Claims (3)
Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам дл определени физических свойств веществ, например в зкости, плотности,фазового состава растворов и расплавов, путем измерени параметров колебаний механической коле бательной системы, взаимодействующей с исследуемым веществом. Известно устройство, например вибрационный вискозиметр, содержащий два электродинамических преобразовател , возбуждающий и измерительный, состо щий из неподвижных катушек и посто нных магнитов, жестко св занны посредством штока с механической кол бательной системой, закрепленной на упругих подвесках Cl3. Известно также вибрационное устройство , содержащее две подвижные катушки, расположенные с противоположных концов одного неподвижного посто нного магнита, жестко св занные между собой при помощи штока 2 Недостатком этих устройств вл етс нашчие пр мой наводки со стороны преобразовател , возбуждающего колебани , на измерительный, искажающей характеристики исследуемого объекта . Дл устранени этой наводки необходима установка толстых железных экранов между преобразовател ми и увеличение рассто ни между ними. В случае использовани устройства с одним неподвижным магнитом устранить вли ние одной катушки на другую удаетс лишь при использовании магнита значительной длины (--I О О мм). Это вли ние про вл етс тем сильнее, чем больше частота колебаний. Такое вли ние сказываетс на достоверности получаемых с помощью этого устройства данных о физических свойствах веществ. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл определени физических 3Э свойств веществ, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещены электромагнитные преобразователи с двум катушками, закрепленными на штоке и образующими с ра бочим органом колебательную систему св занную с корпусом упругими элементами . В этом устройстве используютс два электродинамических преоб разовател , каждый из которых состоит из посто нного магнита с магнитопроводом и катушки, расположенно в магнитном зазоре, причем один из преобразователей служит дл возбуждени механических колебаний, а другой - дл их регистрации. Подвижные катушки соединены жесткой механической св зью друг с другом и упругими элементами, и совместно с рабочим ор ганом образуют механическую колебательную систему. Неподвижные магниты с магнитопроводами расположены зазорами в одну сторону и механически со динены между собой. Рабочий, орган, представл ющий собой шар, закрепленный на штоке колебательной системы, погружаетс в исследуемую жидкость. Дл возбуждени механических колебаний на катушку одного из электродинамических преобр зователей подаетс переменное напр жение от генератора звуковой частоты При колебани х катушки измерительног преобразовател , механически св занной с катушкой преобразовател , возбуждающего колебани , в ней наводитс ЭДС, пропорциональна скорость движени катушки в поле посто нного магнита и фиксируема соответствующим измерительным прибором З. Однако така компоновка устройства также не позвол ет полностью исключить взаимное вли ние катушек. Цель изобретени - повышение точности и надежности измерени . . Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл определени физических свойств веществ содержит измерительную систему и корпус, снабженный крышками, в котором размещены электромагнитные преобразователи с двум подвижными катушками, закрепленными на штоке и образующими с рабочим органом колебательную систему, св занную с корпусом упругими элементами, у которого катушки расположены в кольцевых зазорах противоположно направленных неподвижных магнитопроводов с посто нным 4 магнитным полем, которые разделены Нерегородкой из магнитом гкого материала с малой магнитной проницаемостью . Кроме того, каркасы катушек щток и крепежные детали выполнены из немагнитного и токопровод щего материала . Повышение точности и надежности измерений достигаетс конструкцией предлагаемого устройства в котором исключаетс наводка со стороны преобразовател , возбуждающего колебани на измерительный. Кроме того, исключено демпфирование колебательной системы за счет возникновени вихревых токов (токов Фуко) в каркасе катушек преобразователей и подвижном штоке. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство содержит корпус- экран 1 с крышками 2 и 3, изготовленный из магнитом гкого материала (железа Армко), вкладыш k из немагнитного материала (эбонита), в котором закреплены магнитопроводы 5 и 6 с посто нным магнитным полем, зазоры которых направлены в противоположные стороны, шток 7 с крепежными детал ми 8 из немагнитного и токочепровод щего материала (текстолита), подвешенный на упругих подвесках (раст жках) 9 и 10 к корпусу, катушку 11 возбуж дающего преобразовател , закрепленную на штоке в зазоре одного из магнитопроводов , катушку 12 измерительного преобразовател , закрепленную на том же штоке в зазоре другого магнитопровода . Катушки 11 и 12 намотаны на каркасы 13 и 1 из немагнитного и токонепровод щего материала (текстолита ) . Дл возбуждени колебаний механической системы, состо щей из обеих катушек, штока с крепежными детал ми, упругих подвесок и рабочего органа (не показан) через катушку возбу ндающего преобразовател пропускают переменный ток низкой частоты (например , от звукового генератора 15). При колебани х катушки измерительного преобразовател в поле посто нного магнита в ней возникает ЭДС, пропорциональна скорости- движени катушки: параметры электрического сигнала измер ют соответствующим измерительным прибором, например ламповым вольтметром 16 пер.еменного тока. Распсхложенные (фиг. 1) и разделенные вкладышем Ц из немагнитного материала (эбонита) магнитопроводы 5 и 6 с посто нным полем (зазорами в противоположные стороны) практически полностью экранируют катушку измерительного контура от наводок со стороны электромагнитного пол катушки возбуждающего преобразовател , устран вление взаимной индукции катушек переменного тока с общим ма1- нитным сердечником и повыша эффективность и надежность работы преобразователей . Корпус 1, снабженный крышками 2 и 3 из магнитом ГКОго материала (железа Армко), защищает устройство от воздействи внешних электромагнит ных полей, что также повышает надежность и стабильность измерений. Эффект демпфировани колебательной системы при работе устройства, вследствие возникновени вихревых то ков в штоке 7, детал х 8 креплени и каркасах 13 и 1/ катушек и мен ющий свою величину при изменении частоты колебаний системы, полиостью устран етс изготовлением указанных деталей из токонепровод щих и немагнитных материалов, что позвол ет повысить чувствительность устройства и точность измерений. Таким образом, конструкци устрой ства позвол ет повысить надежность, ntстабильность и точность измерений, так как содержит противоположно-направленные магнитопроводы, разделенные средой с малой магнитной проницаемостью , шток, крепежные детали и каркасы катушек из немагнитного и то конепровод щего материала и корпусэкран с крышками из магнитом гкого материала. Прибор работает следующим образом На катушку возбуждающего преобразовател 11 подают переменное напр жение со звукового генератора 15 посто нной амплитуды. Частоту напр жени устанавливают равной собственной частоте механической колебательной системы (резонанс) и измер ют величи ну электрического сигнала на измерительной катушке 6 ламповым вольтметром 16 дл случа , когда рабочий вис козиметр, представл ющий собой обычн тонкую пластину или пар, не касаетс исследуемой жидкости. Затем погружаю рабочий орган вискозиметра в исследу емую среду на определенную глубину, 9 переьеща либо сосуд с исследуемой жидкостью либо сам вискозиметр. Исследуема жидкость, оказыва гидродинамическое сопротивление движению рабочего органа, завис щее от параметров жидкости, в частности от ее в зкости, измен ет амплитуду и частоту собственных колебаний механической системы вискозиметра. Пропорционально изменению амплитуды мен ютс и показани вольтметра 16. Следовательно, показани вольтметра в данном случае определ ютс в зкостью исследуемой среды, и, если вискозиметр предварительно прокалиброван по жидкост м с ;; .хорошо изученной в зкостью и плот- ностью, в зкость исследуемой среды определ етс по показани м вольтметра. Дл измерени в зкости среды частотно-фазовым методом или по затухающим колебани м схему дополн ют необходимыми измерительными приборами (частотомером, фазометром или измерителем декремента затухани ). Таким образом, путем измерени параметров взаимодействующей с исследуемым веществом колебательной системы устройства можно при соответствующей градуировке определ ть и другие, св занные с в зкостью физические свойства вещества: плотность, фазовый состав , а также химический состав и температуру. Испытани устройства показали, что при полностью демпфированной колеба.тельной системы и рассто нии между магнитопроводами 5 мм наводки на измерительную катушку со стороны возбуждающего преобразовател отсутствовали .. Добротность колебательной системы, характеризующа чувствительность устройства, возросла по сравнению с известными в 10 раз. Формула изобретени 1. Устройство дл определени физических свойств веществ, например в зкости, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещены электромагнитные преобразователи с двум подвижными катушками, закрепленными на штоке и образующими с рабочим органом колебательную систему, св занную с корпусом упругими элементами , отли чающеес тем, что, с целью повышени точности И надежности измерений,катушкл рас7 положены в кольцевых зазорах противо положно направленных неподвижных маг ии топроводов с посто нным магнитным полем, которые разделены перегородкой из магнитного материала, а корпус выполнен из магнитом гкого материала и снабжен крышками из того же материала. 2. Устройство по п. 1, о т л и мающеес тем, что каркасы ка тушек, шток и крепежные детали выполнены из немагнитного и токонепровод щего материала. 9 .8 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Соловьев А.Н., Каплун А.Б., Вибрационный метод измерени в зкости жидкостей. Новосибирск. Наука 1970, с. 33. The invention relates to a measurement technique, namely, devices for determining the physical properties of substances, such as viscosity, density, phase composition of solutions and melts, by measuring the vibration parameters of a mechanical oscillatory system interacting with the substance under investigation. A device is known, for example, a vibration viscometer comprising two electrodynamic transducers, an exciter and a measuring transducer, consisting of stationary coils and permanent magnets, rigidly connected by means of a rod with a mechanical oscillation system mounted on elastic suspensions of Cl3. It is also known to have a vibrating device containing two moving coils located at opposite ends of one stationary permanent magnet, rigidly connected to each other with the help of the rod 2. The disadvantage of these devices is our direct pickup on the side of the transducer exciting the oscillations the object under study. To eliminate this interference, it is necessary to install thick iron screens between the converters and increase the distance between them. In the case of using a device with one fixed magnet, the effect of one coil on the other can be eliminated only when using a magnet of considerable length (--I О О mm). This effect is the stronger, the greater the oscillation frequency. This effect affects the reliability of the data on the physical properties of substances obtained with this device. . Closest to the proposed technical entity is a device for determining the physical 3E properties of substances, containing a measuring system and a housing in which electromagnetic transducers with two coils mounted on the rod and forming an oscillating system associated with the housing with elastic elements are placed. This device uses two electrodynamic converters, each of which consists of a permanent magnet with a magnetic core and a coil located in a magnetic gap, one of which converters serves to excite mechanical vibrations and the other to register them. The moving coils are connected by rigid mechanical connection with each other and elastic elements, and together with the working body they form a mechanical oscillatory system. Stationary magnets with magnetic cores are located in one direction with gaps and are mechanically connected to each other. The working body, the body that is a ball mounted on the rod of the oscillating system, is immersed in the test liquid. To excite mechanical vibrations, a coil from one of the electrodynamic transducers is supplied with alternating voltage from an audio frequency generator. When the coil oscillates, the measuring transducer mechanically connected to the coil of the oscillating transducer causes the emf to move in a constant magnet. and fixed by an appropriate measuring device Z. However, such a device layout also does not completely eliminate the mutual influence of the cat. nis. The purpose of the invention is to improve the accuracy and reliability of measurement. . This goal is achieved in that the device for determining the physical properties of substances contains a measuring system and a housing equipped with covers in which electromagnetic transducers with two moving coils mounted on the rod and forming an oscillating system connected to the tool body are placed whose coils are located in annular gaps of oppositely directed fixed magnetic cores with a constant 4 magnetic field, which are separated by a non-city from nit soft material with low magnetic permeability. In addition, the frame coils of the brush and fasteners are made of non-magnetic and conductive material. Improving the accuracy and reliability of measurements is achieved by the design of the proposed device in which the interference from the side of the transducer, which excites oscillations on the measuring device, is eliminated. In addition, the damping of the oscillatory system is eliminated due to the occurrence of eddy currents (Foucault currents) in the transducer coil frame and the movable rod. The drawing shows the proposed device. The device comprises a housing-screen 1 with covers 2 and 3, made of a magnetically soft material (Armco iron), an insert k of a nonmagnetic material (ebonite) in which the magnetic cores 5 and 6 are fixed with a constant magnetic field, the gaps of which are directed in opposite directions , rod 7 with fasteners 8 of non-magnetic and current-conducting material (PCB), suspended on elastic hangers (extensions) 9 and 10 to the body, coil 11 of the exciting converter, mounted on the rod in the gap of one of the magnetic cores, coil 12 and A measuring transducer mounted on the same rod in the gap of another magnetic circuit. Coils 11 and 12 are wound on frames 13 and 1 of non-magnetic and non-conductive material (PCB). To excite oscillations of a mechanical system consisting of both coils, a rod with mounting parts, elastic suspensions and a working body (not shown), a low frequency alternating current (for example, from an audible generator 15) is passed through the coil of the exciting transducer. When the coil of the measuring transducer oscillates in the field of a permanent magnet, an emf arises in it, which is proportional to the speed of the coil: the parameters of the electrical signal are measured with a suitable measuring device, for example, a lamp voltmeter of 16 alternating current. Spread (Fig. 1) and separated by an insert C of a non-magnetic material (ebonite) magnetic cores 5 and 6 with a constant field (gaps in opposite directions) almost completely shield the coil of the measuring circuit from pickups from the electromagnetic field of the coil of the exciting transducer, eliminating mutual induction AC coils with a common magnetic core and increase the efficiency and reliability of the inverters. The housing 1, provided with covers 2 and 3 of a magnet of the GKO material (Armco iron), protects the device from the effects of external electromagnetic fields, which also increases the reliability and stability of measurements. The damping effect of the oscillatory system during operation of the device, due to the occurrence of eddy currents in the rod 7, fastener parts 8 and frames 13 and 1 / of the coils and changing its value when the system oscillation frequency changes, is completely eliminated by manufacturing these parts from current-conducting and non-magnetic materials, which improves the sensitivity of the device and measurement accuracy. Thus, the design of the device allows to increase the reliability, stability and accuracy of measurements, as it contains oppositely directed magnetic cores separated by a medium with low magnetic permeability, a rod, fasteners and coil frameworks of non-magnetic and conductive material and a screen with lids made of magnet harsh material. The device operates as follows. An alternating voltage from a constant-amplitude sound generator 15 is applied to the coil of the driving transducer 11. The voltage frequency is set to the natural frequency of the mechanical oscillatory system (resonance) and the magnitude of the electrical signal at the measuring coil 6 is measured with a lamp voltmeter 16 for the case when the working viscometer, which is usually a thin plate or vapor, does not touch the liquid under study. Then I immerse the working organ of the viscometer in the medium under investigation at a certain depth, 9 transferring either the vessel with the liquid under study or the viscometer itself. The liquid under study, which provides hydrodynamic resistance to the movement of the working body, depends on the parameters of the liquid, in particular on its viscosity, changes the amplitude and natural frequency of the mechanical system of the viscometer. The readings of the voltmeter 16 also change in proportion to the amplitude change. Consequently, the readings of the voltmeter in this case are determined by the viscosity of the test medium, and if the viscometer is pre-calibrated with fluids ;; By the well-studied viscosity and density, the viscosity of the medium under investigation is determined by the readings of a voltmeter. To measure the viscosity of a medium by a frequency-phase method or by damped oscillations, the circuit is supplemented with the necessary measuring instruments (frequency meter, phase meter, or meter of attenuation). Thus, by measuring the parameters of the device’s oscillating system interacting with the test substance, it is possible to determine other physical properties of the substance, such as density, phase composition, as well as chemical composition and temperature, with appropriate calibration. Tests of the device showed that with a fully damped oscillatory system and a distance of 5 mm between the magnetic cores, there were no pickups on the measuring coil from the exciting transducer. The quality of the oscillatory system, which characterizes the sensitivity of the device, increased compared to the known 10 times. Claim 1. Device for determining the physical properties of substances, such as viscosity, containing a measuring system and a housing in which electromagnetic transducers with two moving coils mounted on a rod and forming an oscillating system connected to the housing with elastic elements are placed, In order to increase the accuracy and reliability of measurements, the coil is placed in annular gaps of oppositely directed fixed magi This field, which are separated by a partition of magnetic material, and the body is made of a magnet of soft material and provided with covers of the same material. 2. The device according to claim 1, which is made up of the fact that the bobbin frames, the rod and the fasteners are made of non-magnetic and non-conductive material. 9 .8 Sources of information taken into account in the examination 1. Soloviev, AN, Kaplun, AB, Vibration method for measuring the viscosity of liquids. Novosibirsk Science 1970, p. 33.
2.Авторское свидетельство СССР 1 609078, кл. G 01 N 11/16, 1978. 2. The author's certificate of the USSR 1 609078, cl. G 01 N 11/16, 1978.
3.Соловьев А.Н., Каплун А.Б. Вибрационный метод измерени в зкости жидкостей. Новосибирск Наука 1970, с. 83 (прототип).3.Solovyev A.N., Kaplun A.B. Vibration method for measuring the viscosity of liquids. Novosibirsk Science 1970, p. 83 (prototype).