RU2662948C1 - Lumped mass vibro-viscometric sensor - Google Patents

Lumped mass vibro-viscometric sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2662948C1
RU2662948C1 RU2017133693A RU2017133693A RU2662948C1 RU 2662948 C1 RU2662948 C1 RU 2662948C1 RU 2017133693 A RU2017133693 A RU 2017133693A RU 2017133693 A RU2017133693 A RU 2017133693A RU 2662948 C1 RU2662948 C1 RU 2662948C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probe
base
capillaries
vibro
piezoactuators
Prior art date
Application number
RU2017133693A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Соломин
Михаил Леонидович Конторович
Алексей Аркадьевич Черторийский
Азат Маратович Низаметдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Priority to RU2017133693A priority Critical patent/RU2662948C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2662948C1 publication Critical patent/RU2662948C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to the field of measurement technology and can be used to determine by the vibrational method the change in the shear viscosity of small volumes of liquid in a local area while simultaneously measuring its temperature. Vibro-viscometric sensor containing a spherical miniature probe, a thermocouple probe temperature gauge, mechanical oscillatory system rigidly coupled to the probe and bonded to a rigid dielectric base, an exciter of vibrations of a mechanical oscillatory system. Two tubular piezoactuators are rigidly fixed at an angle to each other, the working part of which is located on the lower side of the base, and the contact part of the piezoactuators is located on the upper side of the base. Mechanical oscillatory system includes a probe, a base with piezoactuators, two rigid thin dielectric capillaries of equal length, which pass coaxially inside the piezoactuators and are rigidly fixed on one side at the ends or in the working part of the piezoactuators, and on the other hand are connected together and rigidly fixed on the surface or inside the probe. In this case, various electrical conductors pass through the capillaries, forming a measuring junction of a thermocouple probe temperature probe at the junction, and on the outside of the capillaries and bases, dissimilar conductors form the reference junction of a thermocouple probe temperature gauge. In this case, one of the two piezoactuators electrically connected to the source of electrical oscillations is the mechanical exciter of vibrations of the mechanical oscillation system, and the second piezoactuator serves as a sensor for the current position of the probe.EFFECT: ensuring high sensitivity of the sensor with a small change in viscosity, reducing the effect of acoustic noise on the viscous flow of the liquid being studied, ensuring a uniform temperature field in the vicinity of the probe.7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области определения вибрационным методом изменения сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости в локальной области при одновременном измерении ее температуры.The invention relates to the field of determination by a vibrational method of changing the shear viscosity of small volumes of liquid in a local region while measuring its temperature.

Известен вибровискозиметрический датчик по патенту РФ №2574862, содержащий индуктивный датчик текущего пространственного положения сферического миниатюрного зонда из металла с высокой теплопроводностью, термопарный измеритель температуры зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную с зондом и скрепленную с жестким основанием, и внешний возбудитель колебаний механической колебательной системы. Механическая колебательная система включает зонд, основание со стойками, а также два упругих разнородных проводника, с одной стороны жестко закрепленных на концах соответствующих стоек, а с другой стороны соединенных вместе и жестко закрепленных на поверхности зонда с образованием одновременно измерительного спая термопарного измерителя температуры зонда. Возбудитель колебаний механической колебательной системы выполнен в виде электромеханического вибратора, вынесенного за пределы вибровискозиметрического датчика и установленного с обеспечением акустического взаимодействия с жестким основанием; при этом с внешней стороны металлические стойки электрические соединены с соответствующими разнородными проводниками с образованием опорных спаев термопарного измерителя температуры вибродатчика.Known vibro-viscometric sensor according to the patent of the Russian Federation No. 2574862, containing an inductive sensor of the current spatial position of a spherical miniature probe made of metal with high thermal conductivity, a thermocouple temperature meter probe, a mechanical oscillating system, rigidly connected to the probe and fastened to a rigid base, and an external vibration exciter of the mechanical oscillatory system . A mechanical oscillating system includes a probe, a base with racks, and also two elastic heterogeneous conductors, on the one hand rigidly fixed at the ends of the respective racks, and on the other hand connected together and rigidly fixed on the surface of the probe with the formation of a measuring junction of a thermocouple probe temperature meter. The causative agent of the oscillations of the mechanical oscillatory system is made in the form of an electromechanical vibrator, taken outside the limits of the vibro-viscometric sensor and installed with acoustic interaction with a rigid base; while on the outside, the metal racks are electrical connected to the corresponding heterogeneous conductors with the formation of the reference junctions of the thermocouple temperature meter of the vibration sensor.

Описанный датчик за счет малого диаметра сферического зонда обеспечивает высокую пространственную локальность измерения текущей сдвиговой вязкости и температуры жидкости, а за счет использования необремененной колебательной системы обеспечивает высокую чувствительность вибровискозиметрического датчика к малым изменениям вязкости жидкости. Недостатки известного датчика состоят в следующем.The described sensor, due to the small diameter of the spherical probe, provides high spatial locality of the measurement of the current shear viscosity and temperature of the liquid, and due to the use of the unencumbered oscillatory system, it provides high sensitivity of the vibro-viscometric sensor to small changes in the viscosity of the liquid. The disadvantages of the known sensor are as follows.

1. Внешнее механическое возбуждение колебательной системы через акустическую связь требует достаточно большой мощности внешнего акустического излучателя, что создает заметный шум при его работе. Более того, на уровень текущего возбуждения колебательной системы существенно влияет внешняя акустическая обстановка, переотражение акустических сигналов от внешних объектов и элементов конструкции датчика. Это приводит к непостоянству текущего уровня возбуждения и, как следствие, к непостоянству уровня выходного сигнала датчика положения зонда, то есть к росту шумов измерительной системы.1. External mechanical excitation of the oscillatory system through acoustic coupling requires a sufficiently large power of the external acoustic emitter, which creates a noticeable noise during its operation. Moreover, the level of the current excitation of the oscillatory system is significantly affected by the external acoustic situation, the re-reflection of acoustic signals from external objects and sensor structural elements. This leads to a variability of the current level of excitation and, as a consequence, to a variability of the level of the output signal of the probe position sensor, that is, to an increase in the noise of the measuring system.

2. Используемый индуктивный датчик положения зонда расположен в непосредственной близости от зонда, что существенно нарушает расчетный режим вязкого течения жидкости в окрестности зонда и затрудняет анализ результатов измерения.2. The inductive probe position sensor used is located in the immediate vicinity of the probe, which significantly violates the calculated regime of viscous fluid flow in the vicinity of the probe and makes it difficult to analyze the measurement results.

3. Металлические стойки, выходящие из основания и погруженные в исследуемую жидкость на глубину уровня зонда, обладают высокой теплопроводностью, затрудняют охлаждение жидкости и существенно искажают тепловое поле кюветы при непрерывном изменении ее температуры, что затрудняет анализ результатов измерения.3. Metal racks coming out of the base and immersed in the test fluid to the depth of the probe have high thermal conductivity, make it difficult to cool the fluid, and significantly distort the thermal field of the cuvette with a continuous change in its temperature, which makes it difficult to analyze the measurement results.

4. Разнородные упругие проводники, выполняющие роль упругих элементов колебательной системы, имеют достаточно большой температурный коэффициент линейного расширения, что приводит к заметной зависимости собственной частоты механической колебательной системы датчика от температуры этих проводников и существенно осложняет проведение точных экспериментальных исследований.4. Heterogeneous elastic conductors playing the role of elastic elements of the oscillatory system have a sufficiently large temperature coefficient of linear expansion, which leads to a noticeable dependence of the natural frequency of the mechanical oscillatory system of the sensor on the temperature of these conductors and significantly complicates the implementation of accurate experimental studies.

Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой чувствительности вибровискозиметрического датчика к малым изменениям вязкости жидкости, снижение уровня шумов, снижение влияния акустических шумов на вязкое течение исследуемой жидкости в процессе измерения и обеспечение однородного температурного поля в окрестности зонда в ходе непрерывного изменения температуры исследуемой жидкости.An object of the present invention is to provide a high sensitivity of a vibro-viscometric sensor to small changes in fluid viscosity, reduce noise, reduce the influence of acoustic noise on the viscous flow of the test fluid during the measurement process and ensure a uniform temperature field in the vicinity of the probe during continuous changes in the temperature of the test fluid.

Заявляется:Declares:

Вибровискозиметрический датчик, содержащий датчик текущего пространственного положения сферического миниатюрного зонда из материала с высокой теплопроводностью, термопарный измеритель температуры зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную с зондом и скрепленную с жестким диэлектрическим основанием, и возбудитель колебаний механической колебательной системы.A vibro-viscometric sensor containing a sensor of the current spatial position of a spherical miniature probe made of a material with high thermal conductivity, a thermocouple temperature meter of the probe, a mechanical oscillatory system, rigidly connected to the probe and fastened to a rigid dielectric base, and an exciter of oscillations of the mechanical oscillatory system.

В отличие от прототипа, на основании жестко закреплены под углом друг к другу два трубчатых пьезоактюатора, работающих на изгиб, при этом пьезоактюаторы расположены так, что направление их управляемого изгиба ортогонально к плоскости, задаваемой положением пьезоактюаторов, также рабочая часть пьезоактюаторов расположена с нижней стороны основания, а контактная часть пьезоактюаторов расположена на верхней стороне основания, при этом механическая колебательная система включает зонд, основание с пьезоактюаторами, два жестких тонких диэлектрических капилляра, например, стеклянных или керамических, равной длины, которые проходят соосно внутри пьезоактюаторов и жестко закреплены с одной стороны на концах или в рабочей части пьезоактюаторов, а с другой стороны соединены вместе и жестко закреплены на поверхности или внутри зонда, при этом внутри капилляров проходят разнородные электрические проводники, образующие в месте соединения измерительный спай термопарного измерителя температуры зонда, а с внешней стороны капилляров и основания разнородные проводники образуют опорный спай термопарного измерителя температуры зонда, при этом механическим возбудителем колебаний механической колебательной системы является один из двух пьезоактюаторов, электрически подключенный к источнику электрических колебаний, а второй пьезоактюатор выполняет функцию датчика текущего положения зонда.Unlike the prototype, on the base are two tubular piezoelectric actuators that are flexurally rigidly fixed at an angle to each other, while the piezo actuators are arranged so that the direction of their controlled bending is orthogonal to the plane defined by the position of the piezo actuators, and the working part of the piezo actuators is located on the lower side of the base and the contact part of the piezo actuators is located on the upper side of the base, while the mechanical oscillating system includes a probe, a base with piezo actuators, two rigid thin die electric capillaries, for example, glass or ceramic, of equal length, which extend coaxially inside the piezo actuators and are rigidly fixed on one end to the ends or in the working part of the piezo actuators, and on the other hand are connected together and rigidly fixed on the surface or inside the probe, while inside the capillaries dissimilar electrical conductors pass, forming a measuring junction of a thermocouple temperature probe at the junction, and dissimilar conductors form on the outside of the capillaries and base a pry junction of a thermocouple temperature meter of the probe, while the mechanical exciter of vibrations of the mechanical oscillatory system is one of two piezo actuators, electrically connected to the source of electrical oscillations, and the second piezo actuator acts as a sensor of the current position of the probe.

Предпочтительными конструктивными решениями являются:Preferred structural solutions are:

- выполнение капилляров из кварцевого стекла как материала, обладающего высокой химической и термостойкостью, имеющего малый температурный коэффициент линейного расширения в широком диапазоне температур, что обеспечивает слабую зависимость собственной частоты колебательной системы от текущей температуры капилляров;- the implementation of capillaries made of quartz glass as a material with high chemical and heat resistance, having a low temperature coefficient of linear expansion in a wide temperature range, which provides a weak dependence of the natural frequency of the oscillatory system on the current temperature of the capillaries;

- выполнение зонда при работе с агрессивными жидкостями в широком диапазоне температур из искусственного алмаза как материала, обладающего максимально высокой теплопроводностью (что обеспечивает высокую точность измерения температуры и малую тепловую инерцию) и химической стойкостью, в иных случаях, для снижения стоимости датчика, предпочтительнее использование меди или серебра как материалов, обладающих достаточно высокой теплопроводностью;- the implementation of the probe when working with aggressive liquids in a wide temperature range from artificial diamond as a material with the highest possible thermal conductivity (which ensures high accuracy of temperature measurement and low thermal inertia) and chemical resistance, in other cases, to reduce the cost of the sensor, it is preferable to use copper or silver as materials with a sufficiently high thermal conductivity;

- выполнение разнородных проводников как элементов термопары в сочетании медного и константанового микропроводников как материалов, обладающих высокой термоэлектрической чувствительностью, стабильно работающих в широком диапазоне отрицательных и положительных температур;- the implementation of heterogeneous conductors as elements of a thermocouple in a combination of copper and constantan microconductors as materials with high thermoelectric sensitivity, stably operating in a wide range of negative and positive temperatures;

- наличие защитного пленочного покрытия для размещаемых в измерительной кювете с исследуемой жидкостью пьезоактюаторов и сферического зонда. На применение пленочного покрытия указано также и в прототипе. Но ввиду применения в вибродатчике иных, чем в прототипе, материалов, указание на защитное пленочное покрытие обеспечивает сохранность элементов вибродатчика и его длительную надежную работу.- the presence of a protective film coating for piezoelectric actuators and a spherical probe placed in the measuring cell with the studied liquid. The use of a film coating is also indicated in the prototype. But due to the use of materials other than the prototype in the vibration sensor, an indication of the protective film coating ensures the safety of the vibration sensor elements and its long-term reliable operation.

На фигуре 1 представлена схема заявляемого вибродатчика.The figure 1 presents a diagram of the inventive vibration sensor.

Жесткое керамическое или текстолитовое изоляционное основание 1 вибродатчика выполнено, например, в виде диска. В основании в одной плоскости, ортогональной к основанию, под углом друг к другу жестко закреплены два трубчатых пьезоактюатора 2 и 3, работающих на изгиб. Их расстояние друг от друга и угол выбираются из условий геометрического сопряжения с измерительной кюветой 4. Пьезоактюаторы расположены так, что направление их управляемого изгиба ортогонально к плоскости, задаваемой положением пьезоактюаторов. Контактная часть 5 пьезоактюаторов расположена на верхней стороне основания 1, а рабочая часть 6 пьезоактюаторов расположена с нижней стороны основания 1. В режиме измерения вязкости рабочая часть 6 находится выше уровня исследуемой жидкости. Механическая колебательная система включает зонд 7, основание 1 с пьезоактюаторами 2 и 3, а также два тонких жестких диэлектрических капилляра 8 и 9, длина которых выбирается из условия обеспечения заданной собственной частоты колебательной системы (при этом жесткость пьезоактюатора много больше жесткости капилляра). Кварцевые капилляры 8 и 9 проходят соосно внутри трубчатых пьезоактюаторов 2 и 3 и жестко закреплены с одной стороны на концах или в рабочей части пьезоактюаторов, а с другой стороны соединены вместе и жестко закреплены на поверхности или внутри зонда 7 (в зависимости от выбранной технологии изготовления зонда). Рабочая часть пьезоактюаторов 6, а именно участок от закрепленных на них капилляров до основания, предпочтительно имеет защитное пленочное покрытие. Внутри капилляров проходят разнородные электрические проводники 10 и 11, электрически соединенные в месте соединения капилляров и образующие измерительный спай 12 термопарного измерителя температуры зонда. С внешней стороны основания выходящие из пьезоактюаторов разнородные проводники образуют опорный спай термопарного измерителя температуры зонда. Капилляры 8 и 9 выполняют роль упругих элементов механической колебательной системы вибровискозиметрического датчика. Механическим возбудителем колебаний механической колебательной системы за счет обратного пьезоэффекта является один из двух пьезоактюаторов, например 2, при этом второй пьезоактюатор 3 за счет прямого пьезоэффекта выполняет функцию датчика пространственного положения зонда.Rigid ceramic or textolite insulation base 1 of the vibration sensor is made, for example, in the form of a disk. At the base, in one plane orthogonal to the base, two tubular piezo actuators 2 and 3, working in bending, are rigidly fixed at an angle to each other. Their distance from each other and the angle are selected from the conditions of geometric conjugation with the measuring cell 4. Piezo actuators are arranged so that the direction of their controlled bending is orthogonal to the plane defined by the position of the piezo actuators. The contact part 5 of the piezo actuators is located on the upper side of the base 1, and the working part 6 of the piezo actuators is located on the lower side of the base 1. In the viscosity measurement mode, the working part 6 is above the level of the test liquid. The mechanical oscillatory system includes a probe 7, base 1 with piezoactuators 2 and 3, as well as two thin rigid dielectric capillaries 8 and 9, the length of which is selected from the condition of providing a given natural frequency of the oscillatory system (the stiffness of the piezoelectric actuator is much greater than the stiffness of the capillary). Quartz capillaries 8 and 9 pass coaxially inside the tubular piezoelectric actuators 2 and 3 and are rigidly fixed on one side at the ends or in the working part of the piezo actuators, and on the other hand are connected together and rigidly fixed on the surface or inside the probe 7 (depending on the selected probe manufacturing technology ) The working part of the piezoelectric actuators 6, namely the section from the capillaries attached to them to the base, preferably has a protective film coating. Inside the capillaries there are dissimilar electrical conductors 10 and 11, electrically connected at the junction of the capillaries and forming a measuring junction 12 of the thermocouple probe temperature meter. On the outside of the base, heterogeneous conductors emerging from the piezoelectric actuators form the reference junction of the thermocouple probe temperature meter. Capillaries 8 and 9 play the role of elastic elements of the mechanical oscillatory system of the vibro-viscometric sensor. The mechanical exciter of oscillations of the mechanical oscillatory system due to the inverse piezoelectric effect is one of two piezoelectric actuators, for example 2, while the second piezoelectric actuator 3, due to the direct piezoelectric effect, acts as a probe of the spatial position of the probe.

Электрические выводы от проводников 10 и 11 служат для измерения сигнала термопары, соответствующего температуре зонда в локальной области жидкости. Эти выводы вынесены за пределы датчика и находятся во внешнем термостате, с выхода которого сигналы термопары, как и сигналы датчика положения зонда, снимаемые с контактной части соответствующего пьезоактюатора 3, измеряются и преобразовываются с помощью устройства регистрации и управления с использованием микроконтроллера (на фигуре не показано как общеизвестное и не влияющее на функционирование собственно датчика). Используемое устройство регистрации и управления формирует электрические сигналы возбуждения заданной амплитуды и частоты, подаваемые на контактную часть 5 возбуждающего пьезоактюатора 2.Electrical leads from conductors 10 and 11 serve to measure the thermocouple signal corresponding to the temperature of the probe in the local liquid region. These conclusions are taken outside the sensor and are located in an external thermostat, from the output of which the thermocouple signals, as well as the probe position sensor signals taken from the contact part of the corresponding piezoelectric actuator 3, are measured and converted using a recording and control device using a microcontroller (not shown in the figure as a well-known and not affecting the functioning of the sensor itself). The used device for registration and control generates electrical excitation signals of a given amplitude and frequency, supplied to the contact part 5 of the exciting piezoactuator 2.

Для защиты металлического зонда 7 и пьезоактюаторов 2 и 3 от возможного химического воздействия на них исследуемой жидкости или ее паров предлагается использовать защитное пленочное покрытие этих элементов.It is proposed to use a protective film coating of these elements to protect the metal probe 7 and piezoactuators 2 and 3 from the possible chemical effects of the test fluid or its vapors on them.

Верхняя часть основания 1 имеет термо- и виброизоляцию 13 (условно показана на фиг. 1). Нижняя часть основания 1 вибровискозиметрического датчика в режиме измерения вязкости исследуемой жидкости размещается в измерительной кювете таким образом, чтобы в режиме измерения зонд 7 и капилляры 8 и 9 были погружены в жидкость.The upper part of the base 1 has thermal and vibration isolation 13 (conventionally shown in Fig. 1). The lower part of the base 1 of the vibro-viscometric sensor in the mode of measuring the viscosity of the test liquid is placed in the measuring cell so that in the measuring mode the probe 7 and capillaries 8 and 9 are immersed in the liquid.

Контактное локальное механическое возбуждение колебательной системы в заявляемом датчике посредством использования возбуждающего пьезоактюатора 2 требует незначительной мощности возбуждающего электрического сигнала, обеспечивает стабильный заданный уровень возбуждения, практически независящий от внешних условий. Использование приемного пьезоактюатора в качестве датчика положения зонда исключает присутствие дополнительных конструктивных элементов вблизи зонда и позволяет обеспечить расчетный режим вязкого течения жидкости в окрестности зонда. Использование в качестве упругих элементов колебательной системы тонких стеклянных или керамических капилляров, например, кварцевых (сходные по химической и термостойкости), обладающих низкой теплопроводностью, обеспечивает однородное температурное поле в окрестности зонда при изменении температуры кюветы, а также слабую зависимость собственной частоты колебательной системы от температуры капилляров. Дополнительным преимуществом заявляемого датчика перед прототипом является упрощение его конструкции.Contact local mechanical excitation of the oscillatory system in the inventive sensor through the use of an exciting piezoelectric actuator 2 requires a small power of the exciting electric signal, provides a stable predetermined level of excitation, practically independent of environmental conditions. The use of a receiving piezoelectric actuator as a probe position sensor eliminates the presence of additional structural elements near the probe and allows for the design mode of viscous fluid flow in the vicinity of the probe. The use of thin glass or ceramic capillaries, for example, quartz (similar in chemical and heat resistance) with low thermal conductivity, as elastic elements of the oscillatory system, provides a uniform temperature field in the vicinity of the probe when the cell temperature changes, as well as a weak dependence of the natural frequency of the oscillatory system on temperature capillaries. An additional advantage of the proposed sensor over the prototype is the simplification of its design.

Предлагаемый вибровискозиметрический датчик, обеспечивая низкий уровень шумов и высокую чувствительность к текущим изменениям вязкости жидкости, а также измерение текущей температуры жидкости в локальной зоне измерения вязкости при работе с пробами жидкости малого объема, может успешно использоваться в переносных компактных вибровискозиметрах и для исследования процессов структурообразования в жидкостях при монотонном непрерывном изменении их температуры. Предлагаемый датчик может быть изготовлен из известных материалов с использованием известного оборудования и технологий.The proposed vibro-viscometric sensor, providing a low noise level and high sensitivity to current changes in the viscosity of the liquid, as well as measuring the current temperature of the liquid in the local zone for measuring viscosity when working with small samples of liquid, can be successfully used in portable compact vibro-viscometers and for studying the processes of structure formation in liquids with a monotonous continuous change in their temperature. The proposed sensor can be made of known materials using known equipment and technologies.

Claims (7)

1. Вибровискозиметрический датчик, содержащий датчик текущего пространственного положения сферического миниатюрного зонда из материала с высокой теплопроводностью, термопарный измеритель температуры зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную с зондом и скрепленную с жестким диэлектрическим основанием, и возбудитель колебаний механической колебательной системы, отличающийся тем, что на основании жестко закреплены под углом друг к другу два трубчатых пьезоактюатора, работающих на изгиб, при этом пьезоактюаторы расположены так, что направление их управляемого изгиба ортогонально к плоскости, задаваемой положением пьезоактюаторов, также рабочая часть пьезоактюаторов расположена с нижней стороны основания, а контактная часть пьезоактюаторов расположена на верхней стороне основания, при этом механическая колебательная система включает зонд, основание с пьезоактюаторами, два жестких тонких диэлектрических капилляра равной длины, которые проходят соосно внутри пьезоактюаторов и жестко закреплены с одной стороны на концах или в рабочей части пьезоактюаторов, а с другой стороны соединены вместе и жестко закреплены на поверхности или внутри зонда, при этом внутри капилляров проходят разнородные электрические проводники, образующие в месте соединения измерительный спай термопарного измерителя температуры зонда, а с внешней стороны капилляров и основания разнородные проводники образуют опорный спай термопарного измерителя температуры зонда, при этом механическим возбудителем колебаний механической колебательной системы является один из двух пьезоактюаторов, электрически подключенный к источнику электрических колебаний, а второй пьезоактюатор выполняет функцию датчика текущего положения зонда.1. Vibro-viscometric sensor containing a sensor of the current spatial position of a spherical miniature probe made of a material with high thermal conductivity, a thermocouple temperature meter of the probe, a mechanical oscillatory system, rigidly connected to the probe and fastened to a rigid dielectric base, and a vibration exciter of a mechanical oscillatory system, characterized in that on the base, two tubular piezoactuators working in bending are rigidly fixed at an angle to each other, while the piezoactuators are arranged so that the direction of their controlled bending is orthogonal to the plane defined by the position of the piezo actuators, the working part of the piezo actuators is also located on the lower side of the base, and the contact part of the piezo actuators is located on the upper side of the base, while the mechanical oscillating system includes a probe, a base with piezo actuators, two rigid thin dielectric capillaries of equal length, which pass coaxially inside the piezoelectric actuators and are rigidly fixed on one side at the ends or in the working part of the piezo and on the other hand, they are connected together and rigidly fixed on the surface or inside the probe, with dissimilar electrical conductors passing through the capillaries forming the measuring junction of the thermocouple temperature probe at the junction, and heterogeneous conductors forming the reference junction of the thermocouple on the outside of the capillaries and the base probe temperature measuring device, while the mechanical exciter of oscillations of the mechanical oscillatory system is one of two piezoelectric actuators, electrically connected chenny to a source of electrical oscillations and the second piezo actuator performs the function of the current position of the probe sensor. 2. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что расстояние пьезоактюаторов друг от друга и указанный угол обеспечивают условие их геометрического сопряжения с измерительной кюветой.2. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that the distance of the piezoelectric actuators from each other and the specified angle provide the condition for their geometric conjugation with the measuring cell. 3. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что капилляры выполнены из кварца.3. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that the capillaries are made of quartz. 4. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что зонд выполнен или из искусственного алмаза, или из меди, или из серебра.4. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that the probe is made either of artificial diamond, or of copper, or of silver. 5. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что разнородные проводники в капиллярах выполнены из меди и константана.5. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that the heterogeneous conductors in the capillaries are made of copper and constantan. 6. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что рабочая часть пьезоактюаторов, а именно участок от закрепленных на них капилляров до основания, имеет защитное пленочное покрытие.6. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that the working part of the piezo actuators, namely the section from the capillaries attached to them to the base, has a protective film coating. 7. Вибровискозиметрический датчик по п. 1, отличающийся тем, что при выполнении сферического зонда из металла он имеет защитное пленочное покрытие.7. The vibro-viscometric sensor according to claim 1, characterized in that when the spherical probe is made of metal, it has a protective film coating.
RU2017133693A 2017-09-27 2017-09-27 Lumped mass vibro-viscometric sensor RU2662948C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133693A RU2662948C1 (en) 2017-09-27 2017-09-27 Lumped mass vibro-viscometric sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017133693A RU2662948C1 (en) 2017-09-27 2017-09-27 Lumped mass vibro-viscometric sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2662948C1 true RU2662948C1 (en) 2018-07-31

Family

ID=63142386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017133693A RU2662948C1 (en) 2017-09-27 2017-09-27 Lumped mass vibro-viscometric sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2662948C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113466088A (en) * 2021-09-02 2021-10-01 江苏久诺建材科技股份有限公司 Conductive paint viscosity detection device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991005235A1 (en) * 1989-10-03 1991-04-18 Manoranjan Singh Cheema Apparatus and method for measuring visco-elastic characteristics of a sample
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
RU158198U1 (en) * 2015-10-05 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "МИФИ-АМЕТО" VACUUM HIGH TEMPERATURE VISCOSMETER
RU2574862C2 (en) * 2013-12-26 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Vibration viscosimeter sensor
KR101727593B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-17 주식회사 로토스 A device for measuring the viscosity of fluid using piezo ceramic

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991005235A1 (en) * 1989-10-03 1991-04-18 Manoranjan Singh Cheema Apparatus and method for measuring visco-elastic characteristics of a sample
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
RU2574862C2 (en) * 2013-12-26 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Vibration viscosimeter sensor
RU158198U1 (en) * 2015-10-05 2015-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "МИФИ-АМЕТО" VACUUM HIGH TEMPERATURE VISCOSMETER
KR101727593B1 (en) * 2015-10-30 2017-04-17 주식회사 로토스 A device for measuring the viscosity of fluid using piezo ceramic

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113466088A (en) * 2021-09-02 2021-10-01 江苏久诺建材科技股份有限公司 Conductive paint viscosity detection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3382706A (en) Oscillatory element for measuring viscosity
US10794870B2 (en) Waveguide technique for the simultaneous measurement of temperature dependent properties of materials
US5571952A (en) Electronic viscometer
Heinisch et al. Electromagnetically driven torsional resonators for viscosity and mass density sensing applications
US5477726A (en) Apparatus for determining the density of liquids and gases from a period of an oscillator filled with a test sample
RU2662948C1 (en) Lumped mass vibro-viscometric sensor
RU2419781C2 (en) Vibro viscosimetric transducer
US20230057869A1 (en) Resonant frequency-based magnetic sensor at veering zone and method
US3332285A (en) Fast precision temperature sensing thermocouple probe
Huelsz et al. Temperature measurements inside the oscillatory boundary layer produced by acoustic waves
JPS5915837A (en) Viscosity measuring apparatus for high temperature fluid
Jakoby et al. A novel microacoustic viscosity sensor providing integrated sample temperature control
KR102011569B1 (en) Device for measuring viscosity of minute volume liquids and method thereof
RU2504757C2 (en) Method for investigation of thermophysical properties of liquids and device for its implementation
RU2289125C1 (en) Method for researching thermo-dynamic structure transformation of liquid substances
RU2574862C2 (en) Vibration viscosimeter sensor
Rust et al. Temperature Controlled Viscosity and Density Measurements on a Microchip with High Resolution and Low Cost
Reichel et al. Fluid property sensors
Pan et al. Torsional piezoelectric fiber for viscosity measurement of Newtonian fluids
RU2373516C2 (en) Viscosity measuring element
GB2359368A (en) Determining the viscosity of a fluid from the exponential decay of an excited piezo-electric element
JPH0249131A (en) Temperature measuring instrument
RU188748U1 (en) Viscometer sensor for automated diagnostics of diesel engines
Ramezany et al. Sail-shaped piezoelectric micro-resonators for high resolution gas flowmetry
Cerimovic et al. Monitoring the glycerol concentration in aqueous glycerol solutions using a micromachined flow sensor

Legal Events

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

Effective date: 20190928