SU1017971A1

SU1017971A1 - Vibrational method of liquid investigation

Info

Publication number: SU1017971A1
Application number: SU823382242A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Гладкий; Николай Трофимович Шевелев
Original assignee: Ждановский металлургический институт
Priority date: 1982-01-15
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1983-05-15

Abstract

ВИВРАЦИОННЫП СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, включающий возбуждение колебаний на резона 1сной частоте зонда, погруженного в исследуемую жидкость, с посто нной амплитудой, измерение частоты и амплитуды возбуждающей силы, отличающийс тем, что, с целью повышени точности анализа, амплитуду колебаний зонда устанавливают равной амплитуде, при которой достигаетс экстремальное значение резонансной частоты зонда в зависимости от амплитуды.колебаний.VIVRATIONNE METHOD FOR INVESTIGATION OF LIQUIDS, including the excitation of oscillations at a resonant frequency of the probe immersed in the test liquid with a constant amplitude, measurement of the frequency and amplitude of the exciting force, characterized in that, in order to improve the accuracy of the analysis, the amplitude of oscillation of the raid area and the amplitude of the excitation waveform. which reaches the extreme value of the resonant frequency of the probe, depending on the amplitude of the oscillations.

Description

VjVj

СОWITH

чh

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть испольэрбано дл определени физических свойств веществ, например в зкости, плотности, фазового состава растворо и расплавов, путем измерени парамет рой колебаний механической колебательной системы, взаимодействующей с исследуемьач веществом. : Известен способ измерени , заключаи5щийс в погружении в исследуемую среду рабочего органа, закрепленного на упругом элементе и колеблющегос в ней за счет внешней гармонической силы. При этом параметры колебаний амплитуда, частота, добротность колебательной системы, сдвиг Фаз между возбуждающей силой и амплитудой колебаний , а также декремент затухани .в случае свободных колебаний ) завис т от свойств .исследуемого вещества в частности от его в зкости. В случае малых значений в зкости измер ют амплитуду колебаний рабочего органа, погружённого в среду, при посто нной по величине возбуждающей силе, а в случае больших в зкостей при посто н ной амплитуде измер ют частоту колебаний рабочего органа при сдвиге фаз между силой и амплитудой Til.The invention relates to a measurement technique and can be used for determining the physical properties of substances, such as viscosity, density, solution phase composition and melts, by measuring the vibration parameter of a mechanical oscillatory system that interacts with the substance under investigation. : There is a known method of measurement, consisting in immersion into the studied medium of a working body, fixed on an elastic element and oscillating in it due to external harmonic force. The parameters of oscillations, amplitude, frequency, quality of an oscillatory system, phase shift between the exciting force and amplitude of oscillations, as well as the damping factor in the case of free oscillations) depend on the properties of the investigated substance, in particular, on its viscosity. In the case of small values of viscosity, the amplitude of oscillations of the working body immersed in the medium is measured, at a constant exciting force, and in the case of large viscosities at a constant amplitude, the frequency of oscillations of the working body is measured during phase shift between force and amplitude Til .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ опре.делени физических свойст веществ вибрационным методом, включающий возбуждение колебаний на резонансе зонда, погруженного в исследуемую жидкость, с посто нной амплитудой , измерение частоты и амплитудам возбуждающей силы 2.The closest in technical essence to the present invention is a method for determining the separation of physical properties of substances by the vibration method, including the excitation of oscillations at the resonance of a probe immersed in the test liquid with a constant amplitude, measurement of the frequency and amplitudes of the exciting force 2.

Основным недостатком указанных способов вл етс искажение получаемйх результатов: вследствие про вле-НИН нелинейности упругих элементов.The main disadvantage of these methods is the distortion of the obtained results: due to the non-linearity of elastic elements.

Цель изобретени - повышение достоверности и точности измерений.The purpose of the invention is to increase the reliability and accuracy of measurements.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно вибрационному способу исследовани жидкостей, включающему возбуждение колебаний на резонансной частоте з.онда, погруженного в исследуемую жидкость, с посто нной амплитудой , измерение частоты и амплитуды возбуждающей силы, амплитуду колебаний зонда устанавливают авной амплитуде , при которой достигаетс экстремальное значение резонансной частоты зонда в зависимости от амплитуда колебаний.This goal is achieved by the fact that, according to the vibration method of studying liquids, including the excitation of oscillations at the resonant frequency of a Z. probe immersed in the test liquid, with a constant amplitude, measurement of the frequency and amplitude of the exciting force, the amplitude of oscillation of the probe is set to a true amplitude at which the extreme the value of the resonant frequency of the probe, depending on the amplitude of oscillations.

Дл измерени в зкости или плотности жидкостей с помощью электромеханического преобразовател по частотно-фазовому методу предваритель но вы сн ют диапазон линейности упругого элемента, дл чего при работе преобразовател с рабочим органом вне исследуемой жидкости определ ют зависимость резонансной частоты колебаний от их амплитуды. Затем резоиранскую амплитуду колебаний рабочего органа устанавливают в интервале амплитуд, в котором частота резонансных колебаний не зависит от величины амплитуды (диапазоне линейности упругого элемента преобразовател ), и измер ют резонансную частоту колебаний при сдвиге фаз /2, после чего рабочий орган погружают в исследуемую х идкость, устанавливают выбранное значение резонансной амплитуды колебаний путем изменени вынуждающей силы (тока нагрузки возбуждающей катушки преобразовател ) и производ т из-мерение резонансной частоты при сдвиге фаз J7/2.To measure the viscosity or density of liquids using an electromechanical converter using the frequency-phase method, the linearity range of the elastic element is preliminarily determined, for which the operation of the converter with the operating element outside the liquid under study determines the dependence of the resonant frequency of oscillations on their amplitude. The trans-Iranian oscillation amplitude of the working element is then set in the amplitude range, in which the frequency of resonant oscillations does not depend on the magnitude (amplitude range of the elastic element of the converter), and the resonance frequency of the oscillations at phase shift / 2 is measured, after which the working body is immersed in the investigated x , set the selected value of the resonant amplitude of oscillations by changing the driving force (load current of the drive coil of the converter) and measure the resonant hour Phases with phase shift J7 / 2.

Величину в зкости или плотности исследуемой жидкости определ ют в дальнейшем по одной из расчетных формул дл частотно-фазового метода.The magnitude of the viscosity or density of the test liquid is determined further by one of the design formulas for the frequency-phase method.

Пример. Двум способами провод т измерение в зкости глицерина и резольной смолы с помощью вибрационного устройства на базе электромеханического преобразовател с упругим элементом в виде струн по абсолютному частотно-фазовому варианту вибрационного метода и определ ют величину относительной разности результатов измерений .Example. Two methods are used to measure the viscosity of glycerol and resole resin using a vibration device based on an electromechanical transducer with an elastic element in the form of strings according to the absolute frequency-phase variant of the vibration method and determine the value of the relative difference of measurement results.

В измерени х по первому способу посто нную амплитуду выбирают в области про влени м гкой силы возбуждени и устанавливают равной U 0,3 В. По второму,(гредлагаемому) способу амплитуду колебаний выбирают в диапазоне линейности упругого элемента , прот женность которого определ ют по предварительно построенному графику зависимости резонансной частоты от амплитуды колебаний рабочего органа, и устанавливают равной ,7 В.In the measurements by the first method, the constant amplitude is chosen in the area of manifestation of a soft excitation force and set to U 0.3 V. By the second (preferred) method, the oscillation amplitude is chosen in the range of linearity of the elastic element, the length of which is determined by plotted the dependence of the resonant frequency on the amplitude of oscillations of the working body, and set equal to 7 V.

Использу известную расчетную формулу дл частотно-фазового варианта/ величину относительной разности результатов измерений в зкостиUsing the well-known calculation formula for the frequency-phase variant / value of the relative difference of viscosity measurements

представл ют в виде зависимостиrepresented as a dependency

. -(. - (

. 00/о,. 00 / o

. .

fOfO

-г; f°-g; f °

г оabout

f, Иf, and

соответственно резонансна частота колебаний рабочего органа на воздухе, определенна по первому и второму способам измерений;respectively, the resonant frequency of oscillations of the working body in air, determined according to the first and second methods of measurement;

соответственно резо-1 нансна частота колебаний рабочего органа всреде, в зкость которой определ етс по первому и второму способам;respectively, the resonance frequency of oscillations of the working organ in the medium, whose viscosity is determined by the first and second methods;

l- ч Ч соответственно в зкость среды, определенна по первому и второму способам измерений. . В таблице приведены данные, полученные в результате измерений и расчета .l-h h, respectively, the viscosity of the medium determined by the first and second methods of measurement. . The table shows the data obtained as a result of measurement and calculation.

Следует отметить, что частотно-фа зовый вариант вибрационного метода измерени предназначен дл исследовани свойств веществ с высокими в зкостными характеристиками feo 10000 П) .It should be noted that the frequency-phase version of the vibration measurement method is intended to study the properties of substances with high viscosity characteristics (feo 10,000 O).

Веществ с в зкостью пор дка 1014 П (такие, как глицерин) относ тс к начальной области применени ука0 ,3 Substances with viscosities of the order of 1014 P (such as glycerin) belong to the initial field of use, 3

134,71 0,3 134,49 60,46 смола 0,3134.71 0.3 134.49 60.46 resin 0.3

эанного варианта вибрационного мето- да. Из приведенных в таблице резуль; татов видно, что при измерени х жидкостей , более в зких, чем глицерин, величина систематической ошибки вследствие про влени нелинейности упругого элемента возрастает.This variant of the vibration method. From the results in the table; It can be seen that when measuring liquids that are more viscous than glycerol, the magnitude of the systematic error due to the manifestation of the nonlinearity of the elastic element increases.

Таким образом, предлагаемой ч:пособ измерени физических свойств веществ. обеспечивает по сравнению с известными Thus, the proposed h: a tool to measure the physical properties of substances. provides compared to known

0 способами большую точность, что в свою очередь, особенно при проведении прецизионных измерений, повыйдет достоверность и научный уровень проводимых исследований.0 ways greater accuracy, which in turn, especially when conducting precision measurements, will increase the accuracy and scientific level of the research.

134,59 134,59

0,10 134,37 0,35 60,340.10 134.37 0.35 60.34

Claims

VIBRATION METHOD FOR RESEARCHING LIQUIDS, including excitation of oscillations at the resonant frequency of a probe immersed in a test liquid with a constant amplitude, measuring the frequency and amplitude of the exciting force, characterized in that, in order to increase the accuracy of analysis, the oscillation amplitude of the probe is set equal to the amplitude at which the extreme value of the resonant frequency of the probe is reached, depending on the amplitude. oscillations.