Вискозиметр
ссюз советских
СО<. ИАЛИСТКЧЕCKMX
РЕСГ<УБЛИК
6 О! N 11 10
ГОСУДАРСТВЕ. Ь<Й КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ<ЛЛМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБ<гБ <"Е!-- И
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС i BY (21) 4751377; 472210/25 (22) 23.10,89 (46) 30,08,92. Бюл. й. 32 (71) Специальное конструкторское б аро по проектированию приборов и средсгв автоматизации (72) С. В, Гордиенко и 3. 3. Марк (56) Авторское свидетельство СССР
М 748189, кл. 6 01 N 11/08, Авторское свидетельства С ;СР
N 1221551, кл, 6 01 N 11/10, 1987. (54) БИСКОЗИМЕТР (57) Изобретение относится к измер -;тельной технике, а именно к сискозиметрии, и предназначена для измерения вязкости жидких сред при различных давлениях и температурах. Цель — повышение точности измерений путем повышения точности фиксации пространственного перемещения шарика межДу двумя -очками. Висказиметр состоит из калиброванной трубки с входным и выходным патрубками, внутри которой расположен металлический LUapNI< с воз можностью свободного перемещения, индуктивного преабоазователя, включающего излучающую катуш ку в виде двух кол ьцеобразных секций, разнесенных в пространстве, охватывающих калиброванную трубку, и две пары приемных катушек, каждая из пар расположена симметрично по обе стороны от соотввтствующей секции излучающей катушки, при этом намотка секций излучающей катушки противоположна, а всех приемных — идентична. Схема регистрации индуктивного преобразователя включает задающий генератор, синхронизатор, первый и второй дифференциальные усилите„,, l ГЕНЕРатОР, ВЫЛОЛНЕННЫй Па СХЕМ8 ГЕНЕРатара грямоугольных импульсов, выход котороГа СаЕДИН8Н С ИЗЛУЧаЮЩЕИ КьтУШ:.ан И С входом синхронизатора, пплемнь е катушки соединены с входом усил::,телл, выход которого соединен с управляемым входом устройства выборки-храненил, уп равд л ющий вход которого соединен с выходом си«хоаниэатора, а выход — с входом экстрематора, выxàä которого соединен с входог- секунрмера. Кроме того, расс < o» ние между кажд .: из приемных катушек и излучаюшей катушкой выбрано в пределах 0,6 да 1,2 радиуса одной из «их., 6,. 3. и, ф-лы, 8 ил, 175S513 50 :,«", с« Изобретение относится к измерительной технике, а именно к вискозиметрии, и предназначено для измерения вязкости жидких сред при различных давлеь,иях и температурах. Такие вискозиметры найдут применение в различных отраслях í",poöHOro хозяйства, например в геологии, в нефтяной промышленности и др. Известен шариковый вискозиметр для жидких сред, содержащий шар, помещенный в наклонную трубку из немагнитнаго материала, упоры, трубопровод сброса, переключающий клапан, электрическую измерительную схему, при этом шар, выполненный из немаг«- итного материала, внутри снабжен посгокнным магнитом цилиндрической формы, продольная ась которого проходит через центр тяжести шара, к которому прикреплено водило, соединенное со стальной струной, натянутой эксцентрично и параллельно аси измерительной трубы, вокруг которой расположена рамкамагнитопровод. Недостатками известного шарикового вискозиметра является низкая точность измерений в широком диапазоне температур как окружающеЙ среды, так и исследуемой жидкости, Кроме того, он не позволяет проводить измерения в широком диапазоне давлений, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автоматическиЙ висказиметр, содержащий цилиндрический сосуд для исследуемой жидкости, ферромагнитный шарик и измерительную схему времени падения шарика, которая выполнена в виде последовательно соединенных генератора высокочастотных колебаний с разделенным контуром, полосового фильтра, формлрователя прямоу Гол ь н ь! х импульсов., счетноГО триГГера, электронного миллисекундамера и микропроцессора, Недостатками известного автоматического вискозиметра являются низкая точность фиксации пространственного перемещения шарика между двумя точками, необходимость выполнения корпуса цилиндрического сосуда только из неметаллического материала, малая защищенность генератора высокочастотных колебаний с разделенным контуром От влияния внешних помех. В то же время для проведения измерений требуется:= ..-Га ительный интервал времени и большой объем исследуемой пробы »,з".--за необходимости разнесения контуров генератора на значительное расстояние друг ат друга. 1О 5 Цель изобретения — повышение точности изменения вязкости путем повышения точности фиксации пространственного перемещения шарика между двумя точками, сокращение времени измерений и объема исследуемой пробы путем сокращения длины рабочего кода шарика. Указанная цель достигается тем, что в висказиметре, содержащем калиброванную трубку, внутри которой расположен металлический шарик с возможностью свободного перемещения, индуктивный датчик, састоягций».з двух приемных катушек, блок регистрации. включаюший генератор, усллитель v секундомер, индуктивный датчик дополнительно содержит иэлуча;ащую катушку, э в блок регистрации введены синхронизатор, устройство выборки-хранения и блок формироза ия временного импульса, причем приемные катушки индуктивногр датчика BKлючены последпвательно— встречна и расположены симметрично-соосно относительно излучающей катушки по обе стороны от нее, выход генератора со6динен с излучающей катушкой и со входом синхронизатора, приемные катушки соединены со входом усилителя, выход KGTopofo связан с первым входом устройства выборки хранения, второй вход которого соединен с Выходом синхронизатоаа, а выход со вхс дам бл««)KB формирования BpBMBHI-*О "G им:-,ульса, выход кGTGporo соединен =- -.екунДамеРОм. Блок формиаоаани:;, временного имl« Л«.Са ЭЫГ!ОЛН6 4 В! ЭИДЕ ЭКСТОемаТОРа, ." асстаяние между каждой из Ilp!46t lHых кагушек и излучающей кагушкой, взя 06 между серединам". кзтуш=. Оо ширине hdматки, выбоана В пределах 0 0,6 дО ради p/са однОЙ из них, Бзя-.o Q г«а с««еднему диаметру а:,5мотки. Я б ок рег«истра« "ии зв,:p «I тельный усил«,гель и устройство выбо "KI«I хранения, в индуктивный датч«и«к Введены дополнительная «излучающ:ь и две дополни тельные паиемные KBTYøK l, причем IocBBд" н!18 расположены симметри-:на-саосно относителbHG дополнительной излучаюгцей катушки и включены последовательнаВСТР6ЧНО, !!PI«I ЗТОМ ВСЕ KBT/ЯКИ ."НДУКТИ ЫНОIo датчика размещены соосно, з nopâB-:- и вторая пара приемных к;;:-.уше, ;. Со=-„gÿH6Hbl со входами соответственно уси.:ителя и даПОЛНитель. " ГО УСИЛИТЕЛЯе Bb« :ОДЫ К . «OPbI< подключены к пеовым входам одноименных блокОв г«ь«борки хр«анени«я, вторые входь KO тарых псдключены «.Оответс.рзенно ка второму и таетьему ВыхОдам синх;".«Оч- «Аза г .: 33 «в; «хо««,;.; ус.«рс«йс-«"ва выборки-хранения I «лг«» П-.ЗЛН"..;. . ЬНОГО УСТРОЙСТВа В,««OPKII-K,НО1758513 НИЯ СОЕДИНЕНЫ COOT j ТСТВЕННО < ПЕРзым и вторым входами блок-. фарм«рав-.",ния. временнага импул., а. Я; ОК agti!",}+Ootjbibt;t g ВРЕМЕ;;: 1-,,.-;} г /льса вы-:!Олнен р виде посл:;дасзтел но соеди!!ен !х ггумматара и ну,-«ь-ка. :пара}с ра. Расстояние мех<ду приемным«! кап "шками, включенными последовательно-вст} ««но, между серединами кату!! Ок вы."p î в пределах от 0,5 ро :,5 диаметра }.. н ..;,з них, взятога !т, ред! ему диамегру ас" !Ст ки, Расстояние между сеа "..ди :OL излучающей и дополнительной излучя о дей кату ..:ех выбрано в пределах От 0,5 "г 1,5 ди м-..—:,.:}а одна}Т1лз них, взят ага !«о среднему д!«!а:/ет.:" обмотки. HB фиг. приведеHB схем" вискоз!!метра; на фиг. 2 — вариант сх мы канструvitèt} вискозиметра; на фиг. 3 -- вариан! схемы регистрации; на фиг, 4 — эпюры напряжений на выходе генератора и выходе синхронизатора; на фиг. 5 — зависимость амплитуды сигнала на выходе устройства выборки-хранения от положения шарика; на фиг. б— эпюры напряжений на выходах синхронизатора; .ta фиг. 7 — зависимое, ак:.!1/!«туды сигналов, воспринимаемых парами приемных катушек, ат положения шарика; на фиг, 8 — зависимость амплитуды сигнала на выходе сумматора ат г}алажен ;я шарика. Вискозиметр содержит калиброванную трубку 1, в которую вс — àâëåí с возмож::остью свободного перемещения металлический шарик 2, индуктивный датчик 3, который включает в себя излучающу!а катушку 4 и две приемные катушки 5, 6, а также блок регистрации 7, который имеет генератор 8, синхронизатор 9, усилитель 10, устройство выаарки-хранения 11, блок формирования временного импульса — экстрематор 12 и секундомер 13. Использование излуча}ащей катушки 4 и двух приемных катушек 5 и б, включенных последовательно-встречно и расположенных симметрично-соосно относительна излуча!Ощей катушки 4, по обе стороны OT нее, дает возможность фиксировать пространственноее перемещение металлического шарика 2 между двумя точками в калиброванной трубке 1 па двум характерным экстремальным точкам зависимости амплитуды сигнала, воспринимаемого парой приемных катушек 5 и б, от положения шарика на геометрической оси калиброванной трубки Оптимальное расстояние между каждой из приемных катушек 5, 6 и излучающей! С5 55 катушкой 4 находится в пределах от 0,6 до !,2 радиуса одной из них. Висказиметр па второму варианту вы Л«, ЕНИЯ <ЬИ1, «, tj СОДЕРХ(!! ° КOA!i 1.:0 Ð«Í 0 трубку 1, в ка сп ук: вс /а b;i "i! с .: ".. :;s ;-"еталлич; —.Сu . ша".;:!к .,:,:./!."<г:н:."...;;.-ч!}к,:, l;oт 3!jb: и }кй !Она е i .t се : — . ".. я:.) . .,:ату!!ч;// «да!!злчитьль,. 10 t -,-:AL;.:l.. - .!к" !4, г!ару прие1::".:чых хату.:.з.": }1 -. !И.r!«Льнь!е и 2Liei.,::«le кат,1;! .,; :! т"- О (- М .. !i« И 1 }Qt.,t;L w,,, Г Г" 5; !« С«Е} ген "}эта!} 8, синхрон!Гз.:; аа .7,::-.и/, !ь t 0 ",,« юлHL.!Те«}! Hbl! у«! Ли яс зь :ар!
"c . 0 ство выборки -хр - - 0 !и;; ", ; f-;! : иравания временна "0 и:4пульса } oc/ic, i! } в-Te!bHo соединечные су 1:тор .=", . и нуть-компзратса? и секу;-4дамер I д. Дополнительные приемные кат/О.ки 15, 16 расг}аложены симметрично-саосно ап!асительна допа;нительнай излу -1ающей катуш;и 14 и ГKA,r)ЧЕ ct, последовательна Встре !на. Все катушки! Индуктивногo датчика 3 размещены саасно, Намотка пзлуча!Ощей катушки 4 противоположна 1:..Плот е,.;Опали лель -Ой излучаюь.,е.: к -r!i}.ш " !- !. Г!рие} }-}ые 1;зтушки 5, б соединены са -входа! } ус :лите:", !0, а дополнительные г;.".}И .мные :.з- ушK . 15, 16 — со входом даг!Олнитег!ь!toro:, c!til; геля 18, Выходы усилителя 0:1 дополнитсяbHofo усилителя 18 пад, .я!очень! Са-.ве-ственно к ! }ервь!м входя ", yc ра "-«ва выборки-хранения }1 и дагалнительнага }страйства выборки-xp5r!91
4 и дополнительной излу ающей а;ушкой 14. Выхадь: устраЙства выбор ;} i-x .;ачения 11 и даполнительнага устрл ства выбаркихг}анения 19 падкл!Очены к соответствующим зхсдам сумматор;; 20. Секундомер 13 соединен с выходом нуль-кампаоатара 2 I, Оптимальные, расстояния 2, 23 1-!ежду серединами приемн!ях катушек 5, б и, ;-апс.нительных приемных катушек 15 16 выбраHbl в t t pe елах OT 0,5 да 1,5 диамеi L}а 0« HOL: из них, взятого по сред!-ему диаметру 06мотки, Оптималь}:ае рас<-таян "е 24 ме;.;ду середи! !ами излучающей кат,: ки 4 и дапс л нительной из учаюа}!е} t Висказиметр работает c Aåä}!.Oìим ас,— разам. 40 50 сигнал на выходе сумматора 20 имеет вид 55 кривой 53 (фиг, 8), который подается на вход нуль-кампаратора 21. В момент изменения полярности постуг1а ощего на нуль-компаратор 21 сигнала (тачка 54 кривой 53), нулькампаратор 21 срабатывает, включая ча ощую катуш", 6:.; пульсами 41 и излучага1цуго дОпОлни i е.=,явную катушку 14 имг1ульcBMI 44 с эад !! <,: Й 45 между НI!I ии, В г! D(,м >!<*"T 17 выбирается из условия уменьшения уров :ей сабстненнога переходного процесса :. ; Д,.I ;:,-гпайсгв;, н „,-О,.к::- ранения "! а сигнал, .".О-„-пои:;;»:аегл1-;й парой приемных катушек ! 5. 6, уси иваег я дог1олнительным усилител-:M . 6 и падве;ся на первый вход дополНЛтЕЛЬ IO! <З .":,! DO .Стан ВЫбОрКИ-ХраНЕНИя 7 9. Г70сле ":ОГт,/Г, н л."" на "TopoA в;<Од сооТ DFTcl нугагцеI о устраистна выборки-хранеH".я иг1 1ульса ра решения, она эапоь инает м новенное э. Iã 4ение амплитуды сигнала на ". ão первом входе. С выхода устройства выоорки-хоэнения 17 сигнал подается на первый нхсд с,iMMaTopa 20, а с выхода Даполнительнага, тРойства выбоРки-хРане гия 19 сй1гнал подается на второй вход с:,;-,;ма-Ора 20. Сигнал, поступающий на первый вход сумк1а гoo» 20, имеет гид кривой 49, фглг, 7,:i 1 T 30 секундомер 13, Сигнал на выходе нуль-кампаратора 21 остается до тех пар, пока на его входе присутствует сигнал определенной полярности. В момент обратного изменения полярности сигнала на входе нуль- каг 1паратара 21 (точка 55 кривой 53) он срабатывает, выключая секундомер 13. Изобретение позволя< т -lou !ct. ь точность измерений вязкости жидки сред, за счет значительного понышения . очности фиксации пространственного перемеще:-II1ë МЕтаЛЛИЧЕСКОга ШаРИКа MOßÄ, ДНУМЯ Tà .КP. ми н калибрананнай трубке, Так как иэменеНИЕ тЕМг ЕРатУРЫ ИССЛЕДУЕГ1ай жИДКОС1И I1 других факторов не влияет на работоспособность и гочнасть рабаты вискозй МеТра, а также имеется вазможность н качестве материала калиброванной трубки испольэовать нержавеющую сталь и сплавь. титана, оно позвал":ет использовать предлагаемый вискозиметр н широком диапазоне температур и давлений, в частности для исследования вязкости пластовых жидкос еЙ, в том числе содержащлх сероводород H S. Одновременно изобретение позволяет значительно сократить время измерении и объем исследуемой пробы за счет проведения измерений пространственного перемещения шарика на малых расстояниях. 1. Висказиметр, содержащий калиброванную трубку, внутри которой расположен металлический гоарик с возможностью свободного перемещения, индуктивный датчик, сосгоящий 1з двух приемных катушек, блока регистоации. включающего генератор, усилитель и секундомер, О т л и ч а юшийся тем, что, с целью повь;шения точности измерения вязкости пу1ем повышения точности фиксации пространственного перемещения шарика между двумя точками, сокр щения времени измерений и обьема исследуемой пробы путем сокращения длины рабочего хода шари,а, индуктивный датчик дополнительно содержит излуча. ащую катушку, а в блок регистрации введены синхронизатор, устройства выборки-хранения и блок формирования в ег1енного импульса, причем приемнь:.е катугй ки ИНДУКтИВНОГа ДатчИКа ВКЛЮЧЕНЫ ПОСЛЕД:1ательна BcTpe!Ho и расположены симметрична сООсна отнас 1тельна из- 1у Ioi! ей катушк oG Обе старане от н; — —, ", ад снераТора саед.,нен с г1злучаю;це1 <:-,;;.:-.. с нхадоMI синхронизатора, Rp o!»I,:. I; :T! шКИ СОЕДИНЕНЫ Са ВХОДОМ УCIII .:- :: Е .i, I . !, ОД которого сня-.ан с первым вхс ;." усгр.;":, г на выборк !-хранен;1я, второй в:,:;;l ката; < г СОЕДИНЕН С Н IXC,»Qi»I С 1!4XPOI4 1".,i1ОПЯ, - :Ы 1758513 ход- с входом блока формирования временного импульса. 2. Вискоэиметр по и. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что блок формирозания временного импульса выполнен в виде экстрематора, 3. Вискозиметр по и, 1, о тл и ч а ю щ ий с я тем, что расстояние между каждой из приемных катушек и излучающей катушкой, взятое между серединами катушек по ширине намотки, выбрано в пределах î r 0.6 до 1,2 радиуса одной иэ них, взятого по среднему диаметру обмотки, 4. Вискозиметр по и, 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, в блок регистрации введены дополнительный усилитель и устройство выборки-хранения, в индуктивный датчик введены дополнительная излучающая и две дополнительные приемные катушки, причем, последние расположены симметрично .соосно относительно дополнительной излучающей катушки и включены последовательно встречно, при этом все катушки индуктивногодатчика размещены соосно, а первая и вторая пары приемных катушек соединены с входами соответственно усилителя и дополнительного усилителя, выходы которых подключены к первым входам одноименных блоков выборки-хранения, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам синхронизатора первый и четвертый выходы которого подключены соответственно к излучающей дополнительной излучающей 5 катушкам, выходы устройства выборкихранения и дополнительного устройства выборки-хранения соединены соответственно с первым и вторым входами блока формирования временного импульса, выход которо10 ro соединен с секундомером. 5. Вискозиметр по п.4, о тл и ча ю щий с я тем, что блок формирбвания временноr0 импульса выполнен в виде последовательно соединенных сумматора и 15 нуль-компаратора. 6. Вискозиметр по и. 5, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что расстояние между приемными катушками, включенными последовательно встречено, между серединами катушек вы20 брано в пределах от 0,5 до 1,5 диаметра одной из них, взятого по среднему диаметру обмотки. 7. Вискозиметр по и. 5, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что расстояние между серединами 25 излучающей и дополнительной излучающей катушек выбрано в пределах от 0.5 до 1,5 диаметра одной из них, взятого по среднему диаметру обмотки. 1758513 1758513 1758513 (1 Составитель З.Марк Редактор Л,Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Патруш» в;". Заказ 2994 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК1 1Т (. -CP 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 1,il
