RU1837209C - Устройство дл измерени в зкости жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вискозиметрии и может быть использовано в вибраци- онных вискозиметрах. Сущность изобретени  заключаетс  в использовании зонда, выполненного со сдвигом между входным и выходным напр жением, равным  /4, и в виде пьезоэлектрического трансформатора . 3 ил.

Description

; Изобретение относитс  к измеритель- н|ой технике.

I Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  в зкости, увеличение надежности и взрывобезопасности устройства.

; Существенным отличием изобретени  Ивл етс  использование в качестве зонда Пьезоэлектрического трансформатора с фа- зЪвым сдвигом между входным и выходным Напр жени ми, равным л /4, на основе которого реализуетс  фазовый метод измерени  в зкости, за счет чего расшир етс 

1иапазон измерени  в зкости. Реализаци 

юнда в виде твердотельного пьезоэлектрического трансформатора, не имеющего кинематических звеньев и практически не потребл ющего электрического тока по :воей диэлектрической природе, позвол ет повысить надежность и взрывобезопасность устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства.

Устройство дл  измерени  в зкости жидкости содержит генератор 1, пьезоэлектрический трансформатор 2, фазосдвигающую цепочку 3, фазовый детектоп А, фильтр 5 низких частот, управл ющей элемент 6 дл  перестройки частоты генератора 1 и регистрирующее устройство 7, причем последовательно соединены фазовый детектор 4, фильтр 5 низких частот и управл ющий элемент 6 дл  перестройки частоты генератора Т. Выход генератора 1 соединен с входами пьезоэлектрического трансформатора 2 и фазесдвигающей це- 3, выход которой подключен к первому входу фа:зозого детектора 4, а выход пьезоэлектрического трансформатора 2 соединен с регистрирующим устройством 7 и с вторым входом фазового детектора 4,

, Зависимости частоты ген оатопз1 и выходного напр жени  пьезоэлектрическое трансформатора 1 от в зкости жидкости при Ьц)  /4 пбказаиы соответственно на Ф,т.2 и 3,

Устройство работает следующим оора- зом.

Пьезоэлектрический трансформатор 2 представл ет собой биморфный пьезозлг- мент в виде пластинки, работающей на изгиб под действием возбуждающего

f™

ЧЭЕШЭ

оэ

IP

напр жени  генератора 1. Пьезоэлектрический трансформатор 2 полностью погружен в исследуемую жидкость, что исключает вли ние уровн  на показани  прибора.

Функционирование устройства дл  измерени  в зкости жидкости основано на использовании вли ни  сил в зкого трени  со стороны жидкой среды на параметры (амплитуду или частоту) колебаний пьезоэлектрического трансформатора.

При неизменной в зкости частота генератора 1  вл етс  такой, что разность фаз между выходными сигналами пьезоэлектрического трансформатора 2 и фазосдвигаю- щей цепочки 3 равн етс  п /А. При изменении в зкости по вл етс  расстройка по фазе между этими сигналами, котора  вызывает по вление сигнала на выходе фазового детектора 4, Фильтр 5 низких частот сглаживает выходной сигнал фазового детектора 4 дл  обеспечени  устойчивой работы управл ющего элемента 6 дл  перестройки частоты генератора 1. При этом частота генератора измен етс  таким образом, чтобы обеспечить фазовый сдвиг на входе фазового детектора 4, равный п /4. К выходу пьезоэлектрического трансформатора 2 подключено регистрирующее устройство 7. В зависимости от типа регистрирующего устройства (частотомер или вольтметр) устройство дл  измерени  в зкости жидкости может иметь соответственно частотный или амплитудный выход.

Техническим преимуществом устройства  вл етс  возможность простого согласовани  с любыми устройствами контрол  и обработки информации. Так как устройство  вл етс  след щим по частоте за счет включени  фазосдвигающей цепочки и элементов обратной св зи, то измерение в зкости можно проводить непрерывно.

В области низких частот ФЧХ пьезоэлектрического трансформатора 2 имеет следующий вид:

СО(Тпп-К2) й/(К2Тпп -Ki) +1

(1)

где Ki, Кг и Тпп - константы, завис щие от параметров зонда и окружающей его жидкости .

При -  /4 частота изгибных колебаний и амплитуда выходного напр жени  пьезоэлектрического трансформатора 2 могут быть определены по формулам

(2)

М +

ту

ивых( со)

КзЦвх/ш)

V( 1 - ИГ К4 / + ( Ш Кб )

(3)

В выражении (2) m - масса пьезоэлектрического трансформатора; о - коэффициент внутреннего трени  керамики; m - вовлекаема  в движение масса жидкости за счет колебаний зонда.

В выражении (3) Кз, К4 и КБ - константы,

отражающие параметры и свойства зонда и исследуемой жидкости.

Надежность изобретени  повышаетс  за счет снижени  количества функциональных блоков устройства и устранени  всех

кинематических звеньев. В частности, по сравнению с прототипом устран етс  относительное движение зонда с возбуждающей катушкой и с высокочастотным датчиком. Надежность также повышаетс  потому, что

не используетс  струнный способ закреплени  зонда. Так как зонд полностью погружен в жидкость, то исключаетс  вли ние сил поверхностного нат жени  жидкой среды. Варывобезопасность повышаетс  за

счет исключени  возбуждающей катушки зонда и высокочастотного индуктивного датчика - устройств, потребл ющих сравнительно большие токи.

Экспериментальные исследовани  проведены с нефтепродуктами (в том числе и с взрывоопасными), динамическа  в зкость которых мен лась от 0,003 до 4 Па с. В отличие от прототипа, где используетс  фазовый метод дл  измерени  больших в зкостей , экспериментально доказано, что с помощью изобретени  можно измерить и малые значени  в зкости, а следовательно, значительно расширить диапазон измерени  данного метода с высокой надежностью

и взрывобёзопасностью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  в зкости жидкости, содержащее генератор, зонд и регистрирующее устройство., отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  в зкости, увеличени  надежности и взрывобезопасности, зонд выполнен с фазовым сдвигом между входным и выходным напр жением, равным тс /4 , в виде пьезоэлектрического трансформатора , устройство дополнительно снабжено последовательно соединенным фазовым детектором, фильтром низких частот и управл ющим элементом дл  перестройки частоты фазы генератора, фазосдвигающей цепочкой, причем выход генератора соединен с входами пьезоэлектрического трансформатора и фазосдвигаю (щей цепочки, выход которой ПОДКЛКУ- трансформатора соединен с регистрирую- чей к первому входу фазового детекто- щим устройством и с вторым входом фазо- ра, а выход пьезоэлектрического вогодетектора.

   a&f - af

   .. фме. Ј

   ,/70 С

   &0Ш. А

   В

   4

   OMf

   ff,f q&esc 3