SU651235A1 - Вискозиметр - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к устройствам цл  измерени  в зкости и может найти применение дл  точного определени  в зкости различных жидкостей при нормальных и повышенных температурах .

Известен вискозиметр, в котором в качестве датчика угловых перемещений ма тника использован цилиндрический магнит, закрепленный на оси ма тника и помещенный в катушку соленоид В качестве преобразовател  сигнала датчика в электрический сигнал использован генератор синусоидально измен щегос  напр жени , а в качестве реги- стрирующегг устройства применен осциллограф 1J .

Однако И1)цукцнонные датчики изза ниокой точности, обусловленной неравномерностью магнитного пол  магнита , не успешно использоватьс  при проведении высокоточных исследований в зкости жидкостей. Отсутствие стабильности магнитшлх свойств магни-

та при условии повышени  TeNfiiepaTy- . ры опыта делает невозможным применение вискозиметра с иноукциониым датчиком угловых перемещений ма тника дл  измерени  в зкости высокотемпературных жидкостей (например, расплавленных солей), {получение с датчика сигнала в виде скорости перемещени  ма тника усложн ет конструкцию преобразовател  сигнала с датчика в электрический сигнал.

Из известных вискозиметров наиболее близким по технической сущности  вл етс  вискозиметр, состо щий из ма тника, подвешенного на упругой

5 нити, погруженного в исследуемую жидкость и заключенного в герметический сосуд, системы возбуждени  колебаний ма тника, датчика угловых перемещений ма тника, в качестве ко0 торого используетс  плоское зеркальце , закрепленное на оси , оптического преобразовател  сигнала датчика в электрический сигнал и электронной системы регистрации параметров колеблющейс  системы. Оптический преобразователь состоит из лазера, системы развертки луча света и двух фотоциодоь, расположенных на линейной шкале, удаленной от оси ма тника. Электронное регистрирукьшее устройство состоит из электронной схемы, обеспечивающей измерение времени прохождени  лучом света рассто ни  между фотодиодами и периода нашего колебани  ма тника, чем обеспечиваетс  автоматизаци  процесса измерени  2 .

Основной недостаток этого вискозиметра ,.- .применение света дл  регистрации крутильных колебаний ма тника , что вызывает конструктнв 1ые трудности при измерении в зкости агрессивных высоколетучих жидкостей, пары которых, конденсиру сь на част х оптической cиcтe ;ы, вызывают уменьшение интенсивности отраженного от датчика луча света, а в случае агрессиных жидкостей привод т к помутнению стенок герметичного сосуда вследствие; их коррозии (например, при измерении в зкости,расплавленных солей при температурах до 110О-120О С).

Цель предлагаемого изобретен1 Я - повышение точности, чувствительности и стабильности работы прибора дл  измерени  в зкости жидкостей, особенно высокотемпературных и высоколечучих (например, расплавленные соли) в широком интервале температур вплот до 1100-120О С.

Она достигаетс  тем, что в качестве датчика угловых перемешений ма тника , поцвешенного на топкой нити, .погруженного в исследуемую жидкость совершающую гармонические колебани  и помещенного в герметический сосуд, применен дифференциальный емкостной датчик.

Он состоит из двух излучающих пластин , питающихс  в противофазе одной приемной и одной вращающейс . Дл  обеспечени  нормальной работы прибора неподвешенные пластины датчика расположены в холодной зоне и снаружи от герметического сосуда, выполненного из диэлектрического материала (например, кварца). С помощью керамической трубы, обеспечивающей , электрическую и тепловую изол цию от ма тника, погруженного в расплав, вращающа с  пластина датчика крепитс  вертикально н  оси ма тника и подвешиваетс  вместе с ним на тонкой упругой металлической нити на уровень неподвешенных пластин датчика угловых перемещений. Применение вертикально установленной вращающейс  пластины датчика снижает воздействие на Нее конвективных потоков газа, заполн ющего герметический сосуд (например,

аргона), вызванных различием температур в зоне расположени  исследуемой жидкости и зоне расположени  датчика угловых перемещений, достигающим в р де случаев значительной

величины (например, до 8ОО-9ОО в случае измерени  в зкости расплавленных солей). Трансформирование изменени  емкости на выходе датчика, пропорциональное изменению амплитуды колебаний ма тника, в изменение напр жени  на выходе преобразовател  сигнала датчика в электрический сиг нал позволило использовать дл  его регистрации высокочувствительные

цифровые электроизмерительные приборы , имеющие высокий класс точности .

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого выеокозиметра колебательного типа,

Он содержит генератор 1 импульсов, дифференциальный усилитель 2, излучающие пластины 3 и 4 датчика угловых перемещений, приемную пластину 5 датчика угловырс перемещений, ма тник 6 с тепло- и электроизолирующей трубкой 7 и вращающейс  пластиной 8 датчика угловых перемещениЛ, герметический сосуд 9, нить 10 подвеса ма тника, устройство 11 возбуждени  колебаний ма тника , усилитель 12 зар да, усилитель 13, демодул тор ,14, 4мльтр 15, усилитель со сглаживанием 16, ключ 17, интегратор 18, цифровой вольтметр 19, коммутирующее устройство 20, схему 21 формировани  импульса , цифровой измеритель 22 периода и цифропечатающее устройство 23.

Предлагаемый вискозиметр состоит из ма тника 6, соединенного через трубку 7 с вращающейс  пластиной 8 датчика угловых перемещений, который подвешен на тонкой металлической нити 1О, заключен в герметический сосуд 9 и совершает затухающие герметические колебани  в исследуемой жвдкости. Устройство 11 возбуждени  колебаний ма тника крепитс 

на стенках герметичного сосуда снаруж На уровне расположени  вращающейс  пластины 8 датчика снаружи по окружности на стенках герметичного сосуда 9 жестко закреплены три неподвижные пластины датчика угловых перемещений ма тника: излучающие 3, 4 и приемна  5. Преобразователь сигнала датчика в электрический сигнал, который состои из генератора 1 импульсов, цифферен- ниального усилител  2, усилител  12, зар да, усилител  13, демодул тора 14 и фильтра 15, собран на одной плте с регистрирующим устройством. В состав этого устройства вход т следующие функциональные узлы: усилитель со сглаживанием 16, ключ 17, интегратор 18, коммутирующее устройство 2О, схема 21 формировани  импульса , котора  служит дл  измерени  периода крутильных колебаний ма тника 6. Регистрирующее устрюйство имеет выходы дл  подключени  цифровых приборов дл  измерени  напр жени  {вольтметр 19) и периода (измеритель 22 периода), которые подключаютс  к цифропечатающему устройству23

Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом.

При включении устройства 11 воз- буждеги  колебаний ма тника ма тник, погруженный в контейнер с исследуемой жидкостью, начинает совершать гармонически затухающие крутильные колеба1ш . Пластина 8 датчика угловых перемещений ма тника 6, колеблюща с  вместе с ним, вызывает изменение емкости между излучающими пластинами 3, 4 и приемной 5, которое вли ет на токи, протекающие в цепи излучающих пластин 3, 4, приемной пластины 5, входа усилител  12 зар да . Амплитуда импульсов на выходе усилител  зар да пропорциональна токам , протекающим во входной цепи усилител  12 зар да (т. е. пропорциональна углу поворота ма тника 6 относително положени  поко ). Импульсное напр жение с выхода усилител  12 зар да усиливаетс  усилителем 13, и син хронный-демодул тор 14, на который генераторюм 1 импульсов подаетс  опорна  фаза, восстанавливает посто нную составл ющую, котора  сглаживаетс  фильтром 15. Затем напр жение с преобразовател  сигнала датчика в электрический С1тгнал подаетс  на вход регистрирующего устройства: усилитель со сглаживанием 16 и далее через ключ 17, управл емый коммутирующим устройством 20, на интегратор 18. Интегратор 18 интегрирует положительные полупериоды напр жени , которые затем измер ютс  цифровым вольтметром 19. Перец интегрированием следующего положительного полупериода напр жение на интеграторе 18 сбрасываетс  до нул  с помощью коммутирующего устройства 2О, от которого с помощью схемы 21 формиро- ва1ш  импульса направл ютс  импульсы , характеризующие период колебани  ма тника 6, который измер етс  цифровым измерением периода 22. Цифровые приборы 19 и 22 соединены с цифропечатающим устройством 23, которое автоматически регистрирует полученную информацию.

Применение в качестве датчика угловых перемещений ма тника вискозиметра дифференциального емкостного датчика позвол ет производить измере- ни  в зкости жидкостей при температурах до 11ОО-12ОО С. Высока  чувствительность , точность и стаб)1льиость работы вискозиметра, обусловленна  высокой чувствительностью, точностью и стабильностью его узлов, т. е. диф- фере1щиального емкостного датчика угловых перемещений, преобразовател  крутильных колебаний ма тника и регистрирующего устройства, позвол ет использовать предлагаемый прибор при проведении точных {до 2%) измерений в зкости различных жидкостей в лабораторных услови х, в Щ1ФОКОМ интервале температур, вплоть до 11ОО-120О С. Высока  чувствительность и точность преобразовател  крутильных колебаний достигаетс  питанием излучающих пластин датчика от дифференциального усилител , св занного одним выходом с генератором импульсов. Применение дифференциального усилител  позвол ет получить питающие напр жени  строго противофазными. Применение интегратора в регистрирующем устройстве по- выщает помехоустойчивость, а, следовательно , и надежность работы вискозиметра .

Claims (2)

1. Вискозил етр, состо щий из ма тника , подвещенного на упругой нити,

погруженного в жидкость и заключенного в герметический сосуд, системы возбуждени  колебаний ма тника, о тличаюшиЯс  тем, что, с целью повышени  точности, чувствитеЛ1 лости и надежности прибора при измерени х в зкости высоколетучих и высокотемпературных жидкостей, он снабжен дифференциальным емкостным датчиком угловых перемещений MaHtmiKa, преофазователем сигнала датчика в электрический сигнал и регистрирующим устройством.

2. Вискозиметр по п. 1,о т л и- чающийс  тем, что дифференцальный емкостной датчик состоит из

трех жестко креп щихс  по окружности на внешней поверхности герметического сосуда пластин {одной приемной и двух излучающих) и одной вращающейс , вертикально закрепленной на оси ма тника на одном горизонтальном уровне с неподвижными пластинами.

Источники информации, прин тые во (Внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 319882, кл. G О1 N 11/16, 1971,

2.0hta.OBorgen.W. В осКпег, D. Frewutad , К 6rjothcm, KJorkwpand НЛ.Оув, ВеГ Bunsenges phyiiH. Chem 79/3/335-34), 1975.