Способ измерения коэффициентов вязкости поляризующихся и намагничивающихся жидкостей в электромагнитном поле
Изобретение относится к измерению ВЯЗКОСТИ поляризующихся И намагничивающихся сред (магнитные жидкости , жидкие кристаллы). Целью изобретения является увеличение точности И упрощение измерений сдвиговой и вращательной вязкостей поляризующихся И намагничивающихся жидкостей в электромагнитном попе. Способ заключается в измерении стационарных скоростей соосно расположенных тела и сосуда, в торможении сосуда н измерении момента времени совпадения скорости тела с заданиым уровнем я охфеделении по соответствующим формулам СДВИГОВОЙ И вращательной вязкостей. Увеличение точности измерений и их упрощение достигается измерением ко-|. эф(|мциейтов ВЯЗКОСТИ только по скорости вращения тела и сосуда. 2 ил. i (Л СХ) О) 00
СООЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИЮИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„SU 12? 6? (51) 4 С 01 Н 11 14
ВСГ Ф c; ) е.:" <
t Ф г !
3 у "
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Al
° °
° Ю
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3823613/31-25 (22) 10.12 .84 (46) 23 .12 .86 . Бюл. В 47 (71) Минский радиотехнический институт (72) А.К.Синицын, В.А.Новиков, Б.М.Берковский и А.Н.Вислович (53) 532.137(088.8) (56) Патент США У 3456494, кл. 73-54, 1967.
Авторское свидетельство СССР
У 1032366, кл. G 01 N ll/14, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ВЯЗКОСТИ ПОЛЯРИЗУЮЩИХСЯ И НАМАГНИЧИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ (57) Изобретение относится к измерению вязкости поляриэующихся и намагничивающихся сред (магнитные жидкости, жидкие кристаллы). Целью изобретения является увеличение точности и упрощение измерений сдвиговой и вращательной вязкостей поляризующихся н намагничивающихся жидкостей в электромагнитном поле. Способ заключается в измерении стационарных скоростей соосно расположенных тела и сосуда, в торможении сосуда и измерении момента времени совпадения скорости тела с заданным уровнем и определении по соответствующим формулам сдвиговой и вращательной вязкостей.
Увеличение точности измерений и их упрощение достигается измерением ко-, g эффицие*тов вязкости только по скорости вращения тела к сосуда. 2 ил.
1278678
Изобретение относится к способам измерения вязкости поляризующихся и намагничивающихся сред (магнитные жидкости, жидкие кристаллы и т.д.).
Цель изобретения — увеличение 5 точности и упрощение измерений сдвиговой и вращательной вязкостей поляризующихся и намагичивающихся жид-костей в электромагнитном поле.
11
На фиг.1 изображены зависимости
Я(r) = Я,(с ) /Я ; на фиг.2 — устройство, реализующее предлагаемый способ.
При торможении вращающегося сосуда кривые зависимостей угловой скорости вращения тела (2,) OT времени
15 (t) для различных намагн>лчивающихся и поляризующихся жидкостей имеют одно общее свойство: если осуществить перенормировку временной оси по формуле l;=-М jP(R R, ) (где g
В.„ и 2 — соответственно сдвиговая
2 вязкость и плотность жидкости, радиус тела и радиус сосуда) и перенормировку скорости вращения тела по формуле ь1 (1.) = Я (1.) /Я, то зависимости ь1(т) имеют одну общую точку к пересечения (Р-„ ь ). Физически зто можно объяснить тем, что в стационаре скорость Й, вращения тела прегьппает скорость Я вращения сосуда, пр1лчег1 это превышение прямо пропорционально значению вращательной вязкости; при торможении сосуда скорость уменьшения Я,(4.) также прямопропорционально значению вращательной вязкости, Этим и обусловлено в указанных безразмерных координа пах пересечение в одной точке кривых .»1(п) для жидкостей с различными значениями вращательной вязкости,фиг.1) . Подоб(40 свойство sIH.lsIpTcsI специфи-IecKGH особенностью намагни плваюпгихся жидкостей и позволяет предложить новый способ измерения из вязкостей. Су45 щественггым отличительным признаком этого способа является измерение интервала времени от начала торможения сосуда и до момента, где скорость вран>ения тела. совпадает со значением
Й . Далее врашательная г1 и сдви2 г говая ь вязкости подсчитываются IIQ
I простым формулам.
Положительный эффект от способа достигается прежде всего в упрощении и возможности полной автоматизации измерений, так как наиболее сложная в способе опеоация фиксации момента совпадения скорости вращения тела с любым уровнем Реализуется достаточно просто (применение компаратора).
Кроме того, предлагаемый способ позволяет увеличить точность измерения благодаря тому, :то аппаратная погрешность в измерении интервала времени и в фиксации момента совпадения скорости 2,() с уровнем Я практически может отсутствовать (при применении кварцевого генератора и высокоточного компаратора).
Значения ь, Я для конкретного вискозиметра получаются предварительно при его тарировке, как точка пересечения зависимостей Q (t) для минимального о g и максимального Зи ими макс возможных значений б> = г1, >1. Для тарировки вискозиметра необходимо иметь две эталонные жидкости с известными теплофизическими характеристиками. Плотность Р, сдвиговая >1 и э э вращательная г „ вязкости у этих
>" э жидкостей могут быть произвольными, однако значения отношений о>1 = g /q
>. должны соответствсвать границам диапазона ее измерений данным вискозиметром. Процесс тарировки сводится к следующему.
Для жидкости сг> . раскручиваетгмип ся сосуд до стационарной скорости
Я „, и после установления стацио1эмин нарной скорости 1„,,„ вращения тела сосуд резко тормозится. ОдновременI но с этим осуществпяется непрерывное измерение скорости вращения>" „ ) тела с фиксацией момента времени
t=-О, соответствующего торможению сосуда. Далее проводится пересчет вре" мени по формуле Г. „, =11Г1 /Г> (R — R )
-> и ин
Аналогггчпо получается зависимость
5c „, (1 ) для жидкости с г1
Определяется точка пересечения
,q,1 ) зависимостей 9. (>1) для >. ) О (рис.1), Полученные значения 1. и
Л являются искомыми константами вискозиметра.
Предлагаегльпг способ реализуется устройством (фиг.2), включающим сосуд 1, приводимый во вращение электродвигв.телем 2 и закрепленный на. оси 3. Внутри сосуда 1 соосно расположено свободно вращающееся на оси те>1о 5. На. осях 3 и 4 укреплены абтюраторы 6 и 7 соответственно. По обе стороны абтюраторов 6 и 7 установлены источники 8 света и фотоприемники 9, соединенные через усилитель 10
1278678 с частотомером 11. Резкое торможение сосуда 1 осуществляется электрическим двигателем 2 и механическим тормозом 12 под действием управляющего импульса с выхода вычислительного 5 блока 13. Измерение интервала времени t осуществляется вычислительным блоком,13. В зависимости от исполнения вычислительного блока 13 устройство может быть как полуавтоматическим, так и полностью автоматическим, т.е. осуществлять измерения без участия человека с выводом на индикацию коэффициентов сдвиговой и вращательной вязкостью. В простейшем случае вычислительный блок 13 может состоять из измерителя времени 14 и блока
15 сравнения.
Предлагаемый способ, например, для магнитной жидкости осуществляется следующим образом. Включают внешнее магнитное поле Н, направленное перпендикулярно оси вращения тела и сосуда. Задают с помощью электромотора 2 сосуду 1 желаемую постоянную скорость вращения Я . Под действием возникшего в зазоре течения тело
5 приходит во вращение. После установления скорости тела 5 с помощью абтюраторов 6 и 7, источников света
8, фотоприемников 9, усилителя 10 осуществляют измерение стационарных скоростей сосуда 1 и тела 5. Затем по команде "TopMos" в вычислительном блоке 13 осуществляют резкое торможе-35 ние двигателем 2 и тормозом 12 сосуда 1, одновременно осуществляя измерения в измерителе 14 времени до момента совпадения в блоке 15 срав1 нения скорости вращения тела 5 с за40 ранее известным для данной конструкции значением скорости к Я . Операция сравнения в блоке 15 реализуется со значительно более высокой точностью, чем измерение затухающей ско 45 рости вращения тела.
Подставляя измеренные значения, Я, в приведенные формулы, 1 определяют сдвиговую и вращательную
l вязкости.
Таким образом, предлагаемый способ измерения коэффициентов вязкости поляризующихся и намагничивающихся жидкостей в электромагнитном поле отличается от известных тем, что увеличивает точность определения коэффициентов вязкости путем исключения измерений вращательного момента и скорости вращения тела после осуществления торможения, упрощает измерение, что связано с необходимостью измерения угловой скорости вращения тела. только в стационаре и возможности полной автоматизации измерений с выводом на индикацию значений сдвиговой и вращательной вязкостей. Кроме того, способ пригоден для измерения вязкости обычных жидкостей.
Формула изобретения
Способ измерения коэффициентов вязкости поляризующихся и намагннчивающихся жидкостей в электромагнитном поле, включающий заполнение ис- . следуемой жидкостью зазора, образованного сосудом и концентрично расположенным внутри сосуда свободно вращающимся телом, измерение стационарной скорости 22 сосуда, измерение стационарной скорости Я, вращения тела, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и упрощения измерений, осуществляют резкое торможение вращающегося сосуда, измерение интервала времени от начала торможения до момента,где значение скорости 2, (4) вращения тЕЛа СОВПаДаЕт СО ЭиаЧЕНИЕМ к . 2, и определяют сдвиговую и вращатель" ную вязкость по формулам где q — коэффициент вращательной вязкости — коэффициент сдвиговой вязкости;
R, — радиус тела;
R2 — радиус сосуда; — плотность жидкости;
Я вЂ” предварительно определенное при тарировке вискозиметра значение, соответствующее точке пересечения зависни 2 7t .эиакс. э макс r . ээ макс
1 э мин э икн 1э.макс 2эиакс . скорости вращения соответственно ге« ла и сосуда в эталонной .жидкости с.. минимальной и максимальной вязкостью; — минимальное время, "э. мин 1,э. м кс эа которое скорость вращения достигает постоянной величины в жидкости
1278678 ф
О, Фиа1
Составитель В.Крутин
Техред В.Кравчук; Коррекор В.Бутяга
Редактор Н.Марголина
Заказ 6825/39 Тираж 7 78 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рушская наб., д.4/5
Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул .Проектная, с минимальной и максимальной вязкостью
Я д — стационарная скорость сосуда при тарировке, э
Т =t /Я (R -R ) - эталонное безразмерное время;
Я, (Г ) — зависимость скорости вращения тела от безразмерного вре- 1О меня при тарировке; C + — интервал безразмерного времени C, соответствующий точке пеэ ресечения 2
t О соответствует резкому тормо. жению сосуда;
1з нин 3- кН Ф9 мин... ,р,11 и 7 р известные для двух эталонных жидкостей значения сдвиговой вязкости, плотности и вращательной вязкости °
