RU2498268C2 - Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions) - Google Patents

Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2498268C2
RU2498268C2 RU2011148386/28A RU2011148386A RU2498268C2 RU 2498268 C2 RU2498268 C2 RU 2498268C2 RU 2011148386/28 A RU2011148386/28 A RU 2011148386/28A RU 2011148386 A RU2011148386 A RU 2011148386A RU 2498268 C2 RU2498268 C2 RU 2498268C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tuning fork
holder
test body
legs
liquid
Prior art date
Application number
RU2011148386/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011148386A (en
Inventor
Сергей Антонович Чижик
Андрей Леонидович Худолей
Original Assignee
Государственное Научное Учреждение "Институт Тепло- И Массообмена Имени А.В. Лыкова Национальной Академии Наук Беларуси"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Научное Учреждение "Институт Тепло- И Массообмена Имени А.В. Лыкова Национальной Академии Наук Беларуси" filed Critical Государственное Научное Учреждение "Институт Тепло- И Массообмена Имени А.В. Лыкова Национальной Академии Наук Беларуси"
Priority to RU2011148386/28A priority Critical patent/RU2498268C2/en
Publication of RU2011148386A publication Critical patent/RU2011148386A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498268C2 publication Critical patent/RU2498268C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: pilot body is made in the form of a thermocouple. A device is made in the form of a vertically located fork consisting of a holder and fork legs rigidly attached to it and separated with the holder, and the pilot body.
EFFECT: alignment of points at which temperature and viscosity is measured.
4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вязкости тонких слоев жидкости, и может быть использовано для изучения свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей, установления содержания механических примесей в жидкости, измерения сил сопротивления и определения коэффициентов трения жидких и твердых материалов в зависимости от температуры.The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for measuring the viscosity of thin layers of a liquid, and can be used to study the properties of Newtonian and non-Newtonian liquids, establish the content of mechanical impurities in a liquid, measure the resistance forces and determine the friction coefficients of liquid and solid materials, depending on temperature.

Известно устройство для определения вязкости жидкости [1], которое содержит измерительную емкость для масла и снабжено нагревательным элементом, автоматическими системами регистрации времени перемещения рабочего тела (пробного тела) и обеспечения контроля и стабилизации температуры исследуемого масла. Плоское пробное тело закреплено на штоке с экраном, по которому измеряется время прохождения телом слоя масла. На дне измерительной емкости находится излучатель ультразвука, подключенный к ультразвуковому генератору. При проведении экспресс-оценки качества моторного масла из картера двигателя берется проба, которая делится на две части: одну часть масла испытывают без воздействия ультразвука, вторую часть - под воздействием ультразвука, при этом измеряют время падения пробного тела. Достоинство конструкции состоит в обеспечении возможности измерения зависимости вязкости от изменения температуры и содержания механических примесей.A known device for determining the viscosity of a liquid [1], which contains a measuring tank for oil and is equipped with a heating element, automatic systems for recording the time of movement of the working fluid (test fluid) and to control and stabilize the temperature of the test oil. A flat test body is mounted on a rod with a screen, by which the time taken by the body to pass the oil layer is measured. At the bottom of the measuring capacitance is an ultrasound transducer connected to an ultrasonic generator. When conducting an express assessment of the quality of motor oil from a crankcase, a sample is taken, which is divided into two parts: one part of the oil is tested without the influence of ultrasound, the second part is tested under the influence of ultrasound, and the time of the test body's fall is measured. The advantage of the design is the ability to measure the dependence of viscosity on temperature changes and the content of solids.

Существенным недостатком такой конструкции устройства является то, что для измерения вязкости необходим большой объем жидкости и значительное по размерам пробное тело.A significant drawback of such a device design is that a large volume of liquid and a significant test body are required to measure viscosity.

Также известен вибрационный датчик [2], содержащий камертон с двумя ножками, установленные у основания ножек пьезоэлектрические преобразователи и присоединенный к камертону зонд (пробное тело), причем пьезоэлектрические преобразователи установлены в углублениях у основания ножек камертона. Для проведения измерений устройство располагают горизонтально и подключают к цепи обратной связи автогенератора, обеспечивающего работу на частоте резонанса. При этом на один из пьезоэлектрических преобразователей подают возбуждающее электрическое напряжение, а с другого снимают электрическое напряжение, пропорциональное амплитуде возникающих механических колебаний. На основе измеренных данных вычисляют значение вязкости измеряемой жидкости. Достоинство такой конструкции заключается в простоте ее изготовления, высокой чувствительности, незначительных размерах пробного тела, возможности проведения исследований для малых объемов жидкости.Also known is a vibration sensor [2] containing a tuning fork with two legs, piezoelectric transducers mounted at the base of the legs and a probe (test body) attached to the tuning fork, the piezoelectric transducers being installed in recesses at the base of the tuning fork legs. For measurements, the device is placed horizontally and connected to the feedback circuit of the oscillator, which ensures operation at the resonance frequency. In this case, an exciting electric voltage is applied to one of the piezoelectric transducers, and an electrical voltage proportional to the amplitude of the arising mechanical vibrations is removed from the other. Based on the measured data, the viscosity value of the measured liquid is calculated. The advantage of this design is the simplicity of its manufacture, high sensitivity, small size of the test body, the possibility of research for small volumes of liquid.

Существенным недостатком использования такой конструкции датчика является невозможность одновременного контроля температуры и измерения вязкости.A significant disadvantage of using such a sensor design is the inability to simultaneously control temperature and measure viscosity.

Известен жидкостной датчик и способы изготовления его компонентов [3], который содержит электрически заземленный коллектор и множество проводников (проводов), проходящих через коллектор. Провода соединены с пьезоэлектрическим резонатором в виде камертона. Температурный датчик расположен рядом с резонатором в виде камертона на расстоянии не более 2 мм от него. Кожух частично закрывает резонатор в виде камертона и температурный датчик. Печатная электрическая плата соединена с проводами. Причем печатная электрическая плата расположена на расстоянии не более чем на 20 мм от камертона. Основное достоинство такой конструкции датчика заключается в обеспечении возможности одновременного измерения температуры и вязкости жидкости. Однако место замера вязкости не совпадает с местом измерения температуры, что обусловлено удаленным расположением температурного датчика от резонатора в виде камертона, что в свою очередь делает невозможным использование такой конструкции для измерения свойств тонких слоев жидкости.A known liquid sensor and methods for manufacturing its components [3], which contains an electrically grounded collector and many conductors (wires) passing through the collector. The wires are connected to the piezoelectric resonator in the form of a tuning fork. The temperature sensor is located next to the resonator in the form of a tuning fork at a distance of not more than 2 mm from it. The casing partially covers the resonator in the form of a tuning fork and a temperature sensor. A printed circuit board is connected to the wires. Moreover, the printed circuit board is located at a distance of no more than 20 mm from the tuning fork. The main advantage of this sensor design is the ability to simultaneously measure the temperature and viscosity of the liquid. However, the place of viscosity measurement does not coincide with the place of temperature measurement, due to the remote location of the temperature sensor from the resonator in the form of a tuning fork, which in turn makes it impossible to use such a design to measure the properties of thin layers of liquid.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является датчик измерения вязкости (устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости) [4], выполненный в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя, двух ножек и пробного тела, присоединенного к свободному торцу одной из ножек камертона и погруженного в жидкость, расположенную на основании. Ножки камертона разделены держателем и жестко прикреплены к нему, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон, причем в местах крепления ножек к держателю обеспечен электрический контакт. Данное устройство позволяет выполнять измерения вязкости для тонких слоев жидкости, толщина которых соизмерима или менее амплитуды колебаний пробного тела. Однако недостатком такой конструкции является отсутствие возможности одновременного измерения вязкости и температуры жидкости.The closest analogue to the proposed invention, selected as a prototype, is a viscosity measuring sensor (a device for measuring the viscosity of thin layers of liquid) [4], made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder, two legs and a test body attached to the free end one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base. The tuning fork legs are separated by the holder and rigidly attached to it, and the tuning fork holder and legs are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides, and electrical contact is provided at the points of attachment of the legs to the holder. This device allows viscosity measurements to be made for thin liquid layers whose thickness is comparable to or less than the oscillation amplitude of the test body. However, the disadvantage of this design is the inability to simultaneously measure the viscosity and temperature of the liquid.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.The task of the invention is to expand the functionality of the device.

Задача решается следующим образом. В известном устройстве для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненном в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю. Согласно изобретению по варианту 1, пробное тело выполнено в виде термопары.The problem is solved as follows. In the known device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and rigidly attached legs of a tuning fork, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact in places of crepe eniya fork tines to the holder. According to the invention of embodiment 1, the test body is made in the form of a thermocouple.

Кроме того, на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.In addition, a hydrophobic coating, for example, of Teflon, is applied to the test body.

В известном устройстве для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю. Согласно изобретению по варианту 2, пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде нагревателя.In the known device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and rigidly attached legs of a tuning fork, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact in places of crepe eniya fork tines to the holder. According to the invention according to option 2, the test body is made in the form of a thermocouple, and the base is made in the form of a heater.

Кроме того, на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.In addition, a hydrophobic coating, for example, of Teflon, is applied to the test body.

В известном устройстве для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю. Согласно изобретению по варианту 3, пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде излучателя ультразвука.In the known device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and rigidly attached legs of a tuning fork, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact in places of crepe eniya fork tines to the holder. According to the invention according to option 3, the test body is made in the form of a thermocouple, and the base is made in the form of an ultrasonic emitter.

Кроме того, на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.In addition, a hydrophobic coating, for example, of Teflon, is applied to the test body.

В известном устройстве для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю. Согласно изобретению по варианту 4, пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде нагревателя, установленного на излучателе ультразвука.In the known device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and rigidly attached legs of a tuning fork, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact in places of crepe eniya fork tines to the holder. According to the invention according to option 4, the test body is made in the form of a thermocouple, and the base is made in the form of a heater mounted on an ultrasonic emitter.

Кроме того, на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.In addition, a hydrophobic coating, for example, of Teflon, is applied to the test body.

Изготовление пробного тела в виде термопары обеспечивает одновременное измерение температуры и вязкости жидкости. Причем место замера вязкости совпадает с местом измерения температуры, что особенно важно для тонких слоев, имеющих нанометровую толщину. Это позволяет установить различия в распределении температуры тонких слоев по высоте всего слоя жидкости.The manufacture of a test body in the form of a thermocouple provides simultaneous measurement of the temperature and viscosity of the liquid. Moreover, the place of viscosity measurement coincides with the place of temperature measurement, which is especially important for thin layers having a nanometer thickness. This allows us to establish differences in the temperature distribution of thin layers along the height of the entire liquid layer.

Гидрофобное покрытие, например, из тефлона, нанесенное на поверхность пробного тела препятствует процессам смачивания, образования пленок влаги, а также блокирует возможное адсорбирование водных паров материалом пробного тела, что позволяет исключить влияние влаги на результаты измерений.A hydrophobic coating, for example, of Teflon, applied to the surface of the test body prevents the processes of wetting, the formation of moisture films, and also blocks the possible adsorption of water vapor by the material of the test body, which eliminates the influence of moisture on the measurement results.

Размещение жидкости на нагревателе, обеспечивает возможность подогрева жидкости и определения зависимостей вязкости от температуры.Placing the liquid on the heater provides the possibility of heating the liquid and determining the dependence of viscosity on temperature.

Размещение жидкости на излучателе ультразвука позволяет активировать механические примеси в жидкости и определять их влияние на вязкость жидкости.Placing the liquid on the ultrasound emitter allows you to activate mechanical impurities in the liquid and determine their effect on the viscosity of the liquid.

Размещение жидкости на нагревателе, установленном сверху на излучателе ультразвука, обеспечивает одновременное измерение вязкости жидкости в зависимости от температуры жидкости и содержания в ней механических примесей.Placing the liquid on the heater mounted on top of the ultrasound transducer provides a simultaneous measurement of the viscosity of the liquid depending on the temperature of the liquid and the content of mechanical impurities in it.

На Фиг.1 показано устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 1, где показано, что пробное тело выполнено в виде термопары с нанесенным гидрофобным покрытием из тефлона.Figure 1 shows a device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 1, where it is shown that the test body is made in the form of a thermocouple with a hydrophobic coating of Teflon.

На Фиг.2 показано устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 2, где показано, что пробное тело выполнено в виде термопары с нанесенным гидрофобным покрытием из тефлона, а основание выполнено в виде нагревателя.Figure 2 shows a device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 2, where it is shown that the test body is made in the form of a thermocouple with a hydrophobic coating of Teflon, and the base is made in the form of a heater.

На Фиг.3 показано устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 3, где показано, что пробное тело выполнено в виде термопары с нанесенным гидрофобным покрытием из тефлона, а основание выполнено в виде излучателя ультразвука.Figure 3 shows a device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 3, where it is shown that the test body is made in the form of a thermocouple with a hydrophobic coating of Teflon, and the base is made in the form of an ultrasonic emitter.

На Фиг.4 показано устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 4, где показано, что пробное тело выполнено в виде термопары с нанесенным гидрофобным покрытием из тефлона, а основание выполнено в виде нагревателя, установленного на излучателе ультразвука.Figure 4 shows a device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 4, where it is shown that the test body is made in the form of a thermocouple with a hydrophobic coating of Teflon, and the base is made in the form of a heater mounted on an ultrasonic emitter.

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости, по варианту 1 (Фиг.1) выполнено в виде вертикально расположенного камертона, образованного держателем 1 камертона и двумя ножками 2, 3, разделенными держателем 1. Держатель 1 и ножки 2, 3 камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием 4 с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек 2, 3 камертона к держателю 1. К свободному торцу ножки 2 камертона закреплено пробное тело в виде термопары 5. На основании 6 расположен слой жидкости 7, в которую погружено пробное тело в виде термопары 5. По варианту 2 основание 6 выполнено в виде нагревателя (Фиг.2). По варианту 3 основание 6 выполнено в виде в виде излучателя ультразвука (Фиг.3). По варианту 4 основание 6 выполнено в виде нагревателя, установленного на излучателе ультразвука (Фиг.4). Кроме того, по каждому из вариантов (Фиг.1-4) на пробное тело в виде термопары 5 нанесено гидрофобное покрытие 8 из тефлона.A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, according to option 1 (Figure 1) is made in the form of a vertically arranged tuning fork formed by the holder 1 of the tuning fork and two legs 2, 3 separated by the holder 1. The holder 1 and the legs 2, 3 of the tuning fork are made in the form of plates made of piezoceramic material with an electrically conductive coating 4 on both sides to ensure electrical contact at the points of attachment of the legs 2, 3 of the tuning fork to the holder 1. A test body in the form of a thermocouple is fixed to the free end of the legs of the tuning fork 5. A layer of liquid 7 is inserted into which the test body is immersed in the form of a thermocouple 5. According to option 2, the base 6 is made in the form of a heater (Figure 2). In option 3, the base 6 is made in the form of an ultrasound emitter (Figure 3). In option 4, the base 6 is made in the form of a heater mounted on an ultrasound emitter (Figure 4). In addition, for each of the options (Fig.1-4) on the test body in the form of a thermocouple 5 applied hydrophobic coating 8 of Teflon.

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 1 работает следующим образом. Устройство закрепляют посредством держателя 1. Держатель 1 и ножки 2, 3 камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием 4 с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек 2, 3 камертона к держателю 1. К ножке 2 камертона и держателю 1 подключают генератор вынужденных колебаний, к ножке 3 камертона и держателю 1 подключают детектор, а измерительный преобразователь соединяют с пробным телом в виде термопары 5, на которое нанесено гидрофобное покрытие 8 из тефлона. Для выполнения измерений пробное тело в виде термопары 5 погружают в слой жидкости 7, расположенный на основании 6. Генератором осуществляют вынужденные колебания ножки 2 камертона с пробным телом в виде термопары 5 и фиксируют детектором электрический сигнал с ножки 3 камертона, которая осуществляет свободные колебания. Одновременно измеряют электрический сигнал с пробного тела в виде термопары 5. Значение вязкости определяют на основании известных расчетных зависимостей. Значение температуры вычисляют на основе коэффициентов для данной термопары.A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 1 works as follows. The device is fixed by means of the holder 1. The holder 1 and the tuning fork legs 2, 3 are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating 4 on both sides, providing electrical contact at the points of attachment of the tuning fork legs 2, 3 to the holder 1. To the tuning fork leg 2 and the holder 1, a forced oscillation generator is connected, a detector is connected to the tuning fork leg 3 and holder 1, and the measuring transducer is connected to the test body in the form of a thermocouple 5, on which a hydrophobic coating 8 of Teflon is applied. To take measurements, a test body in the form of a thermocouple 5 is immersed in a liquid layer 7 located on the base 6. The generator performs forced oscillations of the tuning fork leg 2 with a test body in the form of a thermocouple 5 and the detector detects an electric signal from the tuning fork leg 3, which performs free oscillations. At the same time, the electrical signal from the test body is measured in the form of a thermocouple 5. The viscosity value is determined on the basis of known calculated dependencies. The temperature value is calculated based on the coefficients for a given thermocouple.

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 2 работает следующим образом. Устройство закрепляют посредством держателя 1. Держатель 1 и ножки 2, 3 камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием 4 с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек 2, 3 камертона к держателю 1. К ножке 2 камертона и держателю 1 подключают генератор вынужденных колебаний, к ножке 3 камертона и держателю 1 подключают детектор, а измерительный преобразователь соединяют с пробным телом в виде термопары 5, на которое нанесено гидрофобное покрытие 8 из тефлона. Для выполнения измерений пробное тело в виде термопары 5 погружают в слой жидкости 7, расположенный на нагревателе. Включают нагреватель и генератором осуществляют вынужденные колебания ножки 2 камертона с пробным телом в виде термопары 5 и фиксируют детектором электрический сигнал с ножки 3 камертона, которая осуществляет свободные колебания. Одновременно измеряют электрический сигнал с пробного тела в виде термопары 5. Значение вязкости определяют на основании известных расчетных зависимостей. Значение температуры вычисляют на основе коэффициентов для данной термопары.A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 2 works as follows. The device is fixed by means of the holder 1. The holder 1 and the tuning fork legs 2, 3 are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating 4 on both sides, providing electrical contact at the points of attachment of the tuning fork legs 2, 3 to the holder 1. To the tuning fork leg 2 and the holder 1, a forced oscillation generator is connected, a detector is connected to the tuning fork leg 3 and holder 1, and the measuring transducer is connected to the test body in the form of a thermocouple 5, on which a hydrophobic coating 8 of Teflon is applied. To perform measurements, the test body in the form of a thermocouple 5 is immersed in a liquid layer 7 located on the heater. The heater is turned on, and the generator performs forced oscillations of the tuning fork leg 2 with a test body in the form of a thermocouple 5 and detects an electric signal from the tuning fork leg 3, which carries out free oscillations, with a detector. At the same time, the electrical signal from the test body is measured in the form of a thermocouple 5. The viscosity value is determined on the basis of known calculated dependencies. The temperature value is calculated based on the coefficients for a given thermocouple.

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 3 работает следующим образом. Устройство закрепляют посредством держателя 1. Держатель 1 и ножки 2, 3 камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием 4 с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек 2, 3 камертона к держателю 1. К ножке 2 камертона и держателю 1 подключают генератор вынужденных колебаний, к ножке 3 камертона и держателю 1 подключают детектор, а измерительный преобразователь соединяют с пробным телом в виде термопары 5, на которое нанесено гидрофобное покрытие 8 из тефлона. Для выполнения измерений пробное тело в виде термопары 5 погружают в слой жидкости 7, расположенный на излучателе ультразвука. Включают излучатель ультразвука и генератором осуществляют вынужденные колебания ножки 2 камертона с пробным телом в виде термопары 5 и фиксируют детектором электрический сигнал с ножки 3 камертона, которая осуществляет свободные колебания. Одновременно измеряют электрический сигнал с пробного тела в виде термопары 5. Значение вязкости определяют на основании известных расчетных зависимостей. Значение температуры вычисляют на основе коэффициентов для данной термопары.The device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 3 works as follows. The device is fixed by means of the holder 1. The holder 1 and the tuning fork legs 2, 3 are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating 4 on both sides, providing electrical contact at the points of attachment of the tuning fork legs 2, 3 to the holder 1. To the tuning fork leg 2 and the holder 1, a forced oscillation generator is connected, a detector is connected to the tuning fork leg 3 and holder 1, and the measuring transducer is connected to the test body in the form of a thermocouple 5, on which a hydrophobic coating 8 of Teflon is applied. To perform measurements, a test body in the form of a thermocouple 5 is immersed in a liquid layer 7 located on an ultrasound emitter. The ultrasound emitter is turned on and the generator performs forced oscillations of the tuning fork leg 2 with a test body in the form of a thermocouple 5 and detects an electric signal from the tuning fork leg 3, which carries out free oscillations, with a detector. At the same time, the electrical signal from the test body is measured in the form of a thermocouple 5. The viscosity value is determined on the basis of known calculated dependencies. The temperature value is calculated based on the coefficients for a given thermocouple.

Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости по варианту 4 работает следующим образом. Устройство закрепляют посредством держателя 1. Держатель 1 и ножки 2, 3 камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием 4 с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек 2, 3 камертона к держателю 1. К ножке 2 камертона и держателю 1 подключают генератор вынужденных колебаний, к ножке 3 камертона и держателю 1 подключают детектор, а измерительный преобразователь соединяют с пробным телом в виде термопары 5, на которое нанесено гидрофобное покрытие 8 из тефлона. Для выполнения измерений пробное тело в виде термопары 5 погружают в слой жидкости 7, расположенный на нагревателе, установленном на излучателе ультразвука. Включают нагреватель и излучатель ультразвука, и генератором осуществляют вынужденные колебания ножки 2 камертона с пробным телом в виде термопары 5 и фиксируют детектором электрический сигнал с ножки 3 камертона, которая осуществляет свободные колебания. Одновременно измеряют электрический сигнал с пробного тела в виде термопары 5. Значение вязкости определяют на основании известных расчетных зависимостей. Значение температуры вычисляют на основе коэффициентов для данной термопары.The device for measuring the viscosity of thin layers of liquid according to option 4 works as follows. The device is fixed by means of the holder 1. The holder 1 and the tuning fork legs 2, 3 are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating 4 on both sides, providing electrical contact at the points of attachment of the tuning fork legs 2, 3 to the holder 1. To the tuning fork leg 2 and the holder 1, a forced oscillation generator is connected, a detector is connected to the tuning fork leg 3 and holder 1, and the measuring transducer is connected to the test body in the form of a thermocouple 5, on which a hydrophobic coating 8 of Teflon is applied. To perform measurements, a test body in the form of a thermocouple 5 is immersed in a liquid layer 7 located on a heater mounted on an ultrasonic emitter. The heater and the ultrasound emitter are turned on, and the generator performs forced oscillations of the tuning fork leg 2 with a test body in the form of a thermocouple 5 and detects an electric signal from the tuning fork leg 3, which carries out free oscillations, with a detector. At the same time, the electrical signal from the test body is measured in the form of a thermocouple 5. The viscosity value is determined on the basis of known calculated dependencies. The temperature value is calculated based on the coefficients for a given thermocouple.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства расширяет функциональные возможности за счет обеспечения одновременного измерения температуры и вязкости тонких слоев жидкости.Thus, the proposed design of the device expands the functionality by providing simultaneous measurement of temperature and viscosity of thin layers of liquid.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2263892, МПК G01N 11/10, 2005.1. RF patent No. 2263892, IPC G01N 11/10, 2005.

2. Патент РФ №2094771, МПК G01N 11/16, 1997.2. RF patent No. 2094771, IPC G01N 11/16, 1997.

3. Заявка на патент США №20090120169, МПК G01N 11/16, H01L 41/22, 2009.3. Application for US patent No. 20090120169, IPC G01N 11/16, H01L 41/22, 2009.

4. Патент РБ на полезную модель №7274, МПК G01N 11/00, 2011 (прототип).4. RB patent for utility model No. 7274, IPC G01N 11/00, 2011 (prototype).

Claims (8)

1. Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде термопары.1. A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and legs of a tuning fork rigidly attached to it, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact at the points of attachment of the knife the fork to the bracket, characterized in that the test body is designed as a thermocouple. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.2. The device according to claim 1, characterized in that the hydrophobic coating is applied to the test body, for example, from Teflon. 3. Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде нагревателя.3. A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and legs of a tuning fork rigidly attached to it, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact at the points of attachment of the knife the fork to the bracket, characterized in that the test body is designed as a thermocouple, and the base is designed as a heater. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.4. The device according to claim 3, characterized in that the hydrophobic coating is applied to the test body, for example, from Teflon. 5. Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде излучателя ультразвука.5. A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and legs of a tuning fork rigidly attached to it, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact at the points of attachment of the knife the fork to the bracket, characterized in that the test body is designed as a thermocouple, and the base is designed as an ultrasonic transmitter. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона.6. The device according to claim 5, characterized in that the hydrophobic coating is applied to the test body, for example, from Teflon. 7. Устройство для измерения вязкости тонких слоев жидкости, выполненное в виде вертикально расположенного камертона, состоящего из держателя и жестко прикрепленных к нему ножек камертона, разделенных держателем, и пробного тела, которое присоединено к свободному торцу одной из ножек камертона и погружено в жидкость, расположенную на основании, а держатель и ножки камертона выполнены в виде пластин из пьезокерамического материала с электропроводящим покрытием с двух сторон с обеспечением электрического контакта в местах крепления ножек камертона к держателю, отличающееся тем, что пробное тело выполнено в виде термопары, а основание выполнено в виде нагревателя, установленного на излучателе ультразвука.7. A device for measuring the viscosity of thin layers of liquid, made in the form of a vertically arranged tuning fork, consisting of a holder and legs of a tuning fork rigidly attached to it, separated by a holder, and a test body, which is attached to the free end of one of the legs of a tuning fork and immersed in a liquid located on the base, and the holder and legs of the tuning fork are made in the form of plates of piezoceramic material with an electrically conductive coating on both sides to ensure electrical contact at the points of attachment of the knife the fork to the bracket, characterized in that the test body is designed as a thermocouple, and the base is made as a heater mounted on the ultrasound emitter. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что на пробное тело нанесено гидрофобное покрытие, например, из тефлона. 8. The device according to claim 7, characterized in that the hydrophobic coating is applied to the test body, for example, from Teflon.
RU2011148386/28A 2011-11-28 2011-11-28 Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions) RU2498268C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148386/28A RU2498268C2 (en) 2011-11-28 2011-11-28 Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148386/28A RU2498268C2 (en) 2011-11-28 2011-11-28 Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011148386A RU2011148386A (en) 2013-06-10
RU2498268C2 true RU2498268C2 (en) 2013-11-10

Family

ID=48784345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011148386/28A RU2498268C2 (en) 2011-11-28 2011-11-28 Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498268C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108162C1 (en) * 1996-08-07 1998-04-10 Злобин Михаил Николаевич Method of adhesive separation
RU2186375C2 (en) * 2000-06-16 2002-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина" Method and device for measurement of dew-point temperature
RU2263305C1 (en) * 2004-07-19 2005-10-27 Ульяновское отделение Института радиотехники и электроники Российской академии наук Dynamic method and device for inspecting thermal-physical properties of fluids
RU2263892C2 (en) * 2003-11-10 2005-11-10 Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева Device for determining viscous of fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2108162C1 (en) * 1996-08-07 1998-04-10 Злобин Михаил Николаевич Method of adhesive separation
RU2186375C2 (en) * 2000-06-16 2002-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина" Method and device for measurement of dew-point temperature
RU2263892C2 (en) * 2003-11-10 2005-11-10 Рязанская государственная сельскохозяйственная академия им. проф. П.А. Костычева Device for determining viscous of fluid
RU2263305C1 (en) * 2004-07-19 2005-10-27 Ульяновское отделение Института радиотехники и электроники Российской академии наук Dynamic method and device for inspecting thermal-physical properties of fluids

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011148386A (en) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109477751B (en) Electronic vibration sensor
US7036375B2 (en) QCM sensor and QCM sensor device
CN104236664B (en) Multi-limit level measuring device
TWI443338B (en) And a sensing means for sensing the sensing object in the liquid
RU2061218C1 (en) Device for determination of properties of fluid media
JP5379909B2 (en) Viscoelasticity measuring method and viscoelasticity measuring device
Lucklum et al. Non-contact liquid level measurement with electromagnetic–acoustic resonator sensors
JP2004325257A (en) Analysis method using oscillator
RU2498268C2 (en) Measuring device of viscosity of thin layers of liquid (versions)
Heidari et al. Conductivity effect on the capacitance measurement of a parallel-plate capacitive sensor system
JP4646813B2 (en) Biosensor measurement system, viscosity measurement method, and trace mass measurement method
JP2008241539A (en) Qcm sensor
US9074981B2 (en) Sensor arrangement for measuring properties of fluids
US4227398A (en) Piezoelectric gum measurement device
RU2662948C1 (en) Lumped mass vibro-viscometric sensor
Khan et al. Build-up detection and level monitoring by using capacitive glocal technique
JP4437022B2 (en) Measuring method and biosensor device using a vibrator used for tracking chemical reactions and analyzing conditions in the fields of biochemistry, medicine and food
KR102011569B1 (en) Device for measuring viscosity of minute volume liquids and method thereof
TWI416108B (en) Quartz sensor and sensing device
JP2004251873A (en) Analytical method using oscillator
WO2002016924A1 (en) Acoustic interferometry method and device
RU2373516C2 (en) Viscosity measuring element
RU2706457C1 (en) Dynamic liquid density sensor
RU2806153C1 (en) Moisture measurement of soil sapropel
RU2408876C1 (en) Method of measuring concentration of substances in media

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141129