SU805122A1 - Вискозиметр - Google Patents

Description

(54) ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относитс  к приборам дл  измерени  в зкости жидких сред, у которых амплитуда перемеще .уи  подвижного элемента, погруженного в исследуемую жидкость и возбужда емого строго фиксированным уровнем переменной во времени силы, зависит от в зкости среды, уменьша сь с ее увеличением. При этом, чем больше в зкость среды, тем с меньшей частотой необходимо перемещать подвижный элемент, что .привело к созданию инфранизкочастотных вискозиметров . Известен колебательный вискозиметр , содержащий апериодический зонд, один конец которого закреплен, а свободный опущен в исследуемую, среду. Перемещение свободного конца зонда осуществл етс  с помощью электромагнитов , управл емых транзисторной схемой. Сигнал управлени  снимаетс  с герконов (герметических магни тоуправл емнх контактов), фиксирующих крайние положени  колеблющегос  зонда. На вьйсоде вискозиметра имеетс прибор, фиксирующий период колебаний зонда, что позвол ет однозначно иметь информацию о в зкости среды i Наличие в схеме вискозиметра герконов , которые по существу  вл ютс  механическими контактами, уменьшают надежность устройства, а наличие в схеме сверхнизкочас-сотного частомера или измерител  периода колебаний приводит к необходимости записывать сигнал на самопишущий прибор с последующей расшифровкой. данных. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  вискозиметр, в котором датчик с зондом выполнен в виде механотронного преобразовател  усили . Устройство имеет блок питани  механотрона/ систему возбуждени  в виде электромагнита; питаемого от генератора низкочастотных колебаний и индикатора выходного сигнала, в качестве которого используетс  милливольтметр, в том-числе и самопишущий. Информацию о величине в зкости среды несет амплитуда колебаний свободного конца зонда, преобразованна  механотроном в электрическиЯ выходной сигнал 2-. Устройство обладает некоторой частотой механического резонанса, измен ющейс  под воздействием среды, что приводит к по влению дополнитель0ta погрешности. Схему возбуждени  олебаний свободного конца зонда зарудн ет формирование колебаний с ин-ранизкими частотами ввиду сложности генерирующего устройства, а примен екый на выходе милливольтметр не позво ет производить индикацию этих колебаний . Использование самопишущего прибора дл  работы в инфранизкочастотной области лишает вискозиметр оперативности. Использование механотрона , работающего в колебательном режиме до некоторой степени снижает надежность устройства.

Цель изобретени  - создание вискозиметра , способного работать в области инфранизких частот, простого в реализации, с повышенной надежностью и точностью измерений, позвол ющего получение на выходе аналогового сигнала, несущего информацию о в зкости исследуемой среды, который может быть отсчитан непосредственно по шкале старелочного прибора.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого вискозиметра; на фиг. 2 - графические данные, сн тые на приборах.

В предлагаемом приборе источником механической энергии служит электродвигатель 1, вал котррого соединен с редуктором 2, нагруженным кривошипно-шатунным механизмом 3 дл  превращени  вращательного движени  в возвратно-поступательное . Вискозиметр .имеет два совершенно идентичных по конструкции датчика, помещаемые в исследуемую среду 4. Датчики имеют цилиндрические корпуса 5 и б из немагнитного материала с пазами, обес почивающими свободный доступ исследуемой жидкости в их внутреннюю полость . Внутри корпусов жестко закреплены посто нные магниты 7 и 8. С некоторым зазором от полюсов этих Магнитов размещены подвижные магниты 9 и 10, обращенные одноименными полюсами в сторону полюсов неподвижных , магнитов 7 и 8 соответственно, т.е. образуетс  магнитна  пружина, отталкивающа  подвижный .магнит от неподвижного. Подвижные.магниты 9 и 10 со стороны противоположного полюса соприкасаютс  с толкател ми 11 и 12, возаратно-поступательное движение которьюл сообщают шатуннокривстшпные механизмы 3 и 13.

В каждом из двух датчиков изменение положени  подвижных элементов посто нных магнитов 9 и 10 фиксируют соответственно, механртроны 14 и 15, механически соединенные с ними с помок ю рычажных механизмов 16. В цепь анода механотрона 14 и в цепь катода механотрона15 включены со- ставные фотоуправл емые резисторы 17 и 18, состо щие из светодиодов 19 и 20 и фоторезисторов 21 и 22. Интенсивность свечени  светодиодов зависит от.протекающего по ним тока,

а величина электрического сопротивлени  фоторезисторов тем меньше, чем больше свечение светодиодов.

На выходе схемы , который расположен между точкой (А.) механотрона 14 и точкой (к2) механотрона 15, включен измерительный механизм магнитоэлектрической системы 23 со шкалой, отградуированной в единицах в зкости. Питание измерительной схемы производитс  посто нным током от источника ЭДС.

Работа вискозиметра происходит следующим образом.

При подключении электродвигател  1 к источнику, питани , выходредуктора 2 начинает воздействовать на кривошипно-шатунные механизмы 3 и 13 таким образом, что механизм 3 освобождает посто нный магнит 9 от своего воздействи , а механизм 13, преодолева  сопротивление среды и полей магнитом 8 и 10, передвигает подвижный магнит 10 в сторону неподвижного 8. Другой подвижный магнит 9 под воздействием полюса магнита 7 начинает перемещатьс  в сторону увеличени  зазора между магнитами 7 и 9. В св зи с тем, что существует в зкое сопротивление контролируемой среды перемещение магнита 9 отстает от перемещени  токател  11 тем больше, .чем больше в зкость среды 4. Перемещение ПОДВИЖНЫ : магнитов фиксируетс  механотронгуии 14 и 15 с помощью рычажных механизмов 16, причем механотрон 14 увеличивает рассто ние (0нод-катод, а механотрон 15 умень-. . шает это рас сто ние. При повороте выходного диска редуктора 2 на 90 отнЬсительно начального положени  {фиг. 1), рассто ни  анод-катод у обоих механотронов станов тс  одинаковыми. А это приводит к равенству токов в цеп х.механотронов. Следовательно, свечение светодиодов 19 и 20 одинаково и фоторезисторы 21 и 22 с шунтирукхцим их линейными резисторами равны по своему сопротивлению . Такое состо ние цепи, характеризующеес  минимумом сопротивлени , наступает два раза за оди оборот вала редуктора и в момент времени, когда суммарный сигнал с механотронов имеет максимальное значение .

Процесс формировани  выходного сигнала вискозиметра иллюстрирует фиг. 2, где показано семейство вольамперных характеристик механотронов (а) с нанесенной на них нагрузочной характеристикой в виде вольтамперной ,характеристики светодиода. Вазовой точкой на этих характеристиках  вл етс  точка (А). На фиг. 2б крива  Идд соответствует изменению напр жени  на мехонотроне 14, а механотроне 15. Суммарна 

крива  выходного сигнала имеет огибающую Огибающа  имеет максимумы в точках пересечени  кривых лл и U/W2- На этих же уровн х имеет максимумы и крива  U, формируема  составными фотоуправл емыми резисторами , однако, режим питани  цепи с фотореэисторами таков, что крива  сигнала компенсации U имеет миниt-iyMbi в точках максимума основного сигнала +идд2 Поэтому выходной сигнал Ug, формируетс  как разность сигнала с датчиков, имеющего огибающую и fj и сигнала компенсации Ч),, Если в зкость среды возрастает , то подвижные магниты при освобождении их от воздействи  толкателей приход т до очередной встречи с этими толкател ми меньший путь, что сократит путь движени  и рабочей точки нахарактеристиках механотронов , например, до уровн  А-Б (фиг.2в уровн  А-А (фиг. 2г)и т.д. Максмлальный выходной сигнал получаетс  при работе вискозиметра на воздухе. Контрольна  метка (К.М.) на шкале измерительного механизма 23 наноситс  пр работе вискозиметра на воздухе и соответствует максимальному току отклонени  стрелки прибора. Следовательно , в вискозиметре величина выходного сигнала зависит от в зкости контролируемой среды, что фиксируетс  стрелочньм измерительным механизмом магнитоэлектрической системы (микроамперметром ) . .

Таким образом, предлагаемый вискозиметр отличаетс  от известных применением цепей из посто нньк магнитов , которые создают возвратное усилие , действующее на подвижные элементы строго посто нного уровн ,, а также схемой включени  механотронов в сочетании с составньши фотоуправл емьми резисторами, участвунлцими в создании выходного сигнала, что упрощает конструкцию датчика вискозиметра при работе на инфракрасных частотах воздействующего усили , увеличивает его надежность и упрощает процесс формировани  выходного сигнала со сколь угодно малой частотой, пригодного дл  реализации на стрелочном

приборе магнитоэлектричской системы, стрелка которого всегда указывает только величину амплитуды отклонени  чувствительного элемента датчика, пропорциональную измер емой в зкости , а не следует за медленно измен ющимс  по величине во времени сигналом .

Claims (2)

1.Вискозиметр,содержащий- электродвигатель с редуктором, кривошипно-шатунный механизм и колебательный : чувствительный элемент, расположенный в корпусе, механотроны и стрелочный индикатор выходного напр жени , отградуированный в единицах в зкости, отл.ичающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности измерений при инфранизкочастотных колебани х чув-; ствйтельного элемента, колебательный чувствительный элемент вьшолнан в виде двух пар посто нных магнитов, противолежащие торцы одной из аар соединены смеханическими толкател ми , а другие торцы этой пары расположены напротив одноименных полюсов другой пары магнитов, неподвижно закрепленных в корпусе.

2.Вискозиметр по п. 1, отличающийс  тем, что каждый из подвижных посто нных магнитов механически соединен со своим механотроном , анод одного из которых и катод другого нагружены светодиодами составных фотоуправл емых резисторов и соединены со стрелочным измерительным прибором, а другие два электрода подключены к резистору, питаемому через последовательно соединенные фоторезисторы составных фотоуп-. равл емых резисторов.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 284422, кл.:.С 01 N 11/16, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

по за вке № 2487849, кл. G 01 N 11/16 1977 (прототип).