PL67012B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 04.IV.1970 (P 139 833) 2S.II.1973 KI. 42U/02 MKP GOln 29/02 Wspóltwórcy wynalazku: Stanislaw Belczak, Zdzislaw Duh-Imbor, Stanislaw Skoczek Wlasciciel patentu: Politechnika Gdanska, Gdansk (Polska) Ultradzwiekowy miernik lepkosci cieczy Przedmiotem wynalazku jest ultradzwiekowy mier¬ nik lepkosci cieczy, umozliwiajacy dokladne, szybkie i automatyczne jej okreslanie.Znany z -polskiego patentu nr 52324 ultradzwiekowy miernik lepkosci sklada sie z multiwibratora samobiez¬ nego, który wyzwala generator drgan sinusoidalnych modulowanych impulsowo. Sygnal wyjsciowy generato¬ ra doprowadza sie do ukladu nadawczo-odbiorczego przetworników magnetostrykcyjnych, które sa dolaczo¬ ne do nasady (rezonatora umieszczonego w cieczy. Ode¬ brane przez uklad nadawczo-odbiorczy drgiania rezona¬ tora, wymuszone impulsem pobudzajacym, oraz zani¬ kajace drgania swobodne, po wylaczeniu pobudzenia, sa podawane poprzez wzmacniacz na uklad pomia¬ rowy.Ujemna ceche opisanego urzadzenia stanowi przede wszystkim przyjecie za podstawe pomiaru calki z ob¬ wiedni drgan rezonatora, a wiec sygnalu analogowego ciaglego, co zmusza do stosowania w urzadzeniu ukla¬ dów stalopradowych i detekcyjnych, obarczajacych po¬ miar duzym bledem, szczególnie przy duzych zmianach temperatury, ponadto zas podzial urzadzenia na czesc nadawcza i odbiorcza, powoduje sumowanie sie ble¬ dów wprowadzanych przez obie te czesci oraz koniecz¬ nosc recznego dostrajania czestotliwosci generowanego sygnalu do czestotliwosci rezonansowej rezonatora, któ¬ ra zmienia sie ze zmiana tlumienia osrodka i tempe¬ ratury cieczy.Celem wynalazku jest skonstruowanie ultradzwieko¬ wego miernika lepkosci cieczy, zapewniajacego dy¬ skretna postac sygnalów wewnetrznych i cyfrowa po¬ stac sygnalów wyjsciowych co umozliwia pomiar cal¬ kowicie automatyczny, osiagniecie duzej jego doklad¬ nosci oraz latwa wspólprace z zewnetrznymi cyfrowy¬ mi urzadzeniami rejestrujacymi.Cel ten zostal omagiiety pracz dolaczenie jednego wyjscia multiwibratora do klucza polaczonego szerego¬ wo z trzecim wzmacniaczem, jonda, wtórnikiem oraz drugim wzmacniaczem. Wyjscie drugiego wzmacniacza jest dolaczone do wejscia klucza i równolegle poprzez uklad automatycznej regulacji amplitudy do wejscia trzeciego wzmacniacza.Wyjscie wtórnika jest polaczone dodatkowo poprzez pierwszy wzmacniacz z wejsciem ukladu pomiarowego.Uklad pomiarowy sklada sie z wtórnika, którego wyj¬ scie jest dolaczone równolegle do dwóch komparato¬ rów. Wyjscie pierwszego komparatora jest polaczone poprzez bramke ze wzmacniaczem wyjsciowym, zas wyjscie drugiego komparatora jest dolaczone do wzmacniacza polaczonego szeregowo z przeksztaltni¬ kiem i funktorem przy czym drugie wejscie funktora jest dodatkowo polaczone z drugim wyjsciem multiwi¬ bratora, zas wyjscie funktora polaczone jest z bramka.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala uzyskac po¬ miar lepkosci cieczy w postaci cyfrowej. Zapis cyfro¬ wy jest latwy do rejestracji i dalszej obróbki w ma¬ szynach matematycznych, mozna to wykorzystac do procesu regulacji. Urzadzenie jest odporne na zakló- 30 cenia szczególnie {pochodzace z sieci, równiez sygnal 10 15 20 25 67012«7»12 wyjsciowy jest odporny ma zaklócenia i moze byc prze¬ sylany na duze odleglosci.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przed¬ stawia schemat blokowy ultradzwiekowego miernika lepkosci cieczy a fig. 2 sonde. Jak pokazano na fig. 1 rysunku wyjscie wtórnika 1 doprowadzone jest do wej¬ scia pierwszego wzmacniacza 2 i drugiego wzmacnia¬ cza 3, który jest polaczony przez klucz 4 z trzecim wzmacniaczem 5.Dodatkowo wyjscie drugiego wzmacniacza 3 dopro¬ wadzone jest przez uklad 6 auitomatycznej regulacji amplitudy do trzeciego wzmacniacza 5. Sygnal wyjscio¬ wy trzeciego" wzmacniacza 5 pobudza sonde 7, której wyjscie, jest polaczone A wejsciem wtórnika 1. Multi- wibrator & steruje praca klucza 4 i funktora 15 ukladu pomiarowego A. Uklad pomiarowy A sterowany sygna¬ lem wyjsciowym pierwszego wzmacniacza 2 zawiera wtórnik 9, którego wyjscie doprowadzone jest jedno¬ czesnie do dwóch komparatorów 10 i 11. Kompara¬ tor 11 polaczony jest poprzez wzmacniacz 13 i prze¬ ksztaltnik 14 z fiunktorem 15. Sygnal wyjsciowy kom¬ paratora 10 podany jest na wejscie wzmacniacza wyj¬ sciowego 16 przez bramke 12 steirowana z funktora 15.W urzadzeniu pokazanym na fig. 1 impulsy wyj¬ sciowe muitiwibratora 8 podane na wejscie klucza 4 powoduja jego okresowe wlaczanie. Gdy klucz 4 jest wlaczony zostaje zamknieta petla dodatniego sprzeze¬ nia zwrotnego poprzez polaczone szeregowo trzeci wzmacniacz 5, sonde 7, wtórnik 1 oraz drugi wzmac¬ niacz 3.Dodatnie sprzezenie zwrotne powoduje powstanie w ukladzie drgan o czestotliwosci równej czestotliwosci rezonansowej sondy 7. Amplituda tych drgan jest sta¬ bilizowana za pomoca ukladu 6 aiutomatycznej regu¬ lacji amplitudy, który jest wlaczony miedzy wyjscie drugiego wzmacniacza 3 a wejscie trzeciego wzmacnia¬ cza 5. W momencie gdy klucz 4 rozwiera sie, przerwa¬ na zostaje petla dodatniego sprzezenia zwrotnego i uklad przestaje generowac.Poi wylaczeniu pobudzenia, dogania sondy 7 zanurzo¬ nej w cieczy sa tlumione, przy czym logarytmiczny dekiement tlumienia drgan zalezy od lepkosci cieczy.Sygnal z wyjscia sondy 7 jest .podawany poprzez wtór¬ nik 1 i pierwszy wzmacniacz 2 na uklad pomiaro¬ wy A.Zadaniem ukladu pomiarowego jest wyznaczenie lo¬ garytmicznego dekrementu tlumienia drgan swobod¬ nych sondy 7. Wielkosc te okreslamy przez pomiar czasu tj, w którym amplituda drgan sondy 7 maleje od ustalonej wartosci Ai do wartosci A2.Wplyw obciazenia na czestotliwosc drgan wlasnych sondy 7 jest do pominiecia, poniewaz impedancja opi¬ sujaca tlumienie, przez ciecz lepka, drgan poprzecz¬ nych nie zawiera czynnika o charakterze indukcyjnym.Wobec tego czas ti jest proporcjonalny do ilosci okre¬ sów drgan, których amplituda jest zawarta miedzy Ai i A2. Uklad pomiarowy sklada sie z wtórnika 9, któ¬ rego wyjscie dolaczone jest równolegle do dwóch kom¬ paratorów 10 i 11, na wyjsciu których otrzymuje sie impuls w momencie gdy amplituda drgan przekroczy okreslony poziom odpowiednio Pi i P2.Sygnal z wyjscia komparatora 11 zostaje podany na wzmacniacz 13, ksztaltujacy impulsy i realizujacy funk¬ cje negacji logicznej. Nastepnie ciag impulsów ze wzmacniacza 13 zostaje zamieniony na napiecie stale w przeksztaltniku 14. Po zakonczeniu paczki impul¬ sów, przeksztaltnik 14 wraca do polozenia spoczynko¬ wego. 5 Wyjscie przeksztaltnika 14 jest dolaczone do wejscia funktora 15, na którego drugie wejscie podaje sie im¬ pulsy muitiwibratora 8. Funktor 15 realizuje negacje iloczynu obu sygnalów wejsciowych. Zastosowanie te¬ go ukladu pozwala jednoznacznie okreslic czy mamy 10 do czynienia z narastaniem czy tez tlumieniem drgan, sondy 7. Impulsy z funktora 15 otwieraja bramke 12, której wejscie jest polaczone z komparatorem 10 a wyjscie poprzez wzmacniacz wyjsciowy 16 z licznikiem cyfrowym. 15 Na wyjsciu licznika pojawia sie impulsy z kompa¬ ratora 10 jedynie wówczas, gdy; wartosc amplitudy drgan swobodnych sondy zmaleje ponizej wartosci pro¬ gu komparatora 11. Zastosowana w urzadzeniu wedlug wynalazku sonda 7 (fig. 2) zbudowana jest z trzech 20 rezonatorów 17 sprzezonych ze soba mechanicznie za pomoca elementów zwanych sprzegaczami 18.Skrajne rezonatory polaczone sa za pomoca sprze¬ gaczy 18 z przetwornikami elektromechanicznymi 19, które sprzegaja uklad z obwodami elektrycznymi. Re- 25 zonatory skrajne sa przytwierdzone do obudowy za pomoca kolnierzy 20 umocowanych w wezlach 21 drgan skretnych rezonatorów. W cieczy mierzonej za¬ nurzony jest rezonator srodkowy i czesci rezonatorów bocznych. 30 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Ultradzwiekowy miernik lepkosci cieczy, sklada¬ jacy sie z ukladu pomiarowego i ukladu sterujacego, /polaczonych z sonda zanurzona w badanej cieczy i za- 35 wierajacy multiwibrator oraz wzmacniacze, znamienny tym, ze jedno wyjscie muitiwibratora (8) jest dolaczo¬ ne do klucza (4) polaczonego szeregowo z trzecim wzmacniaczem (5), sonda (7) wtórnikiem (1) i drugim wzmacniaczem (3), którego wyjscie jest polaczone z 40 wejsciem kliucza (4) i poprzez uklad (6) automatyczny regulacji amplitudy z trzecim wzmacniaczem (5), przy czym wyjscie wtórnika (1) jest dodatkowo polaczone poprzez pierwszy wzmacniacz (2) z ukladem pomiaro¬ wym (A), zas drugie wyjscie muitiwibratora (8) jest ^ polaczone z funktoreni (15) ukladu pomiarowego (A). 2. Ultradzwiekowy miernik wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze uklad pomiarowy (A) posiada wtórnik (9), którego wyjscie jest polaczone z komparatorami (10 i 11), przy czym wyjscie komparatora (10) jest po- 50 laczone poprzez bramke (12) ze wzmacniaczem wyj¬ sciowym (16), a wyjscie komparatora (11) jest polaczo¬ ne poprzez wzmacniacz (13) z przeksztaltnikiem (14), który poprzez funktor (15) jest polaczony z bram¬ ka (12). 55 3. Ultradzwiekowy miernik wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze sonda (7) sklada sie z trzech rezona¬ torów (17) o jednakowej czestotliwosci rezonansu wla¬ snego, polaczonych miedzy soba sztywno za pomoca sprzegaczy (18), przy czym skrajne rezonatory (17) sa 60 dodatkowo polaczone za pomoca sprzegaczy (18) z przetwornikami elektromechanicznymi (19) a za pomo¬ ca kolnierzy (20) umocowanych w wezlach (21) drgan skretnych rezonatorów sa przytwierdzone do obudowy zas w cieczy mieszanej zanurzony jest rezonator sród- 65 kowy i czesci rezonatorów bocznych.KI. 421,7/02 67012 MKPGOln 29/02 3 Fig. d. Fig.

2. PL PL