SU800827A1

SU800827A1 - Electric viscosimeter with static balancing

Info

Publication number: SU800827A1
Application number: SU792740479A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Плехов; Петр Алексеевич Иванов; Алексей Николаевич Сундуков
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1981-01-30

Description

II

Изобретение относитс к устройствам дл непрерывного измерени в зкости ньютоновских и неньютоновских жидкостей и предназначено дл исследовани биомедицинских жидких сред и других малов зких жидкостей.The invention relates to devices for the continuous measurement of the viscosity of Newtonian and non-Newtonian fluids and is intended for the investigation of biomedical fluids and other low-viscosity liquids.

Известно устройство дл измерени в зкости методом уравновешивани , содержащее пару рабочих поверхностей, одна из которых св зана с приводом, а Друга - с силоизмерителем, выполненным в виде электромагнитного преобразовател , катушка намагничивани которого соединена с регулируемым источником питани , а друга катушка - исполнительна - соединена через усилитель с урав.новешивающим мостом, в одно из плеч которого включен датчик смещени ij .A device for measuring viscosity by balancing is known, containing a pair of working surfaces, one of which is connected to a drive and another is connected to a load cell, made in the form of an electromagnetic converter, the magnetization coil of which is connected to an adjustable power source, and the other coil — executive — is connected through an amplifier with a balance bridge, in one of the arms of which the displacement sensor ij is turned on.

Конструкци подвески, измерительных поверхностей в этом приборе не позвол ет измер ть малые моменты в зкостного трени . Наличие специального Датчика смещени усложн ет конструкцию и схему прибора, уменьшаетс его чувствительность , а включение датчика в уравновешивающий мост не обеспечивает необходимой степени уравновешивани и качества переходных процессов при урагвновешивании моментов.The design of the suspension, measuring surfaces in this device does not allow to measure small moments in viscosity friction. The presence of a special Displacement Sensor complicates the design and design of the device, reduces its sensitivity, and the inclusion of a sensor in a balancing bridge does not provide the necessary degree of balancing and quality of transients during the moment hardening.

Известен вискозиметр, содержащий контейнер дл измер емой жидкости, пару цилиндров, один из которых, наружный, соединен с приводом через магнитную муфту. Ось внутреннего цилиндра жестко св зана с поводком, на конце которого закреплены сердечники дифференциальнотрансформаторной и силовой компенсационной катушек 2.A known viscometer containing a container for the liquid to be measured, a pair of cylinders, one of which is external, is connected to the drive through a magnetic coupling. The axis of the inner cylinder is rigidly connected to the driver, on the end of which the cores of the differential transformer and power compensation coils 2 are fixed.

Однако св зь оси с поводком делает невозможным измерение малых в зкостей .However, the coupling of the axis to the driver makes it impossible to measure small viscosities.

Известен также ротационный электровискознметр , в котсром применена электромеханическа часть дл измерени малых моментов в зкостного трени . Кроме того, дл повышени точности определен НИН в зкости в неподвижной круглой катугике , подсоединенной к источнику тока, раз8 мещены две подвижные катушки, скреплен йые между собой под углом в 90 , одна из которых, лежаща на одной оси с неподвижной , через источник опорного напр жени Подключена на вход усилител , выход которого подсоединен ко В10рой катушке З. Недостатки такого прибора состо т в том, что наличие токопроводов к двум катушкам подвижной части чувствительного элемента ограничивает чувствительность;устройство регистрации, выходной сигнал которого пропорционален току в катушке уравнове1иивани , включает измерительный преобразователь переменного тока, внос щий погрешность не меHeie 2%; в схеме уравновешивани известного прибора не обеспечиваетс необходимое качество переходных процессо Цель изобретени - повышение чувствительности и точности при автоматическом измерении в зкости. Поставленна цель достигаетс тем, что неподвижна катушка возбуждени подключена к стабилизатору напр жени сетевой частоты и через разделительный конденсатор- к генератору повышенной частоты, а подвижна кату;ика чувст вительного э/1емента, закрепленна на раст жках, соединена с преобразователем уравновешивани и через конденсатор - преобразователем неравновеси . Последний содержит емкостный дифференциатор с выходом на посто нном токе, дифферен циальный усилитель, соединенный с аналоговым умножителем, выход которого вместе с емкостным дифференциатс ом присоединен к суммирующему усилителю . Выход суммирующего усилител подключен к вольтметру и входу аналогово го умножител преобразовател уравновешивани , второй вход которого св зан с напр жением сетевой частоты, а выход с подвижной катушкой прибора. На чертеже показана схема предлагаемого прибора. Электровискозиметр содержит подвиж ную катушку 1 чувствительного элемента , кагушку 2 возбуждени } стабилизатор 3 напр жени -, сетевой частоты; генератор 4 повышенной частоты; преобразсюатель 5 неравновеси , включающий емкостный дифференциатор 6, дифференци альный усилитель 7, интегральный анало говый умножитель 8 и суммирующий уси литель 9. Кроме того, устройство содер жит вольтметр Ю посто нного тока, преобразователь 11 уравновешивани . 74 электропривод 12, внешний цилиндр 13 с исследуемой средой и внутренний цилиндр 14. Устройство работает следующим обрааом . На катушку 2 возбуждени электродинамического прибора подают напр жение УЙЧ от стабилизатора 3 напр жени сетевой частоты и через конденсатор - от генератора 4 повышенной частоты. Подвижна катушка 1 чувствительного элемента ,, закрепленна на раст жках, подключена к преобразователю 11 уравновешивани и через конденсатор - к преобразователю 5 неравновеси . С рамкой св зан внутренний цилиндр 14, размещенный внутри внешнего цилиндра 13с исследуемой средой, вращаемого электроприводом 12. При вращении внешнего цилиндра по вл етс момент в зкостного трени на оси внутреннего цилиндра 14, катушка 1 поворачиваетс , а изменение индуктируемой ЭДС повышенной частоты воспринимаетс преобразователем 5 неравновеси , выходной сигнал которого воздействует на преобразователь 11 эавновешивани , выходной ток которого, протека по подвижной катушке прибора, создает момент fA , уравновешивающий момент в зкостного трени Мь . Использование в качестве токопроводов только двух раст жек позвол ет значительно снизить порог чувствительности и увеличить точность измерений . Поскольку дл обеспечени работоспособности прибора катушки приходитс располагать под углом, близким к 45 , то увеличиваетс чувствительность преобразователей неравновеси и уравновешивани , а также возникает однозначна зависимость приращени индуктируемой ЭДС от угла поворота катушки. Однако при малой жесткости раст жек особенно важно и трудно обеспечить устойчивость автоматической системы, слеД щей за положением подвижной катушки. С этой целью в схеме преобразовател неравновеси имеетс емкостный дифференциатор 6 огибающей сигнала неравновеси с вькодом на посто нном токе. Дл обеспечени фазочувствительного выпр млени сигнала с выхода дифференциального усилител 7 примен ют интегральный аналоговый умножитель 8, что исключает нели .нейность вькодной характеристики преобразовател , присущую схемам с использованием диодов. Так кек в подвижной катушке навод тс ЭДС с различными частотами, то не ,г1ьз характеризовать величину моментаAlso known is a rotary electro-viscometer, in which the electromechanical part is used to measure small moments in viscosity friction. In addition, in order to increase the accuracy, the NIN viscosity was determined in a stationary circular coil connected to a current source, two movable coils fastened together at an angle of 90 were placed, one of which, lying on the same axis as a stationary one, Connected to the input of an amplifier, the output of which is connected to a B10 coil Z. The disadvantages of this device are that the presence of conductors to the two coils of the moving part of the sensing element limits the sensitivity; the recording device, the output signal of which is proportional to the current in the balancing coil includes an AC current measuring transducer contributing an error not exceeding 2%; In the equilibration scheme of the known device, the required quality of transients is not ensured. The purpose of the invention is to increase sensitivity and accuracy in the automatic measurement of viscosity. This goal is achieved by the fact that the fixed excitation coil is connected to the voltage regulator of the mains frequency and through a coupling capacitor to the high frequency generator, and the movable cathode, which is attached to extensions, is connected to the equilibration converter and through the capacitor unbalance transducer. The latter contains a capacitive differentiator with a DC output, a differential amplifier connected to an analog multiplier, the output of which, together with a capacitive differential, is connected to a summing amplifier. The output of the summing amplifier is connected to a voltmeter and to the input of an analog multiplier of a balancing converter, the second input of which is connected to the voltage of the network frequency, and the output to the moving coil of the device. The drawing shows the scheme of the proposed device. The electroviscometer contains a moving coil 1 of the sensing element, an exciter pin 2} voltage regulator 3, of the network frequency; generator 4 high frequency; The imbalance converter 5 includes a capacitive differentiator 6, a differential amplifier 7, an integrated analog multiplier 8 and a summing amplifier 9. In addition, the device contains a DC direct current voltmeter and a balance converter 11. 74, the actuator 12, the outer cylinder 13 with the test medium and the inner cylinder 14. The device operates as follows. The exciter coil 2 of the electrodynamic device is supplied with the voltage UICH from the stabilizer 3 of the mains frequency and through the capacitor from the generator 4 of the increased frequency. The movable coil 1 of the sensing element, fixed on the braces, is connected to the balance converter 11 and through the capacitor to the converter 5 imbalance. The inner cylinder 14 is connected to the frame and placed inside the outer cylinder 13c by the test medium, rotated by the electric actuator 12. When the outer cylinder rotates, a moment of friction friction appears on the axis of the inner cylinder 14, the coil 1 rotates, and the change in the induced EMF of the increased frequency is sensed by the transducer 5 imbalance, the output signal of which affects the converter 11 equilibration, the output current of which, flowing through the moving coil of the device, creates a moment fA, balancing the moment in the system Nogo friction ML. Using only two stretching cables as conductors allows one to significantly reduce the sensitivity threshold and increase the measurement accuracy. Since, in order to ensure the operability of the device, the coil has to be positioned at an angle close to 45, the sensitivity of the imbalance and balancing transducers increases, and a unique dependence of the induced emf increment on the angle of rotation of the coil occurs. However, with a low rigidity of the stretch, it is especially important and difficult to ensure the stability of the automatic system that follows the position of the moving coil. For this purpose, in the imbalance converter circuit, there is a capacitive differentiator 6 of the signal envelope of the imbalance with the code on the constant current. To provide a phase-sensitive rectification of the signal from the output of the differential amplifier 7, an integral analog multiplier 8 is used, which eliminates the fact that the decoder characteristic of the converter is inherent in diode circuits. Since the cake in the moving coil induces an emf with different frequencies, it is not possible to characterize the magnitude of the moment

уравновешивани величиной измеренного аеременного тока, протекающего по катушке . Поэтому в качестве преобразовател уравновешивани примен ют интегральный аналоговый умножитель 11, на один вход которого подают сигнал со стабилизатора переменного напр жени сетевой частоты, а другой вход подключен к выходу суммирующего усилител 9 преобразовател неравновеси , куда подключен, также вольтметр Ю посто нного тока. Составл юща тока, пропорциональна моменту уравновешивани , будет пропсрциональна и напр жению на выходе суммирующего усилител 9, которое измер етс вольтметром 10.balancing the value of the measured alternating current flowing through the coil. Therefore, an integral analog multiplier 11 is used as a balancing converter, to one input of which a signal is applied from a variable-voltage regulator to the network frequency, and another input is connected to the output of a non-equilibrium converter summing amplifier 9, to which is also connected a DC voltmeter. The component of the current, proportional to the moment of equilibration, will be transient and the voltage at the output of summing amplifier 9, which is measured by a voltmeter 10.

Таким образом, в предлагаемом э ектровискозиметре за счет исключени дополнительных механических сопротивлений уменьшени погрешности измерени урав- новешивающего тока, и за счёт обеспечени устойчивости системы регулировани в переходных процессах достигаетс повышение чувствительности и точности измерени в зкости.Thus, in the proposed electro-viscometer, by eliminating additional mechanical resistances to reduce the measurement error of the balancing current, and by ensuring the stability of the transient control system, an increase in the sensitivity and accuracy of the viscosity measurement is achieved.

Claims

1. Electro-viscometer with static balancing, containing a rotatable outer cylinder with the test medium, an inner cylinder fixed on the moving coil of an electrodynamic measuring instrument, output decree

In order to increase the sensitivity and accuracy of measurements, the fixed excitation coil is connected to a voltage frequency stabilizer and, via an isolating capacitor, to an increased frequency generator, and in combination with a buckle coil connected to a balance converter and through an additional capacitor - with a disequilibrium transducer.

2. Electro-viscometer according to claim 1, which is indicated by the fact that the nonequilibrium transformer contains a differential amplifier, the inputs associated with a moving coil and a voltage divider of increased frequency, and the outputs of the first stages - with a capacitive differentiating device connected to; connected to the input of the summing amplifier I, together with the output of the analog multiplier, the inputs connected to the moving coil and the okashechny cascade of the differential amplifier.

Sources of information taken into account in the examination

1. USSR Author's Certificate No. 301598, cl. G O1 N 11/14, 1968.

2.Avtsrskoe certificate of the USSR N 397816, cl. Q O1 N 11/14, 1970.

3. Authors certificate of the USSR. No. 457012, cl. G 01N 11/14, 197.5 (prototype). / v -