RU180588U1

RU180588U1 - Advanced tuning fork vibro-thermal sensor

Info

Publication number: RU180588U1
Application number: RU2017139618U
Authority: RU
Inventors: Виталий Вячеславович Комаров; Виктор Дмитриевич Павлюк; Алексей Сергеевич Мокроусов; Алексей Николаевич Протасов; Сергей Владимирович Назаров; Ильдар Рашитович Габдрашитов; Андрей Геннадьевич Николаев; Никита Александрович Жилов
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2018-06-19

Abstract

Полезная модель относится к метрологии, в частности к устройствам для измерения вязкости. Усовершенствованный вибротермодатчик камертонного типа содержит шток с измерительным сферическим зондом, термопарный измеритель температуры и виброгаситель. На жестком основании расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы. Основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него. Механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты. Возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом. Механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами. Виброгаситель состоит из уплотнительной фторопластовой прокладки, уплотнительной фторопластовой шайбы, поджимных цилиндрических пружин, герметичного кожуха, якоря тягового электромагнита, тягового электромагнита вертикальной системы привода вибротермодатчика, герметичного кожуха тягового электромагнита и упор-ограничителей. Технический результат – повышение точности измерений. 2 ил.The utility model relates to metrology, in particular to devices for measuring viscosity. The improved tuning fork vibration-type sensor contains a rod with a measuring spherical probe, a thermocouple temperature meter and a vibration damper. On a rigid base is an electrical exciter of oscillations of a mechanical oscillatory system. The base is located inside the external thermostatic housing of the sensor and is thermally insulated from it. The mechanical vibrational system is made of two vibrational links with high quality factor in the form of a working and compensating vibrators rigidly fixed to the base with the ability to oscillate collinearly and coaxially and having close or identical resonant frequencies. The causative agent is placed with the possibility of force interaction only with a working vibrator, on which a rod with a measuring probe is rigidly fixed. The mechanical oscillating system is made in the form of a tuning fork with parallel working and compensating vibrators. The vibration damper consists of a fluoroplastic gasket, a fluoroplastic washer, compression coil springs, an airtight casing, a traction electromagnet anchor, a traction electromagnet of a vertical vibration thermal drive drive system, an airtight traction electromagnet casing, and stop limiters. The technical result is an increase in measurement accuracy. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области исследования вязкости жидкости вибрационным методом.The utility model relates to the field of studying the viscosity of a liquid by the vibration method.

Жидкое ракетное топливо «гептил» относится к I классу опасности. Высокая летучесть и растворимость в органических веществах, почве и воде определяют потенциальную опасность гептила при попадании его в организм человека и окружающую среду. Оказывает токсическое действие при любых путях поступления в организм. Предлагается вибротермодатчик камертонного типа с целью исследования микроструктурных процессов в ассоциированных гептилосодержащих растворах в почве и воде.Heptyl liquid propellant belongs to hazard class I. High volatility and solubility in organic substances, soil and water determine the potential danger of heptyl when it enters the human body and the environment. It has a toxic effect on any route of entry into the body. A tuning-fork type vibro-thermal sensor is proposed for the study of microstructural processes in associated heptyl-containing solutions in soil and water.

Известен вибродатчик (RU 2535646, 20.12.2014), представляющий собой упругий элемент с магниторезистивными датчиками с двух сторон, выполненный с возможностью колебаний в существенно неоднородном поле магнита с плоскими полюсами. Вызываемое вибрацией колебание упругого элемента приводит к изменению сопротивлений магниторезисторов в противофазе, а внешние поля - к синфазному изменению сопротивлений магниторезисторов, что увеличивает чувствительность вибродатчика и расширяет возможности для выделения полезного сигнала.Known vibration sensor (RU 2535646, 12.20.2014), which is an elastic element with magnetoresistive sensors on both sides, made with the possibility of oscillations in a substantially inhomogeneous field of a magnet with flat poles. The vibration of the elastic element caused by vibration leads to a change in the resistances of the magnetoresistors in antiphase, and external fields lead to an in-phase change in the resistances of the magnetoresistors, which increases the sensitivity of the vibration sensor and expands the possibilities for extracting a useful signal.

Известен вибровискозиметрический датчик (RU 2491506, 11/08/2009), представляющий собой основание, причем основание и резонатор связаны с электродами, соединенными с цепью управления, через первый соединительный канал и второй соединительный канал. Цепь управления содержит схему возбуждения и схему регистрации и выполнена с возможностью управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют соответственно по существу одинаковую длительность, и в следующей последовательности: стадия возбуждения на втором соединительном канале, стадия регистрации на первом соединительном канале, стадия возбуждения на первом соединительном канале, стадия регистрации на втором соединительном канале.Known vibro-viscometric sensor (RU 2491506, 11/08/2009), which is a base, and the base and the resonator are connected to the electrodes connected to the control circuit through the first connecting channel and the second connecting channel. The control circuit contains an excitation circuit and a registration circuit and is configured to control the excitation stage and the registration stage on each of the connecting channels, the excitation stages and the registration stages respectively having substantially the same duration, and in the following sequence: the excitation stage on the second connecting channel, the stage registration on the first connecting channel, the stage of excitation on the first connecting channel, the registration stage on the second connecting channel.

У перечисленных выше аналогов отсутствует техническая возможность проведения испытаний с маловязкими жидкими средами, что является недопустимым для проведения наших исследований.The analogues listed above lack the technical ability to conduct tests with low-viscosity liquid media, which is unacceptable for our research.

Наиболее подходящим по конструкции устройством для выявления наличия гептилосодержащих растворов в почве и воде является вибротермодатчик (RU 2419781, 22.09.2008), принятый за прототип, представляющий собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы. При этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него. Причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты. При этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом. Кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами. Недостатком прототипа являются большие шумовые сигналы и помехи по информационным каналам прибора.The most suitable design device for detecting the presence of heptyl-containing solutions in soil and water is a vibration thermal sensor (RU 2419781, 09/22/2008), adopted as a prototype, which is a sensor of the current mechanical position of the measuring probe, a mechanical oscillating system, rigidly connected through the rod with a measuring spherical probe equipped with a thermocouple temperature meter, and placed on a rigid base, on which is located an electrical exciter of oscillations of a mechanical oscillatory system s. In this case, the base is located inside the external thermostatic housing of the sensor and is thermally insulated from it. Moreover, the mechanical oscillatory system is made of two vibrational links with high quality factor in the form of a working and compensating vibrators, rigidly fixed to the base with the ability to oscillate mainly collinear and coaxial and having close or identical resonant frequencies. In this case, the pathogen is placed with the possibility of force interaction only with the working vibrator, on which the rod with the measuring probe is rigidly fixed. In addition, the mechanical oscillating system is made in the form of a tuning fork with parallel working and compensating vibrators. The disadvantage of the prototype are large noise signals and interference through the information channels of the device.

Задача, на решение которой направленно заявленное техническое решение, заключается в повышении достоверности снимаемых параметров вибротермодатчика при количественном определении содержания гептила в почве и поверхностных водах.The problem, to which the claimed technical solution is directed, is to increase the reliability of the removed parameters of the vibration thermal sensor during the quantitative determination of the heptyl content in soil and surface waters.

Данная задача решается с помощью усовершенствованного вибротермодатчик камертонного типа, представляющего собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы, при этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него, причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты, при этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом, кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами, виброгаситель, состоящий из уплотнительной фторопластовой прокладки, уплотнительной фторопластовой шайбы, поджимных цилиндрические пружины, герметичный кожух, якорь тягового электромагнита, тяговый электромагнит вертикальной системы привода вибротермодатчика; герметичный кожух тягового электромагнита и упоры-ограничители.This problem is solved with the help of an improved tuning-fork vibro-thermal sensor, which is a sensor of the current mechanical position of the measuring probe, a mechanical oscillating system, rigidly connected through the rod to a measuring spherical probe equipped with a thermocouple temperature meter, and placed on a rigid base on which there is an electric exciter of mechanical vibrations oscillatory system, while the base is located inside an external thermostatic housing of dates and vibration-insulated from it, moreover, the mechanical vibrational system is made of two vibrational links with high quality factor in the form of a working and compensating vibrators rigidly fixed to the base with the ability to oscillate mainly collinear and coaxial and having close or identical resonant frequencies, while the pathogen is located the possibility of force interaction only with the working vibrator, on which the rod with the measuring probe is rigidly fixed, in addition, mechanical vibration The packing system is made in the form of a tuning fork with parallel working and compensating vibrators, a vibration damper, consisting of a fluoroplastic gasket, a fluoroplastic washer, compression coil springs, a sealed casing, a traction electromagnet anchor, a traction electromagnet of a vertical vibro-thermal drive drive system; tight casing of the traction electromagnet and stops-limiters.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшения шумовых сигналов и помех по информационным каналам прибора за счет создания особой конструкции.The technical result provided by the given set of features is to reduce noise signals and interference through the information channels of the device by creating a special design.

Указанные признаки являются существенными для решения задачи предполагаемой полезной модели, т.к.:These signs are essential for solving the problem of the proposed utility model, because:

1. Уплотнительная фторопластовая прокладка является соединительным элементом поджимных цилиндрических пружин с корпусом вибровискозиметрического датчика, обладающая изоляционными, антифрикционными и термостойкими свойствами;1. The sealing fluoroplastic gasket is a connecting element of the compression coil springs with the housing of the viscometer sensor, which has insulating, anti-friction and heat-resistant properties;

2. Уплотнительные фторопластовые шайбы являются упором поджимной цилиндрической пружины якоря тягового электромагнита с герметичным кожухом;2. Sealing fluoroplastic washers are the emphasis of the compression coil spring of the traction electromagnet anchor with a sealed casing;

3. Поджимные цилиндрические пружины предназначены для балансировки и поглощения передачи энергии колебаний от вибровискозиметрического датчика к герметичному кожуху;3. Compression coil springs are designed for balancing and absorbing the transmission of vibrational energy from a vibro-viscometric sensor to a sealed housing;

4. Герметичный кожух - внешний текстолитовый корпус, предназначенный для защиты от внешних воздействий;4. Sealed casing - an external textolite casing designed to protect from external influences;

5. Якорь тягового электромагнита предназначен для передачи усилия электромагнита вертикальной системы привода вибровискозиметрического датчика;5. The anchor of the traction electromagnet is designed to transmit the force of the electromagnet of the vertical drive system of the viscometer sensor;

6. Тяговый электромагнит вертикальной системы привода вибровискозиметрического датчика предназначен для создания механического усилия для снижения передачи энергии колебания от вибровискозиметрического датчика на корпус аппаратно-программного комплекса определения содержания гептила в почве и воде;6. The traction electromagnet of the vertical drive system of the vibro-viscometric sensor is designed to create mechanical effort to reduce the transfer of vibration energy from the vibro-viscometric sensor to the housing of the hardware-software complex for determining heptyl content in soil and water;

7. Упоры-ограничители предназначены для фиксации поджимных цилиндрических пружин на фторопластовой прокладке.7. Stops-limiters are designed to fix the clamping coil springs on the fluoroplastic gasket.

Данная конструкция на основании проведенных авторами экспериментально теоретических исследований является самой оптимальной.This design on the basis of experimental theoretical studies conducted by the authors is the most optimal.

На фиг. 1 изображен усовершенствованный вибротермодатчик камертонного типа, представляющий собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток 1 с измерительным сферическим зондом 2, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы 3, упругими элементами 4, 5, корпуса датчика 6, винта крепления датчика к фторопластовой прокладке 7, элементом крепления штока 8, рабочим вибратором 9, компенсирующим вибратором 10, уплотнительной фторопластовой прокладкой 11, уплотнительных фторопластовых шайб 12, 13, поджимных цилиндрических пружин 14; герметичного кожуха 15; якоря тягового электромагнита 16; тягового электромагнита вертикальной системы привода вибротермодатчика 17; герметичного кожуха тягового электромагнита 18 и упор-ограничителей 19.In FIG. 1 shows an improved tuning-fork type vibro-thermal sensor, which is a sensor of the current mechanical position of the measuring probe, a mechanical oscillating system, rigidly connected through the rod 1 with a measuring spherical probe 2, equipped with a thermocouple temperature meter, and placed on a rigid base on which there is an electric oscillator of mechanical vibration system 3, elastic elements 4, 5, the sensor housing 6, the screw securing the sensor to the fluoroplastic gasket 7, eleme that fastening rod 8, a work vibrator 9, compensating the vibrator 10, the sealing gasket 11 PTFE, PTFE sealing washers 12, 13, biasing coil spring 14; tight casing 15; traction electromagnet anchors 16; traction electromagnet of the vertical drive system of the vibration sensor 17; tight casing of the traction electromagnet 18 and stop-limiters 19.

Внешний вид усовершенствованного вибротермодатчика камертонного типа представлен на фиг. 2The appearance of the improved tuning fork vibro-thermal sensor is shown in FIG. 2

Таким образом, все признаки, указанные в формуле полезной модели, необходимы в совокупности для решения поставленной задачи полезной модели.Thus, all the features indicated in the utility model formula are necessary in the aggregate to solve the problem of the utility model.

Claims

An improved tuning-fork type vibro-thermal sensor, which is a sensor of the current mechanical position of the measuring probe, a mechanical oscillating system, rigidly connected through the rod to a measuring spherical probe equipped with a thermocouple temperature meter, and placed on a rigid base on which the electric vibration exciter of the mechanical oscillating system is located, the base is located inside the external thermostatic housing of the sensor and is thermally insulated from neg o, and the mechanical vibrational system is made of two vibrational links with high quality factor in the form of a working and compensating vibrators rigidly fixed to the base with the ability to oscillate mainly collinearly and coaxially and having close or identical resonant frequencies, while the pathogen is placed with the possibility of force interaction only with a working vibrator, on which the rod with the measuring probe is rigidly fixed, in addition, the mechanical oscillating system is made in the form of an aperton with parallel working and compensating vibrators, characterized in that it contains a vibration damper consisting of a fluoroplastic gasket, a fluoroplastic washer, compression coil springs, a tight casing, a traction electromagnet anchor, a traction electromagnet of a vertical vibro-thermal drive system; tight casing of the traction electromagnet and stop limiters.