Акустическое устройство для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения ошибок, связанных с неравномерным движением подвижного элемента в исследу емой жидкости на начальном участке его падения. В устройстве осуществляется одновременный сброс двух подвижных элементов сферической формы одинаковых размеров и одинаковой массы с разных высот . Измеряется интервал времени между моментами соударения падающих с разнои высоты тел с основанием камеры высокого давления, что позволяет исключить отрезки времени, соответствующие неравномерному движению тел на начальном участке па дения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632029/28 (22) 09.01.89 (46) 07.01.91. Бюл, (Ф 1 (71) Московский институт приборостроения (72) Г.И.Макеимочкин (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 742?64, кл. G 01 N 11/10, 1978. (54) АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГОВОЙ ВЯЗКОСТИ В

ЖИДКОСТЯХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к измеригельной технике и может использоваться для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением, Цель изобретения — повыИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением.

Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет исключения ошибок, связанных с неравномерным движением подвижного элемента в исследуемой жидкости на начальном участке его падения, На фиг, 1 представлена блок-схема акустического устройства для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением; на фиг. 2 — сигналы на выходах блоков устройства, поясняющие работу устройства.

Акустическоеустройстводля измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением содержит камеру 1 высокого давления, вмонтированный в стенку камеры 1 пьезопреобраэователь 2 и подключенный к выходу последнего блок 3 обработки сигнала и измерения, размещенный в камере 1 подвижный элемент 4 и соленоид 5, смонтиро„„59„„1619139 А1 (я)з G 01 и 11/10 // G 01 N 29/02 шение точности измерения эа счет исключения ошибок, связанных с неравномерным движением подвижного элемента в исследуемой жидкости на начальном участке его падения. В устройстве осуществляется одновременный сброс двух подвижных элементов сферической формы одинаковых размеров и одинаковой массы с разных высот. Измеряется интервал времени между моментами соударения падающих с разной высоты тел с основанием камеры высокого давления, что позволяет исключить отрезки времени, соответствующие неравномерному движению тел на начальном участке падения. 2 ил. ванный на внешней стенке камеры 1 и предназначенный для подъема подвижного элемента 4, выполненного из магнитного материала. блок 6 питания соленоида 5, блок 3 обрабс -ки сигнала и измерения выполнен из последовательно соединенных усилителя 7, формирователя 8 импульсов, счетного триггера 9 и измерителя 10 интервалов времени, последовательно соединенных генератора 11 запускающих импульсов. одновибратора 12 и ключа 13, второй (сигнальный) вход которого подключен к выходу блока 6 питания соленоида 5, а выход — к входу соленоида 5, Выход генера1ора 11 запускающих импульсов подключен к входу установки в исходное состояние (вход обнуления) измерителя TO интервалов времени, .

Камера 1 снабжена вторым подвижным элементом 14, выполнена из двух ячеек 15 и 16 разной высоты, предназначенных для ограничения перемещения подвижных элементов 3 и 14 в камере 1 по высоте, подвижные

1619139

30

45

50 мента 4: Соответствующие принятым акустическим сигналам электрические импульсы получают на выходе усилителя 7 (фиг, 2 в) и в нормализованном виде на выходе формирователя 8 импульсов (фиг. 2 г). 55

Счетный триггер 9 формирует импульс с длительностью, равной т1- с2, которая измеряется измерителем 10 интервалов времени, элементы 4 и 14 выполнены сферической формы, высота меньшей ячейки 16 превышает путь разгона подвижного элемента 14 при его свободном падении в исследуемой жидкости.

Устройство содержит поршень 17, конструктивно связанный с соленоидом 5, и прокладки 18 уплотнения.

Устройство работает следующим образом, В камеру 1 высокого давления заливают исследуемую жидкость, которая заполняет ячейки 15 и 16, и создают давление, например, с помощью поршня 17, прикладывая к последнему внешнюю силу с помощью пресса (не показан), По достижении заданного давления (определяется по. отношению прикладываемой к поршню силы к площади поршня 17 или с помощью манометра, связанного с камеоой) с помощью генератора 11 запускающих импульсов формируется одиночный импульс (фиг. 2а), которым запускается одновибратор 12, и приводится в исходное состояние (обнуляется) измеритель 10 интервалов времени. Одновибратор 12 вырабатывает прямоугольный импульс (фиг, 2 б), который открывает ключ 13, и блок 6 питания подключается к соленоиду 5. Последний создает магнитное поле, под действием которого подвижные элементы 4 и 14 поднимаются вверх в ячейках 15 и 16 до упора в верхнем крайнем положении. Длительность . импульса, вырабатываемого одновибратором 12, устанавливается достаточной для подъема подвижных элементов 4 и 14 (порядка нескольких секунд), По окончании указанного импульса ключ 13 закрывается, обесточивая соленоид 5, и подвижные элементы 4 и 14 начинают одновременно па„дать в исследуемой жидкости, сначала ускоряясь, а затем по достижении некоторой скорости равномерно. По достижении подвижного элемента 14 от его удара о дно ячейки возбуждается акустическая волна, которая воспринимается пьезопреобразователем 2 в некоторый момент г1 . Далее в момент времени Т2 пье опреобразователь 2 воспричимает такой же акустический сигнал от соударения второго подвижного эле5

Искомую величину сдвиговой вязкости д вычисляют по формуле ц =пц — — (р-рм )(тг — r, ), (1) где г — радиус сферического подвижного элеме нта; д — ускорение свободного падения в вакууме; р ирж — плотность материала сферического подвижного элемента и жидкости соответственно;

L< и Е2- высота падения соответственно первого 4 и второго 13 подвижных элементов.

В ряде случаев зависимость искомого параметра у от непосредственно измеряемой величины 7< — т2 может быть найдена путем градуировки с использованием в качестве эталонной жидкости какой-либо жидкости с известной сдвиговой вязкостью, например воды.

Возможно осуществлять непосредственный отсчет значения сдвиговой вязкости по шкале измерителя 10 временных интервалов за счет выбора подходящей единицы .измерения времени, численно равной множителю перед r> — z2 в выражении (1), Пьезопреобразователь 2 может быть выполнен из пьезокерамики ЦТС-19, формирователь 8 импульсов —. в виде ждущего мультивибратора, счетный триггер 9 любой марки — из стандартных микросхем, измеритель 10 интервалов времени — в виде частотомера ЧЗ-34 с блоком измерения интервалов времени, генератор 11 — в виде, например, одновибратора (ждущего одновибратора), блок 6 питания соленоида — любого типа подходящей мощности для подъема подвижных элементов 4 и 14 магнитным полем соленоида, ключ 13 — в виде, например, реле.

Использование предлагаемого устройства повышает точность измерений и производительность за счет исключения участка траектории падающего элемента в жидкости под давлением с неравномерным движением.

Формула изобретения

Акустическое устройство для измерения сдвиговой вязкости в жидкостях под давлением, содержащее камеру высокого давления, вмонтированный в стенку камеры пьезопреобразователь, размещенный в камере первый подвижный элемент и соленоид, смонтированный на внешней стенке камерь и предназначенный для подъема подвижного элемента, выполненного из магнитного материала, блок питания соленоида

1619139 и подключенный к пьеэопреобразователю блок обработки сигнала измерения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности, камера снабжена вторым подвижным элементом и выполнена из двух разной 5 высоты ячеек, предназначенных для перемещения подвижных элементов по высоте, подвижные элементы выполнены сферической формы, а устройство снабжено последовательно соединенными генератором 10 запускающих импульсов, одновибратором и ключом, второй вход которого подключен к выходу блока питания соленоида, а выход— к входу соленоида, блок обработки сигнала измерения выполнен из последовательно соединенных усилителя, формирователя импульсов, счетного триггера и измерителя временных интервалов, входустановки в исходное состояние которого соединен с выходом генератора запускающих импульсов.