RU153622U1 - Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей - Google Patents
Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU153622U1 RU153622U1 RU2015107527/28U RU2015107527U RU153622U1 RU 153622 U1 RU153622 U1 RU 153622U1 RU 2015107527/28 U RU2015107527/28 U RU 2015107527/28U RU 2015107527 U RU2015107527 U RU 2015107527U RU 153622 U1 RU153622 U1 RU 153622U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- plate
- liquids
- shear viscosity
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей, содержащий процессор, генератор, двухканальный драйвер, акустический блок, двухканальный коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, блок измерения температуры, блок памяти, клавиатуру и дисплей, отличающийся тем, что акустический блок выполнен в виде одной пластины, длина которой много больше ее толщины, изогнутой U-образно и погруженной изгибом в жидкость, с закрепленными на пластине двумя наклонными пьезоэлектрическими преобразователями, так чтобы расстояния от каждого из них до торцов пластины были равными.
Description
Полезная модель относится к приборам для непрерывного автоматического измерения сдвиговой вязкости и плотности технических жидкостей непосредственно в технологическом процессе и может быть использована как для контроля за техническим состоянием машин и механического оборудования в процессе их эксплуатации на основе измерений изменений свойств смазывающих и охлаждающих жидкостей, так и для оценки качества различных технологических процессов.
Недостатком обычных ультразвуковых приборов для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей [1] является слабая зависимость амплитуд сигналов, отраженных от границы раздела, от вязкости и плотности жидкости. Поэтому реально удается достаточно точно (с погрешностью 5-10%) измерять сдвиговые вязкости жидкостей величиной 0.2-0.3 Па·с и более. Таким образом, целый ряд технически важных жидкостей - керосин, легкие масла и т.д., оказывается неохваченным.
Из техники известен ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей, содержащий процессор, генератор, двухканальный драйвер, акустический блок, двухканальный коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), блок измерения температуры, блок памяти, клавиатуру и дисплей [2].
Главным недостатком этого ультразвукового прибора для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей является то, что при наличии двух каналов в процессе непрерывных автоматических измерений в течение длительного времени (от нескольких часов до нескольких месяцев) возможно изменение параметров как электронных, так и акустических блоков этих каналов, и это может привести к существенным ошибкам измерений. Например, уменьшение чувствительности одного из преобразователей акустического блока уменьшит амплитуду эхо-сигнала, и, как следствие, прибор зафиксирует изменение вязкости и плотности, вызванное не изменением свойств жидкости, а ошибкой прибора. Последствия этого могут быть самыми непредсказуемыми.
Технической задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является повышение надежности и точности измерения вязкости и плотности жидкостей в процессе непрерывных автоматических измерений в течение длительного времени.
Сущность предложения заключается в том, что ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей, содержащий процессор, генератор, двухканальный драйвер, акустический блок, двухканальный коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, блок измерения температуры, блок памяти, клавиатуру и дисплей, снабжен акустическим блоком, выполненным в виде одной пластины, длина которой много больше ее толщины, изогнутой U-образно и погруженной изгибом в жидкость, с закрепленными на пластине двумя наклонными пьезоэлектрическими преобразователями, так чтобы расстояния от каждого из них до торцов пластины были равными.
На фиг. 1 представлена блок-схема прибора, выполненного согласно данной полезной модели.
На фиг. 2 представлено устройство акустического блока прибора согласно данной полезной модели.
Нумерация узлов и блоков прибора на всех фигурах - сквозная; один и тот же номер соответствует одному и тому же блоку или узлу.
Прибор идентичен ультразвуковому прибору для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей [2] (фиг. 1). Он включает процессор 1, генератор 2, двухканальный драйвер 3, акустический блок 4, двухканальный коммутатор 5, усилитель 6, АЦП 7, ЦАП 8, блок измерения температуры 9, блок памяти 10, клавиатуру 11 и дисплей 12. На фиг. 2 приведена укрупненная схема акустического блока 4. Он состоит из двух наклонных преобразователей 13, приклеенных на одинаковом расстоянии от торцов к пластине 14, изогнутой U-образно и жестко зафиксированной скобами 15 и погруженной в резервуар с контролируемой жидкостью 16. В резервуаре также закреплен (на фигуре крепеж не показан) датчик температуры 17.
При нажатии соответствующей клавиши клавиатуры 11 процессор 1 в первом такте запускает генератор 2 и первый канал драйвера 3 (левый выход на фиг. 1). Драйвер формирует последовательность радиоимпульсов, обеспечивающих излучение упругих импульсов с частотным спектром, близким к монохроматическому, которые
возбуждают первый преобразователь 13 (левый на фиг. 2). Преобразователь 13 формирует нормальную волну, которая распространяется по пластине 14, отражается от ее края и принимается и трансформируется им в отраженный электрический эхо-сигнал. Первый вход коммутатора 5 (левый вход на фиг. 1) соединяется с его выходом. Эхо-сигнал через коммутатор подается на усилитель 6 и преобразуется АЦП 7 в цифровой код, который через блок памяти 10 подается в процессор для обработки (величина А11). ЦАП 8 вырабатывает сигнал, устанавливающий коэффициент усиления усилителя 6, величина которого задается при калибровке прибора.
Во втором такте аналогично все повторяется для второго преобразователя 13 (запоминается величина A22).
В третьем такте процессор 1 запускает генератор 2 и первый канал драйвера 3, возбуждающий первый преобразователь 13. Второй вход коммутатора 5 (правый вход на фиг. 1) соединяется с его выходом. В этом случае первый преобразователь является излучателем, а второй - приемником ультразвуковой волны бегущей по пластине. Прибор запоминает величину A12.
В четвертом такте процессор 1 запускает генератор 2 и второй канал драйвера 3 (правый выход на фиг. 1), возбуждающий второй преобразователь 13 (правый на фиг. 2). Первый вход коммутатора 5 (левый вход на фиг. 1) соединяется с его выходом. В этом случае второй преобразователь является излучателем, а первый - приемником ультразвуковой волны бегущей по пластине. Прибор запоминает величину А21.
Далее процессор 1 по отношению (A11·A22)/(A12·A21) рассчитывает сдвиговую вязкость и плотность и с учетом данных с блока измерения температуры 9 вводит коррекцию и выводит результаты измерения на дисплей 12.
Повышение надежности и точности измерения вязкости и плотности жидкостей в процессе непрерывных автоматических измерений в течение длительного времени по сравнению с [2] достигается за счет замены двух тонких пластин (волноводов) одной пластиной с наклеенными на нее двумя наклонными преобразователями на равных расстояниях от торцов пластины.
Акустический блок прибора работает в двух режимах: совмещенный (эхо-импульсный) и раздельный (теневой). Получаемое при этом соотношение (A11·A22)/(A12·A21) не зависит от флуктуаций электрических и акустических характеристик прибора.
Вышесказанное поясняется следующими соображениями. Амплитуду сигнала, принимаемого преобразователем в i-том такте работы прибора, можно представить в виде
где U0 - амплитуда зондирующего импульса генератора,
K1…Kn - коэффициенты, отвечающие за поэтапное преобразование излученного электрического сигнала в приемный электрический сигнал (электромеханическое преобразование, трансформация волны, прохождение волны через границу раздела сред и т.д.),
αW, αl - соответственно коэффициент затухания ультразвуковой волны в пластине и дополнительный коэффициент затухания ультразвуковой волны, обусловленный влиянием жидкости,
lwi, lli - соответственно длина пробега волны в свободном волноводе и в волноводе, соприкасающемся с жидкостью для i-того такта работы прибора.
Отсюда легко показать, что
где K - коэффициент пропорциональности, определяемый при калибровке.
Из формулы (2) видно, что отношение произведений измеренных амплитуд зависит только от коэффициента затухания ультразвуковой волны, обусловленного влиянием жидкости и протяженности контакта волновода с жидкостью, и не зависит от коэффициентов, отвечающих за поэтапное преобразование излученного электрического сигнала в приемный электрический сигнал, т.е., от параметров электронных и акустического блоков.
Из формулы (2) получаем
Зная коэффициент затухания нормальной волны и используя формулы, полученные в [3, 4], можно вычислить вязкость и плотность жидкости.
Погрешность возникает только в том случае, если с течением времени изменяется симметрия акустического поля преобразователя.
Для определения коэффициента пропорциональности K в резервуар заливается жидкость с известными плотностью и сдвиговой вязкостью. Затем производятся измерения амплитуд Aik (i, k=1; 2), рассчитывается дополнительный коэффициент затухания нормальной волны вследствие контакта с жидкостью (αl)0 и определяется численное значение K.
Проведенные испытания прибора с таким акустическим блоком при измерениях параметров авиационных керосинов марок РТ и ТС-1 показали, что погрешность измерения плотности и сдвиговой вязкости не превышает 0,5-1% при периоде измерений до 12 часов. В качестве образцовой жидкости при измерениях использовался государственный стандартный образец вязкости ВЖ-ПА-1(2) [5].
Литература
1. Method for measuring liquid viscosity and ultrasonic viscometer. US patent 5365778 A.
2. Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей. Патент РФ на полезную модель №143319 МПК G01N 29/00.
3. Чуприн В.А. Разработка ультразвуковых приборов для диагностики состояния технологических жидкостей / Контроль. Диагностика. - 2011. - №10. - С. 11-17.
4. Chuprin V.A. Ultrasonic Measurements of Kinematic Viscosity for Analize of Engine Oil Parameters. - 11th European NDT Conference. - Prague, October 6-10, 2014. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
http://www.ndt.net/eventsA5CNDT2014/app/content/Paper/53_Chuprin_Revl.pdf
5. Интернет-ресурс ООО «ПЕТРОАНАЛИТИКА» (Россия). - режим доступа: http://ytica.ru
Claims (1)
- Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей, содержащий процессор, генератор, двухканальный драйвер, акустический блок, двухканальный коммутатор, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, блок измерения температуры, блок памяти, клавиатуру и дисплей, отличающийся тем, что акустический блок выполнен в виде одной пластины, длина которой много больше ее толщины, изогнутой U-образно и погруженной изгибом в жидкость, с закрепленными на пластине двумя наклонными пьезоэлектрическими преобразователями, так чтобы расстояния от каждого из них до торцов пластины были равными.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107527/28U RU153622U1 (ru) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015107527/28U RU153622U1 (ru) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU153622U1 true RU153622U1 (ru) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015107527/28U RU153622U1 (ru) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU153622U1 (ru) |
-
2015
- 2015-03-04 RU RU2015107527/28U patent/RU153622U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2634733C2 (ru) | Способ и устройство для определения параметров матрицы рассеяния испытуемого устройства преобразования частоты | |
JP2013140029A (ja) | 液面レベル計測装置、方法及びプログラム | |
CN101473196A (zh) | 测量装置及其使用方法 | |
JP2015529795A (ja) | 超音波検査システムの温度変化に対する補正を行うための方法およびシステム | |
CN111157065A (zh) | 气体超声流量计超声波信号传输回路中声延时测量方法 | |
RU2655478C1 (ru) | Способ измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от поверхности | |
JP2019070627A (ja) | 非破壊検査システム | |
Santos et al. | Metrological validation of a measurement procedure for the characterization of a biological ultrasound tissue-mimicking material | |
US10261054B2 (en) | Method for the non-destructive ultrasonic testing of a part by echo analysis | |
RILEM Technical Committee (Hans-Wolf Reinhardt)**+ 49-711-68563323+ 49-711-68567681 reinhardt@ iwb. uni-stuttgart. de | Recommendation of RILEM TC 218-SFC: Sonic methods for quality control of fresh cementitious materials* Testing of fresh concrete by ultrasound transmission | |
RU153622U1 (ru) | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей | |
US20190226894A1 (en) | Method and apparatus for determining a corrected value for the viscosity-dependent sonic velocity in a fluid to be tested | |
Bjorndal et al. | A novel approach to acoustic liquid density measurements using a buffer rod based measuring cell | |
JP4621913B2 (ja) | 超音波速度・減衰係数計測方法 | |
CN113639804B (zh) | 一种检测电缆导管质量的方法和系统 | |
CN115561316A (zh) | 一种同时进行高精度应力和厚度测量的超声检测方法和装置 | |
CN104122170A (zh) | 液体密度仪 | |
Keprt et al. | A comparison of AE sensor calibration methods | |
JPH0682244A (ja) | 炉壁の超音波厚さ計測方法 | |
RU143319U1 (ru) | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей | |
RU153458U1 (ru) | Ультразвуковой прибор для измерения сдвиговой вязкости и плотности жидкостей | |
RU187411U1 (ru) | Устройство для определения упругих констант твердых тел | |
JP2000221076A (ja) | 超音波音速測定方法 | |
RU2329498C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля детали из сплавов (варианты) | |
RU2723058C1 (ru) | Способ и устройство для компенсации неоднородностей соединения при ультразвуковом испытании |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170305 |