jako kontrolní normál je běžně k dispozici. Přístroj indikuje přímo velikost relativní viskozity a odečet i manipulace s ním klade minimální požadavky na obsluhující personál.An advantage of the viscometer according to the invention is that it allows the measurement of the viscosity of very small amounts of liquid, since only the torsion resonator is submerged from all parts of the probe and only up to half its length. Its temperature at a low weight quickly compares to the temperature of the cooked capaya. Heat dissipation, thin coupling wires and resilient resilient fit is minimal. Since the liquid sample being measured is in a thermostatic tube, the temperature is always constant during the measurement. Viscosity of very small amounts of liquids can be indicated, about ³ cm or less, which is especially appreciated in medicine when measuring the viscosity of blood, blood serum, articular fluid, etc. Another advantage is that the viscometer is adapted to measure the relative viscosity of the liquid. how many times the measured liquid is more viscous than distilled water. And that is what medicine is required. At any time during the series measurement, the accuracy of the measurement can be checked, or the instrument can be calibrated for the selected measurement temperature, since distilled water is normally available as a control normal. The instrument directly indicates the relative viscosity and reads and handles the minimum requirements for the operator.

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán pomocí dvou výkresů, znázorňující možný příklad provedení podle vynálezu, přičemž obr. 1 představuje blokové schéma zapojení viskozimetru a obr.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be explained and described in more detail by means of two drawings, showing a possible embodiment of the invention, and FIG.

uspořádání měřící sondy viskozimetru.arrangement of the viscometer measuring probe.

Ultrazvukový viskozimetr (obr. 1) se skládá z generátoru G elektrického signálu, měřící sondy S s termostatovaným blokem T pro ohřívání měřené kapaliny, oddělovacích stupňů OS_t a OS₂, které obsahují rovněž usměrňovače, dále z diferenciálního zesilovače DZ a měřidla M. Do termostatovaného bloku T se vkládá zkumavka s měřenou kapalinou. Po dobu měření udržuje regulovatelný termostatovaný blok T teplotu kapaliny na konstantní výši.The ultrasonic viscometer (Fig. 1) consists of an electrical signal generator G, a measuring probe S with a thermostatic block T for heating the measured liquid, separating stages OS _t and OS ₂ , which also contain rectifiers, a differential amplifier DZ and a M meter. The thermostatic block T is fitted with a test tube containing the liquid to be measured. During the measurement, the controllable thermostatic block T maintains the liquid temperature at a constant level.

Krystalový generátor G vyrábí elektrický signál o rezonančním kmitočtu měřící sondy. Ten je veden jednak do měřící sondy S a dále přes oddělovací stupeň OS_X do diferenciálního zesilovače DZ, jednak přímo přes oddělovací stupeň OS₂rovněž do diferenciálního zesilovače DZ. Zde jsou obě napětí usměrněna a jejich velikost porovnána. Rozdíl napětí je zesílen. Ultrazvuková sonda vis-The crystal generator G produces an electrical signal at the resonant frequency of the measuring probe. This is led to the measuring probe S and then via the separating stage OS _X to the differential amplifier DZ, and directly through the separating stage OS ₂ also to the differential amplifier DZ. Here the two voltages are rectified and their magnitude compared. The voltage difference is amplified. Ultrasonic probe vis-

Claims

SUBJECT

Ultrasonic viscometer for measuring the viscosity of liquids in small quantities consisting of a generator, a measuring probe, a thermostatic block with a temperature controller, two separation stages, an amplifier and a pointer meter, characterized in that the generator (G) is connected via a measuring probe (S) containing torsion resonator (1) housed in a thermostatic heating block (T) vessel containing a temperature regulator, λ / 2 or multiple λ / 2, which is resiliently mounted at the oscillation node by a resilient bracket (8) with a pressurized expander ring (fig.

2) consists of a torsion resonator 1 of special stainless steel of λ / 2 length or multiple λ / 2. The torsion resonator 1 is resiliently mounted in the node or nodes - at a multiple of λ / 2 - of the oscillations by the resilient holder 8. The coupling wire 5 is tangentially connected to two oscillating converter resonators 2, 2 '. One of them acts as an excitation resonator 2 and the other a sensing resonator 2 '. They are interchangeable in their function and are offset by 180 ° to each other. Both transducer resonators 2, 2 'consist of piezoceramic resonators 4, 4' and fixed transducer extensions 3, 3 'of special steel. Both transducer resonators 2, 2 'are mounted at the location of the piezo-ceramic resonators 4, 4' to the base plate 7 of the yokes 6, 6 '. The resilient holder 8 is located in the body of the holder 9 and secured in position by a press-on expander ring 10. The ultrasonic viscometer is located in the instrument housing. It contains an electronic part ensuring measurement and keeping the block temperature constant. The ultrasonic probe is attached to the front panel. Furthermore, there is movably connected a thermostatic block T with a regulator ensuring a constant temperature of the liquid in the measuring tube, which is inserted into the block. There are controls and M gauge on the panel.

To calibrate the instrument, set the temperature regulator of the thermostatic block T to the desired temperature, insert a test tube with distilled water and wait for temperature equalization. Then the entire thermostatic block T is lifted to the measuring probe. After equilibrating the water temperature and the measuring probe, the M gauge deflection is adjusted to coincide with the value of "1" on the instrument scale e. This assigns a viscosity value of distilled water at a given temperature of 1. For subsequent measurements, the instrument gives absolute values ratio of viscosity of distilled water to size of measured liquid - relative viscosity of liquid.

OF THE INVENTION (10) of a resilient material, such as rubber, and a coupling wire (5) is tangentially connected to two longitudinally oscillating transducer resonators (2, 2 ') which are rigidly attached to the base plate (7) by the yokes (6, 6') wherein the sensing transducer (2 ') and the excitation transducer (2) are both interchangeable and rotated 180 ° relative to each other and are connected to a differential amplifier (DZ) via two separating stages (OSj, OS ₂ ) , also containing a rectifier.