SE507102C2 - Sätt och anordning vid reometer - Google Patents

Description

15 20 25 30 507 102 2 lar med uppfinningen framgår av efterföljande beskrivning, ritning och pa- tentkrav.

För mätningen används remsor, trådar eller andra element av amorft material, som uppvisar uttalade magnetomekaniska och magnetoelastiska egenskaper. Olika amorfa legeringar, t ex metglas, är särskilt lämpliga i sammanhanget. Elementet är placerat i en behållare tillsammans med det prov, vars egenskaper ska bestämmas. Behållaren förs in i ett mätutrymme med vissa magnetiska förhållanden, varigenom elementet försätts i mekanisk svängning. Elementets svängningsfrekvens mäts genom elementets inver- kan på yttre magnetfält och provets reologiska egenskaper bestäms genom den uppmätta svängningsfrekvensen hos elementet.

Uppfinningen möjliggör mätning utan behov av återanvändning av rör- liga delar. Därigenom erfordras ingen preparering av sådana delar. Mätcy- keln blir också mycket kort, ett vanligt värde är 1-2 minuter. Flera mätningar kan utföras på samma prov, och det är också möjligt att utföra flera mätning- ar samtidigt.

Kort beskrivning av ritningama Uppfinningen ska nu närmare beskrivas med hjälp av utföringsexem- pel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka FIG 1 principiellt visar ett praktiskt utförande av en anordning enligt upp- finningen och FIG 2 är en perspektivvy av en behållare, som används i ett utförande enligt uppfinningen.

Beskrivning Principen för mätning enligt uppfinningen framgår av FIG 1. Ett ele- ment 10 placeras inom arbetsområdet för ett spolsystem innefattande ett flertal spolarrangemang. Ett första spolarrangemang 11 används för att alst- ra ett magnetiskt förspänningsfält, vilket försätter elementet 10 i lämpligt till- 10 15 20 25 30 (_71 C) \J ...a C) l\) 3 stånd för efterföljande mätning. Förspänningsfältet är lämpligen statiskt, men av identfierings- eller särskiljningsskäl kan ocskå användas förspänningsfält som varierar i enlighet med någon funktion. l stället för ett spolarrangemang 11 kan en eller flera perrnanentmagneter användas.

Ett andra spolarrangemang 12 används för att excitera elementet 10 till att svänga mekaniskt. Företrädesvis exciteras elementet 10 till mekanisk självsvängning genom att det andra spolarrangemanget 12 tillförs en signal med svepande frekvens från några kHz till några hundra kHz. Signalens kurvform och frekvensomfång varierar i beroende av de mätförhållanden som råder och de egenskaper som ska mätas.

Ett tredje spolarrangemang 13 används för att avkänna magnetfältför- ändringar inom spolsystemets arbetsområde. Lämpligtvis är det tredje spo- larrangemanget 13 utfört med två motlindade spolar, varav elementet 10 ska påverka endast den ena. Härigenom underlättas intrimning och kalibrering av mätarrangemanget. Elementets mekaniska svängning ger upphov till ett magnetiskt växelfält, vars egenskaper uppfattas av det tredje spolarrange- manget 13. Det magnetiska växelfältets egenskaper är relaterade till elemen- tets magnetomekaniska egenskaper, tex elementets egenfrekvens. Elemen- tets 13 magnetomekaniska egenskaper påverkas i sin tur av provsubstan- sens reologiska och viskoelastiska egenskaper. Hög viskositet hos provsub- stansen dämpar i de flesta fall svängningarna och sänker därvid elementets 10 egenfrekvens. Under speciella förhållanden kan viskositeten hos en prov- substans påverka svängningama på mer sammansatt sätt.

Det är också viktigt att notera att element av denna typ kan svänga på olika sätt. T ex förekommer longitudinell och transversal svängning samt tor- sionssvänging. De olika svängningstypema samverkari vissa fall, varvid ökade krav ställs vid analysen av upptagna mätvärden.

Det första spolarrangemanget drivs och styrs av en första styrenhet 14, vilken är utförd att genera ett för tillämpningen lämpligt förspänningsfält.

En andra styrenhet 15 driver och styr det exciterande spolarrangemanget 12, så att detta försätter elementet 10 i svängning. Det tredje spolarrangemanget 13 är förbundet med en mät- och analysenhet 16, i vilken de avkända mag- 507 102 lO 15 20 25 30 4 netfältförändringama mäts och analyseras för bestämning av provsubstan- sens reologiska egenskaper. Mät- och analysenheten 16 är operativt förbun- den med en displayenhet 17, på vilken mätvärden kan visas på lämpligt sätt.

I utförandet enligt FIG 1 är också styrenhetema 14 och 15 samt mät- och analysenheten 16 operativt förbundna med en centralenhet 18. Denna kan användas för att övervaka och styra både mätningar och kalibrering av hela mätanordningen. Ett tangentbord 19 eller annan typ av inmatningsenhet används av operatören för att styra mätförlopp och liknande.

I ett praktiskt utförande är elementet 10 infört i en behållare 20. Behål- laren 20 är utförd av icke magnetiskt material, t ex glas eller liknande, och formen är lämpligen anpassad till formen hos elementet 10. Den volym som ryms i behållaren 20 är förhållandevis liten. Provsubstansen bör dock vid mätning omge elementet 10 för att säkraste mätresultat ska erhållas. För införandet av provsubstansen är behållaren 20 försedd med någon form av anslutningsdon 21. Behållaren kan vara utförd på helt andra sätt, t ex i form av en spruta eller liknande, i vilken provsubstansen direkt sugs upp i vid provtagning.

Resonansfrekvensen för elementet 10 förändras i beroende av prov- substansens viskositet. I luft är svängningen väsentligen odämpad, medan den i de flesta fall får allt lägre frekvens ju högre provsubstansens viskositet är. Genom att i förväg bestämma elementets 10 resonansfrekvens i luft eller något medium med känd viskositet och andra reologiska kända egenskaper, eller använda kalibrerade element 10, ger mätning av elementets 10 reso- nansfrekvens i en provsubstans information för att bestämma nämnda egen- skaper för provsubstansen. Det är också möjligt att mäta resonansfrekven- sen för flera olika element 10 i samma provsubstans och därigenom möjlig- göra bestämning av provsubstansens viskositet i förhållande till frekven- sen/hastigheten.

Mät- och analysenheten 16 innefattar lämpligen organ för att övervaka fasskifte hos den mottagna signalen. En kraftig fasförskjutning sker nämligen vid övergång till självsvängning hos element av den använda typen. Det är också möjligt att registrera resonansfrekvensen vid den kraftiga förändring av 507 102 5 signalnivån som sker vid självsvängning. Även signalnivån, eller amplituden, eller andra svängningskarakteristika i sig kan utnyttjas för mätningen, efter- som provets reølogiska egenskaper också påverkar denna. Därvid skulle mätning kunna ske även vid annan frekvens än vid självsvängingsfrekven- SGF! .

Claims (11)

507 102 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Sätt vid reometer för bestämning av en provsubstans reologiska egenska- per, varvid åtminstone ett element (10) med magnetoelastiska egenskaper upptas i provsubstansen och elementet (1 O) försätts i mekanisk svängning genom påverkan av magnetfält, k ä n n e t e c k n at av att elementet (10) är utfört som en långsträckt rak remsa eller tråd, vilken helt omsluts av provsubstansen , att elementet (10) utsätts för ett magnetiskt förspänningsfält , att elementets (10) svängningskarakteristika bestäms genom den av elementets (10) svängning åstadkomna inverkan på yttre magnetfält och att provsubstansens reologiska egenskaper bestäms genom uppmätta svängningskarakteristika hos elementet (10).

2. Sättenligtkrav 1, kännetecknatav att åtminstone ett element (10) införs i en behållare (20), att ett prov av vätskan införs i behållaren (20),

3. Sättenligt krav 1, kännetecknat av att ett exciterande spolarrangemang (12) bringas att excitera elementet (10) och att det exciterande spolarrangemanget (12) är magnetiskt kopplat till av- kännande spolarrangemang (13) för att avkänna av elementet (10) förorsakade magnetfältförändringar. att

4. Sättenligtkrav 1, kännetecknat av att det magnetiska förspänningsfältet alstras av ett förspännande spolar- rangemang (11). 10 15 20 25 30 m u sa ...å c: w

5. Sättenligtkrav1, kännetecknat av att som svängningskarakteristika utnyttjas elementets (10) svängnings- frekvens.

6. Sättenligtkrav1,kännetecknat av att elementet (10) bringas att svänga vid sin självsvängningsfrekvens.

7. Sättenligtkrav3, kä nnetecknat av att som svängningskarakteristik utnyttjas uppmätt signalnivå hos det av- kännande spolarrangemanget (13) vid viss svängningsfrekvens hos elementet (1 O).

8. Anordning vid reometer för bestämning av en provsubstans reologiska egenskaper, innefattande en behållare (20) för provsubstansen och ett exci- terande spolarrangemang (12) för excitering av elementet (10) till mekanisk svängning, kännetecknad av att behållaren (20) upptar åtminstone ett element (1 O) av amorft material, så att elementet helt omsluts av provsubstansen i behållaren (20), att ett magnetfältalstrande organ (11) är anordnat för att alstra ett mag- netiskt förspänningsfält över elementet (1 O), att ett avkännande spolarrangemang (13) är anordnat för registrering av elementets (1 O) inverkan på en förekommande magnetisk fältbild vid svängning hos elementet (1 O) och att en beräkningsenhet (16) är operativt förbunden med det avkännande spolarrangemanget (13) för bestämning av elementets (10) sväng- ningskarakteristika och därur provsubstansens reologiska egenska- per.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att det magnetfältalstrande organet (11) innefattar ett förspännande spo- larrangemang. 507 102 10

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att det magnetfältalstrande organet (11) är operativt förbundet med en första styrenhet (14).

11. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att det exciterande spolarrangemanget (12) är opertivt förbundet med en andra styrenhet (15), att den andra styrenheten (15) är utförd att till det exciterande spolarran- gemanget (12) avge en frekvenssvepande signal.