Claims (2)
ВРА1ДАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ Изобретение относитс к области физико-химических измерений и может быть использовано в приборостроении электронной, химической, часовой промьшшенност х, а также в практике научных исследований. Известно устройство дл о.пределени коэффициента вращательной в зкости жидких кристаллов, включающее вращающийс магнит, неподвижную камеру с наход щимс в ней исследуе мым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл дейс вует вращающий момент, определ емый по углу закручивани кварцевой нити на которой подвешена камера 1. Ко фициент вращательной в зкости определ ют по (формуле f - -2 i-О- (ju где К - коэффициент вращательной в зкости; М - вращающий момент; ( 1) - углова скорость вращени магнитного пол ; С - посто нна кручени квар цевой нити , oLo - угол закручивани нити без вращени магнитного пол (нулевое положение); сС - угол закручивани нити при вращении магнитного пол . Однако устройство не устран ет вли ни граничных эффектов в виду малого объема исследуемого вещества капилл р), имеютс конструктивные трудности подвеса камеры с жидким кристаллом на кварцевой нити. Конвективные потоки .воздуха при термостатировании , вибрации при вращении магнита, необходимость определени посто нной кручени нити ухудшают чувствительность и затрудн ют процесс измерени . Ограничен диапазон угловых скоростей .вращени магнита, так как вследствие неоднородности магнитного пол и отступлений от осевой симметрии в форме камеры, при определенных скорост х вращени магнита возможны вращательные качени камеры; имеютс трудности в определении нулевого положени угла закручивани иити в результате его смещени в сторону вращени магнита относительно положени в поко щемс магните. При вращении вектора магнитной индукции директор вращаетс с запаздыванием по фазе таким, что момент AyBVih трени fjlu и магнитный момент-i уравновешиваютс . В силу того, что поглощение ультразвука максимально в случае распространени ультразвуковых импульсов ориентации во вращающе с магнитном поле, отклонение экстре мальных значений анизотропии коэффициента поглощени ультразвука от направлени вектора магнитной индукции определ ет сдвиг фаз между векто ром магни-тной индукции и директором а следовательно и вращательную в зкость , определ емую по формуле „ i AXBSiWe 0л l (JDjUC I анизотропи диамагнитной где д X восприимчивости; индукци магнитного пол ; сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и директором; магнитна проницаемость. Кроме того устройство не позвол ет непосредственно определ ть сдвиг фаз в , так как величина этого сдв га определ етс дополнительной рас шифровкой записей отметок направлени вектора магнитной индукции и экстремальных значений амплитуд импульсов . На точность измерений оказ вает отрицательное вли ние нестабильность амплитудных характеристик генератора и усилител . При определ нии температурной зависимости коэффициента вращательной в зкости необ ходимы дополнительные регулировки, так как при измерении температуры сильно мен етс коэффициент поглоще ни ультразвука. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому вл етс устройство дл измерени коэффициента вращательной в зкости жидких кристаллов, содержащее камеру, заполненную исследуемым веществом, магнит, устано ленный с возможностью вращени вокруг камеры, котора помещена в зазоре между полюсами магнита,излучаю щий и пр :емный пьезопреобразователи установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор , подключенный к излучающему пьезопреобразователю, измерительный блок, подключенный к выходу приемного пьезопреобразовател и регистрирующий блок 2. Цель изобретени - уменьшение вр мени измерений и повышение их точности . Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени коэф фициента вращательной в зкости жидких кристаллов, содержащем камеру, заполненную исследуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращени вокруг камеры, котора помещена в зазоре между полюсами магнита , излучающий и приемный пьезопреобразователи , установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьезопреобразователю, измерительный блок, подключенный к выходу приемного пьезопреобразовател , и регистрирующий блок, оно снабжено дополнительной парой пьезопреобразователей , образующи 4. акустический канал, направление которого перпендикул рно направлению акустического канала, образованного первой .парой пьезопреобразователей и двум катушками, установленными в камере, причем оси катушек размещены параллельно акустическим каналам, а измерительный блок включает два фазометра, входы первого из которых соединены с приемными пьезопреобразовател ми , входы второго - с катушками и выходом первого, а регистрирующий блок соединен с выходом второго фазометра. Известно, что в статическом магнитном поле скорость распространени ультразвука зависит от взаимной ориентации волнового вектора к директора ТТ, причем скорость максимальна при .параллельной ориентации и минимальна при перпендикул рной. Вследствие этого возникает разность фаз сигналов, распростран ющихс по двум взаимно перпендикул рным направлени м , которую с помощью фазометра преобразуют в посто нное напр жение. При вращении директора магнитным полем скорость распространени звука по. этим направлени м периодически измен етс , что приводит к по влению на выходе фазометра переменного напр жени . Наличие вращательной в зкости приводит к тому, что Переменное напр жение на фазометре отстает по фазе от напр жени , индуцированного в катушках, установленных между полюсами вращающегос магнита. Указанный сдвиг фаз & , определ ющий .вращательную в зкость, преобразуётс вторым фазометром в посто нное напр енТ1е , фиксируемое регистрирующим блоком. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Неподвижно укрепленна между полюсами посто нного магнита 1 камера 2 заполнена жидким кристаллом 3, Изучающие пьезопреобразователи 4 и 5 соединены с генератором 6, а приемные пьезопреобразователи 7 и 8 соединены со входами первого фазометра 9, Выход первого фазометра и катушки 10 и 11 соединены со входами второго фазометра 12, выход которого св з,ан с регистрирующим блоком 13. Вращение магнита 1 вызывает перио дическое изменение скорости распрост ранени ультразвука в акустических каналах и по вление переменного напр жени в катушках 10 и 11. Возникающую на приемных преобразовател х измен ющуюс , разность фаз сигналов первый фазометр преобразует в переме ное напр жение, которое сравниваетс по фазе с напр жением на катушках во втором фазометре, а полученное на выходе детектора посто нное напр жение фиксируетс регистрирующим блоком. Посто нный магнит индукцией 3 кГс установлен на платформу установки дл проверки гидроприборов УПГ-56. В камеру диаметром 3 см, заполненную жидким кристаллом МББА, устанавливают 4 пьезопреобразовател основной частоты 3 МГц. Возбуждение пьезопреобразователей производит с генератором Г4-18. Прин тые сигна лы поступаю-т ,на первый фазометр. Переменное напр жение с выхода фазомет ра и напр жение с катушек, содержащи 100 витков кажда , поступают на ,2-й фазометр, индикатор которого регистрирует фазовый сдвиг между директором и вектором магнитной индукции. Предложенное устройство значитель но сокращает врем , измерений, так как позвол ет непосредственно пределить сдвиг фаз 9 между дирёТстором и вектором магнитной индукции. Методы фазометрии позвол ют повысить точность измерений, а непосредственное измерение угла 9 дает возможность также автоматизировать процесс измерений коэффициента вращательной в зкости. Формула изобретени Устройство дл измерени коэффи|ЦИента вращательной в зкости жидких кристаллов, содержащее камеру заполненную исследуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращени вокруг камеры, катора помещена в зазоре между полюсами магнита , излучающий и приемный пьозопреобразователи , установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьезопреоСразователю , измерительный блок, подключенный к выходу приемного пьезопреобразовател , и регистрирующий блок, отличающеес тем, что, с целью повышени точности и сокращени времени измерени , оно снабжено дополнительной парой пьезопреобразователей , образующих акустический канал, направление которого перпендикул рно направлению акустического канала, образованного первой парой пьезопреобразователей и двум катушками , установленными в камере, причем оси катушек размещены параллельно акустическим каналам, а измерительный блок включает два последовательно соединенных фазометра, входы первого из которых соединены с приемными пьезопреобразовател ми, входы второго - с катушками и выходом первого, а регистрирующий блок соединен с выходом второго фазометра . Источники информации, рин тые во внимание при экспертизе 1.Prost 1., Gasparovs Н. crystals Phys. Lett, 36A, p.24b-246, , 3. Intensity of liquid viscosity of liquid crystals The invention relates to the field of physicochemical measurements and can be used in instrument engineering of electronic, chemical, hourly industries, as well as in the practice of scientific research. A device is known for determining the coefficient of rotational viscosity of liquid crystals, including a rotating magnet, a fixed camera with a liquid crystal under study. When the magnet rotates, the liquid crystal acts on the torque determined by the twist angle of the quartz filament on which the chamber 1 is suspended. The rotational viscosity coefficient is determined by (formula f - -2 i-O- (ju where K is the rotational coefficient M is the torque; (1) is the angular velocity of rotation of the magnetic field; C is the constant torsion of the quartz filament; oLo is the twist angle of the thread without rotation of the magnetic field (zero position); cC is the angle of twist of the thread when the magnetic field rotates. However, the device does not eliminate the influence of Similar effects due to the small volume of the capillary test substance, there are design difficulties in suspending a liquid crystal chamber on a quartz filament. Air convection flows during temperature control, vibration during magnet rotation, the need to determine a constant torsion of the thread worsens the sensitivity and complicates the measurement process. The range of angular velocities of the magnet rotation is limited, since, due to the inhomogeneity of the magnetic field and deviations from axial symmetry in the form of a chamber, at certain speeds tim magnet rotatably rolling chamber; There are difficulties in determining the zero position of the twist angle of the iichi as a result of its displacement in the direction of rotation of the magnet relative to its position in the quiescent magnet. When the magnetic induction vector is rotated, the director rotates with a phase lag such that AybVih friction fjlu and magnetic moment-i are balanced. Due to the fact that the absorption of ultrasound is maximal in the case of the propagation of ultrasonic orientation pulses in a rotating magnetic field, the deviation of the extreme anisotropy values of the absorption coefficient of ultrasound from the direction of the magnetic induction vector determines the phase shift between the vector of magnetic induction and the director and hence the rotational viscosity, determined by the formula i i AXBSiWe 0l l (JDjUC I is anisotropic diamagnetic where qX susceptibility; magnetic field induction; phase shift between the magnetic vector by the director and the magnetic permeability. In addition, the device does not allow to directly determine the phase shift in, since the magnitude of this shift is determined by additional scrapping of the recordings of the marks of the direction of the magnetic induction vector and the extreme values of the amplitudes of the pulses. the instability of the amplitude characteristics of the generator and amplifier. When determining the temperature dependence of the coefficient of rotational viscosity, additional adjustments are necessary, ak as a temperature measurement strongly varies audio ultrasound absorption coefficient. The closest in technical essence and the achieved result is a device for measuring the coefficient of rotational viscosity of liquid crystals, containing a chamber filled with the test substance, a magnet mounted rotatably around the chamber, which is placed in the gap between the poles of the magnet, radiating and radiating : emulator piezoelectric transducers mounted on the chamber walls and forming an acoustic channel, a generator connected to the radiating piezoelectric transducer, measuring unit, connected to the output of the piezoelectric transducer and recording unit 2. The purpose of the invention is to reduce the measurement time and increase their accuracy. This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the coefficient of rotational viscosity of liquid crystals, containing a chamber filled with the test substance, a magnet mounted for rotation around the chamber, which is placed in the gap between the poles of the magnet, radiating and receiving piezoelectric transducers mounted on the walls chambers and forming an acoustic channel, a generator connected to a radiating piezoelectric transducer, a measuring unit connected to the output of a piezoelectric transducer, and regis The charging unit, it is equipped with an additional pair of piezo transducers that form an acoustic 4. channel, the direction of which is perpendicular to the direction of the acoustic channel formed by the first pair of piezo transducers and two coils installed in the chamber, the coils axes placed parallel to the acoustic channels, and the measuring unit includes two phase meters The inputs of the first of which are connected to receiving piezoelectric transducers, the inputs of the second are connected to the coils and the output of the first, and the recording unit is connected to the output th second phase meter. It is known that in a static magnetic field the speed of propagation of ultrasound depends on the relative orientation of the wave vector to the director of the TT, and the speed is maximum at a parallel orientation and minimum at perpendicular. As a result, a phase difference occurs between signals propagating in two mutually perpendicular directions, which is converted into a constant voltage with a phase meter. When the director is rotated by the magnetic field, the speed of sound propagation along. these directions change periodically, which leads to the appearance of an alternating voltage at the phase meter output. The presence of rotational viscosity leads to the fact that the AC voltage on the phase meter lags in phase from the voltage induced in the coils installed between the poles of the rotating magnet. The specified phase shift & , determining the rotational viscosity, is converted by the second phase meter into a constant voltage, recorded by the recording unit. The drawing shows a diagram of the proposed device. Stationary strengthened between poles of permanent magnet 1, chamber 2 is filled with liquid crystal 3. Learning piezo transducers 4 and 5 are connected to generator 6, and receiving piezo transducers 7 and 8 are connected to the inputs of the first phase meter 9, the output of the first phase meter and coils 10 and 11 are connected to the inputs of the second phase meter 12, the output of which is connected with recording unit 13. Rotation of magnet 1 causes a periodic change in the speed of ultrasound propagation in acoustic channels and the appearance of alternating voltage in coils 10 and 11. In znikayuschuyu on the receiving transducers varying difference signal phase first phase meter converts Noe V voltage, which is compared in phase with the voltage of the coils in the second phase meter, as obtained at the detector output DC voltage is fixed by the registering unit. A permanent magnet with an induction of 3 kGs is installed on the installation platform for checking UGP-56 hydraulic devices. In the chamber with a diameter of 3 cm, filled with liquid MBBA, set 4 piezoelectric transducer main frequency of 3 MHz. The excitation of the piezo transducer produces with the generator G4-18. The received signals arrive at the first phase meter. The alternating voltage from the phase meter output and the voltage from the coils containing 100 turns each arrive at the 2nd phase meter, the indicator of which records the phase shift between the director and the magnetic induction vector. The proposed device significantly reduces the time required for measurements, since it allows one to directly limit the phase shift 9 between the di- rector and the magnetic induction vector. Phase metering methods improve measurement accuracy, and direct measurement of angle 9 also makes it possible to automate the process of measuring the coefficient of rotational viscosity. Apparatus of the Invention A device for measuring the coefficient of rotational viscosity of liquid crystals, containing a chamber filled with a test substance, a magnet mounted rotatably around a chamber, a coil placed in the gap between the poles of a magnet, emitting and receiving piezo transducers mounted on the chamber walls and forming an acoustic channel , a generator connected to the radiating piezoelectric transducer, a measuring unit connected to the output of the receiving piezotransducer, and a recording unit, characterized in that, in order to increase accuracy and reduce measurement time, it is equipped with an additional pair of piezo transducers forming an acoustic channel, the direction of which is perpendicular to the direction of the acoustic channel formed by the first pair of piezo transducers and two coils installed in the chamber, and the coils axes are placed parallel to the acoustic channels, and the measuring unit includes two series-connected phase meters, the inputs of the first of which are connected to receiving piezoelectric transforms The second inputs are equipped with coils and the output of the first, and the recording unit is connected to the output of the second phase meter. Sources of information taken into account in the examination 1.Prost 1., Gasparovs N. crystals Phys. Lett, 36A, p.24b-246, 3.
2.Авторское свидетельство СССР о за вке № 268293, 04.11.78 (протоип ) .2. USSR author's certificate of application No. 268293, 04.11.78 (prototype).