SU708201A1 - Устройство дл измерени в зкоупругих характеристик веществ - Google Patents

Description

с выходом датчика перемещени  штока и одним выходом измерител  скорости его перемещени , другой выход которого св зан со входом катушки обратного преобразовател  в зкости. Выходы исполнительных блоков св заны с катушками обратных преобразователей модул  упругости и влзкости. Пагнито проводы обратных преобразователей, статор датчика перемещений штока и статор измерител  скорости его перемещени  .укреплены на платформе, св занной с приводом, где также установ лена кювета с исследуемьдм веществом. Статор датчика усили  закреплен на корпусе устройства, а выходы формирователей сигналов модул  упругости и в зкости св заны со входами исполнительных блоков через фильтрую чие блоки, настроенные на заданнуючастоту колебаний платформы. Известное .устройство имеет невысокую точность измерений, при интенсивном изменении модул  упругости и в зкости из-за наличи  перекрестных св зей между каналами измерени . Это обусловлено тем, что сигнал, про порциональный усилию, возникающему при дефррмации вещества, участвует одновременно в формировании сигналов , пропорциональных модулю упругос ти и в зкости. Конструкци  статора обратного преобразовател  модул  упругости обуславливает строгое симметрирование магнитных полей и прецизионное исполнение его  кор  с катушкой . Полюса статора и  корь с катушками обратного преобразовател  в зкости должны быть выполнены таким образом, чтобы их взаимное пере мещение не вли ло на величину усили Фильтры аналов мо.дул  упругости и .в зкости не обеспечивают фильтрацию сигналов в широком диапазоне измене ни  частоты деформации, так как не св заны с блоком ее настройки. Цель изобретени  - повышение точ ности измерений в широком диапазоне скоростей изменени  модул  упругости и в зкости путем разделени  кана лов измерени . Эта цель достигаетс  тем, что ка нал модул  упругости снабжен квадра ром/ блоком фильтров, элементов сра нени  и блоком настройки, канал в з кости - блоком фильтров, ;Рабочий узел устройства выполнен в виде коромысла, вх.од квадратора с зан с выходом да.тчика перемегпени . Выход квадратора через первый вход . блока фильтров канала модул  упругости подключен к первому входу эле мента сравнени , выполненного в виде суммирующего усилител . Второй вход элемента сравнени  соединен с выходом блока настройки, представл  ющего собой стабилизированный источ ник напр  сени . Вторые входы блоков ильтров каналов модул  упругости и  зкости св заны со вторым выходом лока изменени  частоты. Статоры обратных преобразователей закреплены на корпусе устройства, ричем на статоре (.братного преобра- зовател  модул  упругости смонтирована катушка, св занна  с первым выхоом исполнительного блока канала моул  упругости, катушка его  кор  через второй выход усилител  соещинена с датчиком перемещени . На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  измерени  в зкоупругих характеристик вещества, содержаща  рабочий узел, выполненный в виде коромысла 1, подвер енного на неподвижной опоре 2, закрепленные на коромысле по одну сторону от опоры шторку 3 датчика усили , шторку 4 .датчика переме чени  коромысла,  корь 5 с катушкой 6 обратного преобразовател  модул  упругости,  корь 7 с катушкой 8 обратного преобразовател  в зкости,  корь 9 с катушкой 10 измерител  скорости перемещени  коромысла , зонд 11, погруженный в исследуемое вещество 12 наход щеес  в кювете 13, расположенной на платформе 14, .совершающей возвратно-поступательное движение фиксированной амплитуды и частоты с помощью кулачка 15, сочлененного с приводом 16, которьлй св зан с первым выходом блока 17 изменени  частоты. Устройство содержит также статор 18измерител  скорости перемещени  коромысла, статор датчика перемещени  коромысла, включающего фотодиоды 19и лампочки 20, закрепленные на платформе 14; статор 21 обратного преобразовател  модул  упругости с катушкой 22, статор 23 обратного преобразовател  в зкости с катушкой 24 и статор датчика усили , состо щее из фотодиодов 25 и лат- почек 26, статор 27 блока установки нул  с катушкой 28, закрепленный на корпусе уст-, ройства. Якорь 29 блока установки нул  закреплен на коромысле 1 с противоположной стороны от опоры 2, а потенциометр 30 электрически св зан с катушкой 28 блока установки нул . Выход датчика перемещени  коромысла св зан с усилителем 31, первый выход которого подключен к входу.квадратора 32, выход которого через первый вход блока фильтров 33 св зан с первым входом элемента сравнени  34. Второй вход элемента сравнени  соединен с выходом блока 35 настройки частоты канала модул  упругости. Выход элемента сравнени  св зан с входом исполнительного блока 36, первый выход которого подключен к катушке 22 статора 21 обратного преобразова ,тел  модул  упругости, а второй выход - к входу регистратора 37 модул  упругости исследуемого веьчества. Вхо катушки 6  кор  5 обратного преобразовател  модул  упругости св зан со вторым выходом усилител  31. Выход катушек 10  кор  9 измерител  скорос ти перемещени  подключен к входу уси лител  38, первый выход которого сое динен с первым входом формиротзател  39 сигнала в зкости,- представл ющего собой множительное устройство. Вт.орой вход формировател  39 через усилитель 40 св зан с выходом датчика усили , а выход формировател  соединен с первым входом блока Лильтров 41. Выход блока фильтров 41 св зан со входом исполнительного блока 42 . канала в зкости, первый вход которог подключен к входу катушки 24 статора 23 обратного преобразовател  в зкости а выход - с входом регистратора 43 в зкости исследуемого веидества. Устройство работает следующим образом . По сигналу блока 17 изменени  частоты настраиваютс  блоки фильтров 33 и 41 и привод 16 через кулачок 15 сообидает платформе 14 возвратно-поступательное движение определенной амплитуды с заданной частотой. Вместе с платформой возвратно-поступательное движение совершает кювета 13 с исследуемым веществом, статор 18 измерител  скорости перемещени  и статор дат чика перемещени  с фотодиодами 19 и лампочками 20. Через зонд 11 на рабочий узел, выполненный в виде коромысла 1, со стороны вещества действует сила, пропорциональна  его комплексному модулю на.частоте деформации , а через  кор  5 и 7 обратных преобразователей - силы, пропорциональные в зкости и модулю упругости, сумма которых направлена встречно силе, пропорциональной комплексному модулю вещества. При равенстве этих сил момент относительно опоры 2 буде равен нулю, что обеспечит горизонтальное положение.коромысла 1 и его неподвижность. Сигнал на выходе датчика усили  при этом равен нулю, а сигнал на выходе датчика перемещени  будет иметь некоторое значение, определ емое амплитудой и частотой колебаний платформы 14. Следовательно , на выходе формировател  39 сигнала в зкости сигнал будет равен нулю, и на выходе квадратора 32 будет посто нна  составл юща , пропорциональна  квадрату амплитуды колебаний платформы, и переменна  составл юща  отфильтровываема  в блоке фильтров 33 канала модулю упругости, настроенного на двойную частоту деформации В элементе сравнени  34, выполненном в виде суммирующего усилител , происходит вычитание посто нной составл ющей сигнала с выхода блока фильтров 33 и выходного сигнала блока настройки 35, представл ющего собой источник стабилизированного напр жени  величина которого определ етс  амплитудой колебаний платформь 14 при равенстве нулю суммарной силы на коромысле 1 и выбираетс  такой величины и знака, чтобы сигнал на выходе элемента сравнени  34 был бы равен нулю . Сигнал со второго выхода усилител  31, синфазный с колебани ми платформы 14, поступает в катушку 6  кор  5 обратного преобразовател  модул  упругости, где создаетс  переменное магнитное поле. Сигнал со второго выхода усилител  38, вход которого св зан с выходом катушки 10  кор  измерител  скорости перемещени , поступает на катушку 8  кор  7 обрат ного преобразовател  в зкости, где создаетс  также магнитное поле, сдвинутое относительно магнитного пол  обратного преобразовател  модул  упругости на угол /С/2. Сила, действующа  на  корь 5 обратного преобразовател  модул  упругости будет пропорциональна произведению токов в катушке 6  кор  5 и в катушке 22 статора 21 обратного преобразовател  модул  упругости . Следовательно, силы, действующие на  корь 5, будут пропорциональны амплитуде перемещени , синфазного с перемещени ми платформы, и величине модул  упругости. Сила, действующа  на  корь 7 обратного преобразовател  в зкости, будет пропорциональна произведению тока в катушке 8 и тока в катушке 24 статора 23 обратного преобразовател  в зкост-и, величина которого пропорциональна в зкости вещества. Следовательно, сила, действующа  на  корь 7, пропорциональна скорости деформации и величине в зкости. При изменении модул  упругости вещества вместе с платформой будет перемещатьс  и коромысло, причег-л эти колебани  будут иметь одинаковую фазу . Сигнал с выхода формировател  39 сигнала в зкости при этом не изменитс , так как наего входы поступают сигналы с выходов датчика усили  ( фотодиодов 25) и измерител  скорости перемещени  (катушки 10), сдвинутые на угол 1t/2, но амплитуда сигнала с выхода датчика перемещени  (фотодиодов 19) изменитс , что приведет к изменению .сигнала на выходе квадратора 32 и, следовательно - на выходе элемента сравнени  34. Это, в свою очередь, приведет к изменению тока на выходе исполнительного блока 36 канала модул  упругости, представл ющего собой интегратор, до тех пор пока сила на  коре 5 не скомпенсирует силу, обусловленную изменением модул  упругости вещества. Сигнал со второго выхода исполнительного блока 36 регистрируетс  в регистраторе 37,

При изменении в зкости вещества изменитс  фаза сигнала, пропорционального силе, что приведет к по влению сигнала на выходе формировател  39 и к последующему изменению тока в катушке 24 статора 23 обратного преобразовател  в зкости, которое будет происходить дополной компенсации в зкости вацества. Амплитуда сигнала на выходе датчика перемещени  коромысла 1 (фотодиодов 19) не изменитс  и величина сигнала на выходе квадратора 32 и, следовательно, тока исполнительного блока 36.

При изменении частоты деформации блоком изменени  частоты 17 одновременно осуществл етс  перенастройка блоков фильтров 33 и 41.

Таким образом, в предложенном устройстве установкой квадратора раздел ютс  измерительные цепи каналов модул  упругости и в зкости: закреп-лением статоров на корпусе прибора и установкой катушки в статоре обратного преобразовател  модул  упругости , созданием переменных магнитных полей, сдвинутых по фазе на угол /2, в катушках  корей обратных преобразователей , настройкой фильтров на.частоту деформации обеспечиваетс  разделение испапнительных каналов модул  упругости и в зкости, чем достигаетс  автономность процессов измерени  активной и реактивной составл ющих комплексного модул , вещества в широком диапазоне скоростей их изменени .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 528482, кл. G 01 N П/Ю, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 567119, кл. G 01 N 11/16, 1977

(прототип),