Вибрационный вискозиметр

 

Изобретение относится к технике измерений, в частности к устройствам для определения вязкости жидкостей и полимеров, и может быть использовано в химических, биологических и медицинских исследованиях, например, для измерения вязкости крови. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения добротности измерительного вибратора. Вибрационный вискозиметр выполнен в виде двух последовательно соединенных высокодобротных электромеханических резонаторов, совершающих крутильные колебания и соединенных четвертьволновой связкой. Крепление измерительного вибратора к корпусукювете произведено с помощью трансформирующей линии, обеспечивающей минимальную передачу ультразвуковых механических колебаний от вибратора к корпусу. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1516885 (51) 4 С 01 N 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4385002/31-25 (22) 28.01.88 (46) 23.10.89. Бюл. Р 39 (71) Курский государственный медицинский институт (72) С.Ф. Воротынцев (53) 537.132(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 557297, кл. С 01 N 11/14, 1976.

Патент США У 2973639, кл. G 01 N 11/00, 1964. (54) ВИБРАЦИОННЫИ ВИСКОЗИИЕТР (57) Изобретение относится к технике измерений, в частности к устройствам для определения вязкости жидкостей и полимеров, и может быть использовано

Изобретение относится к технике ,измерений, в частности к устройствам для измерения вязкости жидкостей и полимеров, и может быть использовано в химических, биологических и медицинских исследованиях.

Цель изобретения . — повышение точности измерения вязкости жидких сред по декременту затухания свободных колебаний в области ультразвуковых частот.

На фиг. I представлена конструкция вибрационного вискозиметра; на фиг.2 резонансный двухполюсник — чувствительный элемент вискозиметра; на фиг. 3 — механическая схема двухполюсника; на фиг. 4 — электрическая схема вибратора.

Вцбрационный внскозиметр (фиг ° 1) содержит вибратор, выполненный B виде

2 в химических, биологических и медицинских исследованиях, например, для измерения вязкости крови. Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повышения добротности измерительного вибратора. Вцбрационный вискозиметр выполнен в виде двух последовательно соединенных высокодобротных электромеханических резонаторов, совершающих крутипьные колебания и соединенных четвертьволновой связкой. Крепление измерительного виб. ратора к корпусу-кювете произведено с помощью трансформирующей линии, обеСпечивающей минимальную передачу ультразвуковых механических колебаний от вибратора к корпусу. 4 ил. резонансного электромеханического . двухполюсника 1, укрепленного в корпусе-кювете 2 с помощью трансформирующей линии, составленной из четвертьволновой связки 3 и резонатора 4.

Электромеханический двухполюсник 1 выполнен в виде двух связанных резонансных контуров (фиг. 4): полуволнового магнитострикционного преобразователя 5, соединенного с помощью четвертьволновой связки 6 с полым цилиндрическим резонатором 7. Кроме того, устройство содержит катушку 8 возбуждения магнитострикциоцного преобразователя 5, выводы 9 которой соединены с контактами 10, осуществляющими включение вискоэиметра в измерительную схему (не приведена).

На фиг. 4 обозначены С Е„г„электромеханический контур катушки возбуждения; С Ь г — кон1516885

1О!

55 тур магнитострикционного сердечника; С L

Вискоэиметр работает следующим образом.

На катушку 8 возбуждения поступают радиоимпульсы с частотой заполнения, равной собственной частоте преобразователя 5, и с частотой повторения, определяемой генератором импульсов (фиг. 4). В результате взаимодействия переменного магнитного поля, наводимого катушкой, с постоянным циркулярным полем подмагничивания ферритового стержня, обладающего магнитострикционным эффектом, в последнем возбуждаются ультразвуковые механические колебания кручения, которые через цилиндрическую связку б передаются полому резонатору 7. Обладая высокой добротностью, электромеханический двухполюсник сохраняет собственные механические колебания в паузах между радиоимпульсами. Деформация кручения, возникающая в магнптострикционном стержне, создает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС полезного сигнала в обмотке возбуждения. Полезный сигнал подается в измерительный канал (фиг. 4) измерительной схемы, где анализируется соответствующим образом. Полезный сигнал в паузах между двумя возбуждающими пачками затухает по экспоненциальному закону. При изменении вязкости исследуемой жидкости, налитой в кювету 2, изменяются ее демпфирующие свойства, а значит, и логарифмический декремент затухания переходйого процесса. Устройство предварительно калибруется rro стандартным жидкостям.

Повышение точности измерения вязкости путем повышения добротности измерительного вибратора получено эа счет того, что в состав вибратора входят два высокодобротных злектромеханических контура (фиг. 4): магнитос рикционцый резонатор-преобразователь с добротностью О = 2000 и механический (стекляHHûé) рсзонатор с добротностью Q „, = 10000, соединенные четвертьволновой связкой, позволяющей обеспечить оптимальный коэффициент связи между контурами R =-от — соответствующий паевому резонансу цепи. Двухконтурная система вибратора имеет большую крутизну амплитудно-частотной характеристики

1 (лучшую избирательность), больший КПД, а значит, большую чувствительность.

Все это позволяет утверждать, что точность измерения предлагаемого устройства выше, чем у низкодобротных одноконтурных систем, используемых в известных устройствах °

В отличие от известных устройств в предлагаемом вибрационном вискозиметре для дальнейшего повышения его добротности предусмотрена специальная система развязки вибратора от корпуса — крепление электромеханического вибратора к корпусу произведено с помощью трансформирующей линии, составленной иэ связки и резонатора. Благодаря тому, что длина крепежной связки и резонатора равна (фиг, 3) четверти длины волны, соответствующей резонансной частоте вибратора, реализуются большие рассогласования в волновых

I сопротивлениях между вибратором 1и элементами крепления, Образуется своего рода фильтр-пробка между вибратором и корпусом.

1 акой метод минимизирует диссипативные потери вибратора, являющиеся следствием его крепления к корпусу, и позволяет тем самым сохранить высокое значение,его исходной эквивалентной добротности.

Формула изобретения

Вибрационный вискозиметр, содержащий электромеханический вибратор, закрепленный на корпусе для контролируемой жидкости, генератор колебаний, включающий преобразующий элемент с источником питания и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вязкости жидких сред, последний выполнен в виде резонансного электромеханического двухполюсника, состоящего из полуволнового магнитострикционного преобразователя, являющегося элементом генератора колебаний, и соединен с помощью четвертьволновой связки с полым цилиндрическим резонатором, охватывающим его и имеющим частоту, равную частоте преобразователя, вибратор закреплен на корпусе с

5 !5 помощью трансформирующей линии, составленной из связки и резонатора, причем длина каждого иэ них равна четверти длины волны, при этом связ!

6885 6 ка вмонтирована в полый цилиндрический резонатор, а резонатор трансформирующей линии — в корпус вискоэиметра.

Фие 2

Óèå.3

1516885

Составитель Л. Ульянов

Техред А.Кравчук КорректорВ. Кабаций

Редактор Н. Бобкова

Заказ 6382/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101