Устройство для измерения вязкости
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ по авт.св. № 960583, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход преобразователя сопротивлениенапряжение соединен с суммирующим входом генератора пилообразного напряжения через резистор.
СОНИ COaaaa X
И
КСАЛИ Н (19) (11) 3@11 G 01 N 11/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоьктений и отнРытий
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 960583 (21) 3437042/18-25 (22) 12,05.82 (46) 15.07.84 ° Бюл. N - 26 () .И.Махнюк, А.В.Поляков, С.Е.Сав(72) Б вин и Л.А.Ушаков (53) 532. 137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 960583, кл. G 01 N 11/16, 1983 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРКНИЯ
ВЯЗКОСТИ по авт.св. Ф 960583, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, выход преобразователя сопротивлениенапряжение соединен с суммирующим входом генератора пилообразного напряжения через резистор.
1103116
Изобретение относится к технике измерений вязкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленнос тие 5
По основному авт. св. Ф 960583 известно устройство для измерения вязкости, содержащее дат",ик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, соединенный с преобразователем сопротивление-напртяжение, и функциональный преобразователь термокомпенсатора, содержащий двухвходовый интегратор-сумматор, два триггера и два компаратора, гене-ратор пилообразного напряжения, разрядную RC-цепь и генератор тактовых импульсов 1"1). 20
Недостатком такого устройства является снижение точности при приведении результатов измерения вязкости в большом диапазоне температур из-за изменения внутренней энергии и объема измеряемой среды.
Целью изобретения является повышение точности измерений в большом диапазоне приведения температур.
Поставленная цель достигается 30 тем, что в устройстве для измерения вязкости, содержащем датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем,термокомпенсатор,включающий термометр сопротивления, соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение, и функциональный преобразователь термокомпенсатора, содержащий двухвходовой интегратор-сумматор, 40 два триггера и два компаратора, генератор пилообразного напряжения, разрядную R С-цепь и генератор тактовых импульсов, выход преобразователя сопротивление-напряжение соединен с сум-45 мирующим входом генератора пилообразного напряжения через резистор.
На чертеже представлена схема описываемого устройства.
Устройство содержит датчик вязкос.50 ти 1, электронный блок 2 и термокомпенсатор 3, включающий термометр сопротивления 4, преобразователь
Сопротивление-напряжение 5, генератор пилообразного напряжения 6, ком- 55 параторы 7 и 8, генератор тактовых импульсов 9, триггеры 10 и 11, двухвходовый интегратор-сумматор 12, разрядную цепь 13, выходной усилитель
14 и резистор 15.
Устройство работает следующим образом.
На выходе электронного блока 2 вырабатывается напряжение пропорциональное вязкости жидкости, в которую помещен датчик вязкости 1. Это напряжение подается на вход выходного усилителя 14 термокомпенсатора 3.
Коэффициент передачи усилителя 14 управляется выходным напряжением интегратора-сумматора 12, функционально зависящим от температуры жидкости, измеряемой термометром сопротивления
4. Выходное напряжение преобразователя сопротивление-напряжение 5 подается на вход компаратора 7 и одновременно на один из входов генератора пилообразного напряжения 6 через резистор 15. Генератор пилообразного напряжения 6 включает в себя интегратор с зарядной цепью Я1, С1 (не показана), импульс генератора тактовых импульсов 9 опрокидывает триггеры
10 и 11 в исходное состояние. Выходным напряжением триггера 10 открывается ключ генератора пилообразного напряжения 6, начинается заряд емкости С1 зарядной цепи интегратора. Заряд емкости С1 продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 6 и напряжение, пропорциональное температуре среды в точке измерения, пос- тупающее с преобразователя сопротивление-напряжение 5 на второй вход компаратора 7, не сравняются. После этого импульс с компаратора 7 опрокидывает триггер 10 и замыкает ключ генератора пилообразного напряжения
6, при этом генератор пилообразного напряжения 6 возвращается в исходное состояние. Скорость заряда конденсатора С 1 зарядной цепи интегратора зависит от температуры контролируемой среды, так как выход преобразователя сопротивление-напряжение 5 через резистор 15 соединен с входом генератора пилообразного напряжения 6.
Таким образом, длительносгь импульса с выхода триггера 10 прямо пропорциональна температуре контролируемой ереды в точке измерения.
Напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 6 определяется выражением:
1103116 где U — выходное напряжение генератора пилообразного напряжения, 05 — выходное напряжение преобразователя сопротивлениенапряжение, 8>,С1 — зарядная цепь генератора
ГПН, U Проинтегрировав выражение (1) по времени 1 при постоянных Uzq и 05 пОлучаем (on 5 (U U ЬС йзс,, (2) 20 — длительность импульса на выходе ГПН. Для установившегося режима в мо- 25 мент времени t, справедливо равенство (< = 0 — начало отсчета): 0,=, (3) Подставляя равенство (3) в выра- ЗО жение (2), можно найти длительность импульса ГПН, "< л "в " "1 5 (4) Й1С< R3C1 "on R Подставляя равенство (5) в выражение (4), получаем: КЗКй4 к - <1k3gR Одновременно с ключом ГПН выходным напряжением. триггера 11 открывается ключ на входе разрядной цепи 13, 55 содержащей цепь R 2, С2. Начинается разряд емкости С2 через резистор R 2. При достижении ра50 (6) Преобразователь сопротивление-напряжение преобразует приращения сопро-4О тивления термометра сопротивления 4 R 4 в напряжение "5= "3 " 1 (5) венства напряжений на конденсаторе С2 и выходе интегратора-сумматора 12 компаратор 8 выдает импульс, триггер 11 опрокидывается, ключ на входе разрядной цепи замыкается, напряжение на конденсаторе С2 восстанавливается до заданного опорным напряжением. Разряд емкости через резистор R 2 описывается выражением: 2 (7) ягсг С1 ОП где ь — длительность импульса на выходе триггера. 11, R2C2 — постоянная времени разряда. Компаратор 8 срабатывает в то время, когда напряжение Uo1 равно выходному напряжению интегратора-сумматора Цы% 4 р Откуда С, С выходов триггеров 10 и 11 на входы интегратора-сумматора подаются импульсы равной амплитуды. Если длил тельность импульсов ь, и г не равны, то напряжение 1 ы„ интегратора-сумматора начинает изменяться, следовательно согласно выражению (8) изменяется и . Это изменение происходит до тех пор, пока не начнет соблюдаться равенство 1=,. (9) При соблюдении равенства (9) напряжение IJ»,„„ перестает изменяться. Если в результате изменения температуры в тачке измерения длительность л импульса, изменится, то напряжение вновь начнет изменяться до выполнения равенства (9}. Исходя из выражений (6), (8) и (9) для выходного напряжения интег- ратора сумматора можно записать (3 + 1 + „,„„= .„exp „(10) 1 "3 Ф Как известно, зависимость вязкости жидкости от температуры выражается формулой: aw кт *А. 8 (11) где k5 - энергия активации, — постоянная Больцмана, — температура, - коэффициент. Энергия активации выражается суммой ЫЧ = тдб-ьН ) 1103116 (13) 15 20 (15) hT =Т 25 (16) аН = дТ р КьдТ Составитель В.Крутин Редактор Н.Швыдкая Техред Т.Маточка Корректор А.Дзятко Заказ 49б9/31 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где д 0 — изменение энтальпии, а á — изменение энтропии. Энтальпия вещества может быть вы. ражена формулой Н =0 РЧл где 0 — внутренняя энергия, р - давление, - объем. Тогда изменение энтальпии при пос-10 тоянном давлении выражается формулой ДН - hui РдЧ (14) где 10 — изменение внутренней энергии, ЬЧ вЂ” изменение объема. Изменение температуры жидкости относительно температуры приведения равно Величины aU и дЧ в равенстве (14) пропорциональны изменению температу-. ры, т.е. 7 д (17) где К = К > + Р К вЂ” коэффициенты пропорциональности, Подставляя равенство (17) в выражение (12), а полученную формулу— ,в выражение (11), последнее можно за- писать в виде Я kzaT / «1 (18) Первые два члена выражения (18) не зависят от температуры, поэтому их произведение постоянно для данной жидкости. Значение температуры Т в выражении (!8) можно заменить, получив его нз равенства (15), тогда выражение (18) можно переписать в виде Выражение (19) функционально ана« логично выражению (10),,т.е. выходное напряжение с выхода интегратора полностью повторяет по форме зависимость вязкости от температуры с учетом изменения внутренней энергии и объема жидкости во всем диапазоне температур. Настройка термокомпенсатора осуществляется в трех точках диапазона по температуре установкой коэффициентов К, К, Кэ и и напряжением ор ° Предлагаемое устройство позволя,ет повысить точность измерения вязкос ти в .широком диапазоне температур исследуемой жидкости за счет исключения погрешности моделирования температурной зависимости вязкости от изменения внутренней энергии и объема жидкости, 
