Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ciaglej i automatycznej kompensacji wplywu temperatury przy pomiarze lepkosci osrodków plynnych. Urzadzenie to znajduje szczególnie korzystne zastosowanie przy pomia¬ rze lepkosci wiskozymetrem ultradzwiekowym.Pomiar lepkosci, z uwagi na jej zaleznosc od temperatury osrodka plynnego w czasie pomiaru, wiaze sie z koniecznoscia jednoczesnego dokladnego pomiaru temperatury. W warunkach laboratoryjnych lepkosc mierzy sie najczesciej w termostatach utrzymujacych wzglednie stala temperature mierzonego osrodka. W warunkach produkcji przemyslowej utrzymanie stalej temperatury w czasie pomiaru lepkosci jest praktycznie nie do spel¬ nienia. Przemyslowe procesy chemiczne przebiegaja na ogól w róznych temperaturach, a wahania tych tempera¬ tur siegaja rzedu kilkunastu stopni. Wynika z tego ze sam pomiar lepkosci nie pozwala w wielu przypadkach na identyfikowanie procesu; musi mu towarzyszyc jednoczesny pomiar temperatury na podstawie którego, po dokonaniu odpowiednich przeliczen mozna odniesc lepkosc do pomiaru w warunkach wzorcowych. Procedura przeliczen jest skomplikowana i praktycznie daje wynik hipotetyczny. Dlatego tez praktycznie kontrola procesu produkcyjnego sprowadza sie najczesciej do okresowego badz wyrywkowego pobierania próbek i dokonywania pomiaru lepkosci w laboratorium w okreslonej temperaturze.Pomiary lepkosci osrodków plynnych przeprowadza sie za pomoca róznych znanych urzadzen, w tym takze za pomoca wiskozymetru ultradzwiekowego. Pomiaru temperatury dokonuje sie zwykle znanym czujni¬ kiem platynowym, pracujacym w ukladzie mostkowym, w którym drugie ramie mostka stanowi rezystancja regulowana, sluzaca do zmiany zakresu pomiarowego temperatury badz inaczej, do nastawiania temperatury, przy której mostek jest w równowadze. Z uwagi na nieliniowe wlasnosci czujnika platynowego skalowanie nasta¬ wy wjednostakch temperatury jest bardzo klopotliwe szczególnie, jesli obejmuje ono szeroki, np. kilkusetstop- niowy zakres temperatury. W znanych rozwiazaniach nastawy charakterystyka rezystancyjna czujnika sklada sie z prostych odcinków i w zaleznosci od ilosci przyjetych odcinków stosuje sie odpowiednia itos^ zlozonycL _ ukladówkorekcyjnych. • ' '2 87189 Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad znanych urzadzen do kompensacji zmian temperatury przy pomiarach lepkosci plynów. Cel ten zostal osiagniety w urzadzeniu do ciaglej i automatycznej kompensacji wplywu temperatury przy pomiarze lepkosci osrodków plynnych wiskozymetrem ultradzwiekowym, wykona¬ nym tak, ze pomiedzy wyjsciem wiskozymetru a rezystancyjnym czujnikiem temperatury jest wlaczony zespól kompensacyjny. Zespól ten jest utworzony z sumatora i ukladu sprzegajacego znajdujacego sie pomiedzy wyj¬ sciem i wejsciem sumatora, pracujacego w petli ujemnego sprzezenia zwrotnego, tak ze napiecie wyjsciowe wisko¬ zymetru, proporcjonalne do lepkosci osrodka jest przetwarzane w petli sprzezenia zwrotnego sumatora na napie¬ cie kompensujace okreslona róznice temperatur pomiedzy rzeczywista temperatura osrodka, a nastawiona wstepnie temperatura odniesienia. Róznica tych temperatur odwzorowywana jest we wchodzacym w sklad zespolu sprzegajacego dwuwyjsciowym ukladzie mostkowym. W obwodzie mostka jest wlaczony rezystancyjny czujnik temperatury. Wypadkowe napiecie kompensujace uzyskane na wyjsciu zespolu sprzegajacego odejmuje sie od napiecia wyjsciowego wiskozymetru w sumatorze na wyjsciu którego powstaje napiecie o wartosci ustalo¬ nej odpowiadajacej wartosci lepkosci odniesionej do temperatury odniesienia.Zespól sprzegajacy stanowi uklad polaczen dwuwyjsciowych mostka pomiarowego wytwarzajacego na kazdym z dwu swoich wyjsc odpowiednio napiecia: proporcjonalne do temperatury odniesienia i temperatury osrodka badanego. Napiecia te sa odejmowane we wzmacniaczu sumujacym, na wyjsciu którego powstaje napie¬ cie proporcjonalne do róznicy tych temperatur, dostarczane do wzmacniacza o regulowanym wzmocnieniu zalez¬ nym ód wspólczynnika temperaturowego /?, okreslonego wzglednym przyrostem lepkosci na 1°K przyrostu temperatury. Pomiedzy wyjsciem i wejsciem tego wzmacniaczajest wlaczony dyskryminator polaryzacji korygu¬ jacy wspólczynnik temperatury przy dodatniej jego odchylce tak, ze wypadkowe napiecia kompensujace na wyjsciu wzmacniacza o regulowanym wzmocnieniu odejmuje sie w sumatorze od napiecia wyjsciowego wiskozy¬ metru.Dwuwyjsciowy mostek pomiarowy jest ukladem niesymetrycznym, w którym napiecie wejsciowe przylo¬ zone do dwu galezi mostka polaczonych równowazacym mostek elementem o regulowanej opornosci przetwa¬ rzane jest na dwa napiecia wejsciowe, z których jedno napiecie proporcjonalne do temperatury osrodka badanego jest wytwarzane na rezystancyjnym czujniku temperatury stanowiacym jedna z rezystancji dzielnika napieciowe¬ go, tworzacego jedno ramie mostka wraz z wlaczonym do niego rezystorem polaczonym z elementem o regulo¬ wanej opornosci. Drugie napiecie wyjsciowe mostka proporcjonalne do temperatury odniesienia odpowiada spad¬ kowi napiecia na dzielniku dodatkowym utworzonym z szeregowo polaczonych: rezystora tego dzielnika i rezys¬ tora nastawy temperatury odniesienia, wlaczonych poprzez rezystor sprzegajacy pomiedzy dwa rezystory two¬ rzac drugie ramie mostka.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku na którym fig.l przedsta¬ wia w schemacie blokowym zestaw do pomiaru lepkosci w którym urzadzenie wedlug wynalazku wpólpracuje z wiskozymetrem ultradzwiekowym, fig.2 - ilustruje schemat blokowy urzadzenia do kompensacji, fig.3 - sche¬ mat ideowy mostka do pomiaru temperatury, fig.4 - podaje wykres funkcji kompensacji f^ (T) realizowany za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z wiskozymetru ultradzwiekowego 1 zaopatrzonego w pomiaro¬ wa sonde 2 oraz zespolu kompensacyjnego 3 zaopatrzonego w czujnik rezystancyjny 4. Pomiarowa sonda 2 i czujnik rezystancyjny 4 znajduja sie w poblizu siebie i sa zanurzone w badanym osrodku 5 o temperaturze T.Pomiarowa sonda 2 jest polaczona w znany sposób z wiskozymetrem 1 i sluzy do pomiaru lepkosci, natomiast czujnik rezystancyjny 4 jest polaczony z zespolem kompensujacym 3 i jest przeznaczony do pomiaru temperatu¬ ry osrodka w momencie pomiaru jego lepkosci. Wyjscie wiskozymetru ultradzwiekowego 1 jest polaczone z wej¬ sciem zespolu kompensujacego 3.Zespól kompensujacy 3 wedlug wynalazku sklada sie z sumatora 6 oraz z zespolu 7 sprzegajacego stano¬ wiacego obwód sprzezenia zwrotnego sumatora 6. Zespól 7 jest dolaczony do wyjscia sumatora 6 i do jednego z jego dwu wejsc. Do drugiego wejscia sumatora 6 jest dolaczone wyjscie wiskozymetru ultradzwiekowego 1.Zespól 7 sprzezenia zwrotnego zawiera, jak to ilustruje fig.2, mostek 8 do pomiaru temperatury polaczony z dwoma wejsciami wzmacniacza sumujacego 9. Wyjscie wzmacniacza sumujacego 9 jest dolaczone do wejscia wzmacniacza 10 o regulowanym wzmocnieniu, do którego to wzmacniacza 10 jest takze dolaczony dyskrymina¬ tor polaryzacji 11 sygnalu kompensujacego. Wyjscie wzmacniacza 10 o regulowanym wzmocnieniu jest polaczo¬ ne z jednym z dwu wejsc sumatora 6 oraz z wejsciem dyskryminatora polaryzacji 11.Pomiar temperatury przeprowadza sie za pomoca mostka 8 pokazanego na fig.3 stanowiacego uklad o niesymetrycznej budowie. Rezystancje R6/T/ i R7 stanowia jedno ramie mostka przy czym R6/T/jest czujni¬ kiem rezystancyjnym 4. Drugie ramie mostka tworza rezystory Rl, R2, R3, R4 i R5/T0/. Rezystory R4 i R5/T0/ sa polaczone szeregowo i poprzez rezystor R3 sa wlaczone do dzielnika zawierajacego rezystory Rl i R2. Pomie¬ dzy rezystory Rl i R7 jest wlaczony potencjometr R8 sluzacy do równowazenia mostka.87189 3 Po dobraniu proporcji wartosci rezystancji Rl, R2, R3, R4 i R5/T0/ uzyskuje sie calkowita kompensacje efektu nieliniowosci czujnika R6/T/. Wówczas napiecia Uwyi bedace funkcja temperatury T oraz napiecia Uwy2 bedace funkcja nastawy R5/T0/ opisane sa takimi samymi zaleznosciami analitycznymi co pozwala utozsamiac jednostki rezystancji i temperatury w zalozonym zakresie. W rezultacie nastawa R5/T0/ moze byc zwykla deka¬ da rezystancyjna okreslona bezposrednio wjednostkach temperatury.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku opisano nizej. Napiecie wyjsciowe wiskozymetru ultradzwiekowe¬ go 1 proporcjonalne do lepkosci osrodka 5 jest dostarczane do zespolu kompensujacego 3. Zespól ten wytwarza napiecie okreslajace lepkosc, jaka mialby osrodek 5 w temperaturze T0. Wartosc napiecia kompensujacego jest uzalezniona od róznicy pomiedzy rzeczywista temperatura T a nastawiona temperatura odniesienia T0. Róznica temperatur jest wykazywana w ukladzie mostka 8 zawierajacego rezystancyjny czujnik temperatury 4.Cecha wyrózniajaca urzadzenie wedlug wynalazku jest wytwarzanie napiecia kompensujacego w obwodzie petli sprzezenia zwrotnego sumatora 6 przez zespól 7 sprzegajacy. Rozwiazanie takie umozliwia uzyskanie silnie nieliniowej funkcji kompensacji w ukladzie zbudowanym z liniowych obwodów elektrycznych.Urzadzenie kompensujace przedstawione na fig.2 realizuje funkcje kompensacji okreslona wzorami: fk/T/=l-U/T-To/ .W dlaT0-AT fk/T/ =l-/3.^/T-T0/ [2] dIaT0 gdzie j3 oznacza wzgledny przyrost lepkosci przypadajacy na 1°K przyrostu temperatury w przedziale T0 - AT dziale T0 Wykres tej funkcji dla wartosci )3 i j3' ilustruje fig.4.Pomiarowy mostek 8 (fig.3) zasilany napieciem wyjsciowym sumatora 6 na kazdym z dwóch swoich wyjsc wytwarza odpowiednio napiecie Uwyi/T/^Uwe* T w galezi zawierajacej rezystancyjny czujnik R6/T/ temperatu¬ ry oraz napiecie Uwy2/T0/~Uwe*T0 w galezi zawierajacej nastawe R5/T0/ temperatury odniesienia T0. Napie¬ cia te sa odejmowane we wzmacniaczu sumujacym 9 a na wyjsciu wzmacniacza sumujacego 9 powstaje napiecie proporcjonalne do Uwe#/T-T0/. Napiecie to jest nastepnie dostarczane do wzmacniacza 10 o regulowanym wzmocnieniu, umozliwiajacym nastawianie wspólczynnika temperaturowego 0. W przypadku dodatniej odchylki temperatury dyskryminator polaryzacji 11 wlacza dodatkowy obwód zmniejszajacy wspólczynnik temperaturo¬ wy 0'-krotnie. Wypadkowe napiecie kompensujace na wyjsciu wzmacniacza 10 jest proporcjonalne odpowiednio do fi • Uwe- /T-T0/ dla ujemnych odchylek temperatury oraz do P-jT-lW/T-To/ dla dodatnich odchylek temperatury.Napiecie to jest odejmowane od napiecia wyjsciowego wiskozymetru 1. Proces odejmowania zachodzi w sumatorze 6, do wejsc którego jest podawane napiecie wyjsciowe wiskozymetru 1 oraz napiecie kompensujace dostarczane przez wzmacniacz 10.W wyniku dzialania opisanej petli sprzezenia zwrotnego napiecie powstale na wyjsciu sumatora 6 osiaga wartosc ustalona, odpowiadajaca wartosci lepkosci odniesionej do temperatury wzorcowej. PL