Вискозиметр

 

ВИСКОЗИМЕТР, содержащий датчик вязкости, датчик температуры, вторичный прибор и термокомпенсатор. подключенный между этими датчиками и вторичным прибором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в термокомпенсатор введены преобразователь сопротивление-напряжение с регулируемой характеристикой и делитель аналоговых сигналов, причем датчик температуры подключен к входной цепи преобразователя, датчик вязкости - к первому входу делителя, выход преобразователя - к второму входу делителя, а вторичный прибор - к выходу делителя. § (Л --щ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) Заю С 01 Х 11 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ollH0AHHE изоьрятяния:.

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 2891699/18-25 (22) 10.03.80 (46) 07.10.84. Г>юл. Ф 37 (72) А.В. Поляков, Б.И. Иахнюк, Л.А. Ушаков и Н.П. Зорин (53) 548. 137(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 646225, кл. G 01 М 11/04, 1979.

2. Патент ПНР Р 87189, кл, С 01 N 11/00 1976 {прототип). (54){57) ВИСКОЗИИЕТР, содержащий датчик вязкости, датчик температуры, вторичный прибор и термокомпенсатор, подключенный между этими датчиками и вторичным прибором, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в термокомпенсатор введены преобразователь сопротивление-напряжение с регулируемой характеристикой и делитель аналоговых сигналов, причем датчик температуры подключен к входной цепи преобразователя, датчик вязкости — к первому входу делителя, выход преобразователя — к второму входу делителя, а вторичный прибор - к выходу делителя.

1 11174

Изобретение относится к устройствам для автоматического непрерывного измерения вязкости жидких продуктов в технологических процессах и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен вискозиметр, содержащий два датчика вязкости и температуры, попарно расположенные в двух изме- 10 рительных зонах, и функциональный блок (термокомпенсатор), включающий логарифматор, вычитатели, блок умножения, суммирующий усилитель и вторичный прибор. 15

Величина вязкости определяется иэ выражения в точке измерения и усилитель разностного сигнала, между выходом и входом которого подключен определитель знака отклонения температуры.

Сумматор и схема коррекции образуют блок с положительной или отрицательной обратной связью (в зависимости от того, являются ли отклонения температуры в точке измерения от температуры приведения положительными или отрицательными). Выходной каскад преобразует выходной сигнал этого блока в унифицированный выходной сигнал.

Усилие схемы коррекции равно ь Ь при 1тек 1п я = (IIP тек1 спр тЕк

20 где 1п и — температура приведения и вязкость при этой температуре; текущее значение температуры и вязкости в точке измерения; температурный коэффициент вязкости (1) .

30 тек "Чтек

Недостатком этого вискозиметра является его сложность, обусловленная применением двух датчиков вязкости и температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой вискозиметр, включающий датчик вязкости, датчик температуры, вторичный прибор и термокомпенсатор, подключенный между зти- 40 ми датчиками и вторичным прибором.

Схемное решение термокомпенсатора позволяет использовать его для обработки показаний вискоэиметра без второго датчика вязкости и датчика температуры.

Термокомпенсатор содержит сумматор, на один вход которого подается выходной сигнал вискозиметра, схему коррекции, подключенную между вторым 50 входом и выходом сумматора и выходной каскад, подключенный к выходу сумматора, Схема коррекции содержит датчик температуры, двухвходовой мостовой контур, выходы которого сое-55 динены с входами сумматора, определяющего разницу между температурой приведения и значением температуры

"р" т п где g и ь — постоянные (характери, ъ I зующие температурный коэффициент вязкости), задаваемые в схеме коррекции.

/ л (Значения постоянных ь и определяются при аппроксимации температурной зависимости вязкости измеряемого продукта в требуемом диапазоне температур компенсации двумя отрезками.

Величина приведеннок вязкости (без учета плотности) определяется из выражения тек дл" тек пр р= для те ъ 1

1- "ь е

Однозначное задание постоянных и л. л! позволяет успешно использовать термокомпенсатор для продуктов, вязкость которых постоянна во времени и является только функцией температуры (2j .

Недостатком известного вискоэиметра является то, что для продуктов, язкость которых изменяется не только т температуры, но и во времени, например из-за изменения концентрации, точное приведение показаний возможно только для той концентрации продукта, при которой определялись и задавались значения и ь . Погрешность приведения при других концентрациях резко возрастает.

Белью изобретения является повышение точности измерений.

1117489

Поставленная цель достигается тем, что в вискозиметре, содержащем датчик вязкости, датчик температуры, вторичный прибор и термокомпенсатор, подключенный между этими датчиками и вторичным прибором, в термокомпенсатор введены преобразователь сопротивление-напряжение с регулируемой характеристикой и делитель аналоговых сигналов, причем датчик температуры подключен к входной цепи преобразователя, датчик вязкости — к первому входу делителя, выход преобразователя — к второму входу делителя, а вторичный прибор — к выходу делителя.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого вискозиметра," на фиг. 2 графики, поясняющие его работу.

Вискозиметр содержит датчик 1 вязкости, датчик 2 температуры (термометр сопротивления), объем 3 с контролируемым продуктом-, преобразователь 4 сопротивление-напряжение, делитель 5 аналоговых сигналов и вторичный прибор 6. Преобразователь 4 и делитель 5 образуют термокомпенсатор 7.

Вязкость любого продукта, а следовательно, и напряжение на выходе датчика 1 вязкости, пропорциональное величине вязкости, при изменении температуры изменяется по экспоненциальному закону.

Температурные кривые для продукта с разными вязкостями показаны на фиг. 2, где кривая с соответствует продукту с большей начальной вязкостью (например максимальной концентрацией), кривая о — продукту с меньшей вязкостью (меньшей концентрацией). При изменении температуры в точке измерения, а следовательно, и изменении сопротивления датчика 2 температуры (прямая Ь ), изменяется выходное напряжения преобразователя 4. Преобразователь 4 настроен так, чтобы величина его выходного напряжения была равна величине выходного напряжения датчика вязкости при той же температуре для продукта с большей начальной вязкостью (максимальной концентрации). Кривая 2, описывающая зависимость выходного напряжения преобразователя 4 от темперагуры, таким образом точно повторяет форму кривой

d . Величины напряжений на выходе датчика 1 вязкости и преобразователя

4 при любом значении температуры в пределах 4 мин мак paBHbl между собой.

Для продукта с разными начальны5 ми вязкостями

)с at

7а Са. о1; 7 к. д (1)

С8 8Я яг 7 (2) ГДЕ а И l|g — ФЯЗКОСтЬ;

С и С вЂ” постоянные зависяа Э щие от молекулярного веса, структуры и концентрации продукта; — коэффициент пропорциональности между внутренней энергией и абсолютной температурой; постоянная Больцмана.

20 Давлением выражения (2) на выражение (1) получаем (для одной темпе" ратуры) 7g CS — = — = A =ь.

4 С (3) 5>9« 8 и (4) а при 6 а где и — текущее значение вязOl кости при одной и той же температуре;

30 и — приведенные значения а nðèll S pva вязкости продукта.

Таким обс ззом, зная величину а приведенную и частное от деления 4) величина )S приведенная определяется из выражения(1

М

A.

ЯприВ. ап иб (5)

Напряжение, соответствующее

40 при температуре, .равной температуре в точке измерения, формируется на входе делителя 5 с помощью преобразователя 4, а напряжение, соответствующее, поступает с датчика 1 вяз45 кости. Выражение (5) для напряжений, -поступающих на вход делителя 5 имеет

Ug и о

Зари а прае, 0а i (6) 15 или

Ug

3п иь ца "" S+88. а

Вторичный прибор 6, подключенный к выходу делителя, отградуирован так, что его показания соответствуют а пр„ при "а ррнд

Вследствие этого выражение (6) пре55 образуется

) 1 !174ÿI! ф Г. 2

Составитель 3. Скорняков

Техред 1(Тепе-,> Корректор Е, Сирохман

Редактор О. Черниченко

Заказ 7187/26 Тираж 822 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Так, например, для случая, когда производится измерение вязкости про-. дукта с максимально возможной концентрацией (кривая с1 ), для которого напряжения на входе делителя рав- 5 ны между собой, выходное напряжение делителя (частное) при любой температуре в диапазоне t@>„ - @о„с равно единице (прямая б ), т.е. показания вискозиметра соответствуют и дрдв при любой температуре продукта. Для продукта с другой начальной вязкостью равной, например, 0,5 вязкости продукта с максимальной концентрацией, напряжение, поступающее на делитель

5 с преобразователя 4 (кривая ), в два раза больше чем напряжение, поступающее с датчика I вязкости (кривая В ). 11апряжение па выхоце делителя (прямая ) при этом равняет-- б ся половине напряжения соответствующего „, т.е. показания вторичного прибора соответствуют я при любой температуре продукта, на.- ooццяящеггоо- a рЛх 1„,„„, Tàêèì образом, предлагаемый вискозпметр позволяет осуществлять непрерывное приведение измеренной вязкости к заданной температуре.

Кроме того, по сравнению с известным прецлагаемый вискозиметр позволяет осуществлять корректное приведение показаний как продуктов, вязкость которых является функ" цией только температуры, так и продуктов, вязкость которых является функцией температуры и времени. Это позволяет снизить погрешность приведения показаний, а тем самьм повысить точность измерений,