Устройство для измерения вязкости жидкости

 

Изобретение относится к вискозиметрии и может быть использовано в вибрационных вискозиметрах. Сущность изобретения заключается в использовании зонда, выполненного со сдвигом между входным и выходным напряжением, равным я/4, и в виде пьезоэлектрического трансформатора . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 N 11/16

ГО УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

BE OMCTBO СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

QQ (.д

"4 »» ) „) » !

К; АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Э () 4669972/25 (2 ) 30.03.89 (4 ) 30.08.93. Бюл. ¹ 32 () Одесский политехнический институт () P.Ã.Äæàãóïîâ (SU). Эваристо Гонсалес

М ланес, Максимино Пенья Матос (CU), С Б.Иванов и Г.В.Майка (SU () Авторское свидетельство СССР

403999, кл, G,01 N 11/16, 1973.

Соловьев А.Н., Каплун А,Б, Вибрацион! н! !й метод измерения вязкости. — Новасиб !рск: Наука, Сиб, отд, 1970, с. 41, Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — расширение диапа-! зона измерения вязкости, увеличение наежности и взрывобезопасности ,стройства.

Существенным отличием изобретения является использование в качестве зонда пьезоэлектрического трансформатора с фа1 овым сдвигом между входным и выходным напряжениями, равным л /4, на основе коараго реализуется фазовый метод измере1 ия вязкости, за счет чего расширяется иапазон измерения вязкости, Реализация онда в виде твердотельного пьезоэлектрического трансформатора, не имеющего кик ематических звеньев и практически не отребляющего электрического тока по воей диэлектрической природе, позволяет овысить надежность и взрывобезопасность устройства.

На фиг, 1 изображена схема устройства.

Устройства для измерения вязкости

;жидкости содержит генератор 1, пьезоэлек трический трансформатор 2, фазосдвигаю„„5U,, 18372Q9 A l (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к вискозиметрии и может быть использована в вибрационных вискозиметрах, Сущность изобретения заключается в использовании зонда, выполненного со сдвигом между входным и выходным !!апряжением, равным л/4, и в виде пьезоэлектрического трансформатора, 3 ил. щу!а цепочку 3, фа. !ав;лй! детектап 4-,, фильтр

5 низких -!астат, ут!павлам!о!!!. ..! I:элемент 6 дпя перестройки гастоты ге:. .оратора 1 и регистрирующее устройство 7, приче » последовательна саед!.".не!!и фазовый детектор 4, фильlp 5 низких частот и управляющий элеме.!Т 6 для перестройки частоты генератор- 1. .Выход генератора 1 соединен с входами пьезоэлектрического трансформатора 2 и фазасдвигающей цело ."!! 3, выход которой подключен к первому входу фа:-:азого детектора 4, а выход пьезоэлактри:!ec,ñIiãî трансформатора 2 соединен с регистриру ощим устройствам 7 и с вто зым входам фаза !ога,вBT8KT(ip3 4. . Завис. мости частоты генеоатапа 1 и выходного напряж нип пьезоэлектрического трансформатора .. ат вязко.,ти жид!" Ос и г р!!

Ь/! = л /4! паказат!ы соот:. .етствен;-!о на ф, г.2 „ >

Устройство работает следу!ошим о.!р;— зом.

Пьезоэлектрический трансформатор 2 представляет собой биморфный пьезазл:мент в виде г!ластинки, рабата!ощей нэ !згиб под действием возб;"ждающ .г

1837209

При Лр =л/4 частота изгибных колебаний и амплитуда выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора 2 мо- 55 гут быть определены по формулам

M +my (2) напряжения генератора 1. Пьезоэлектрический трансформатор 2 полностью погружен в исследуемую жидкость, что исключает влияние уровня на показания прибора.

Функционирование устройства для измерения вязкости жидкости основано на использовании влияния сил вязкого трения со стороны жидкой среды на параметры (амплитуду или частоту) колебаний пьезоэлектрического трансформатора. 10

При неизменной вязкости частота генератора 1 является такой, что разность фаз между выходными сигналами пьезоэлектрического трансформатора 2 и фазосдвигающей цепочки 3 равняется ж /4. При изменении вязкости появляется расстройка по фазе между этими сигналами, которая вызывает появление сигнала на выходе фазового детектора 4, Фильтр 5 низких частот сглаживает выходной сигнал фазового де- 20 тектора 4 для обеспечения устойчивой работы управляющего элемента 6 для перестройки частоты генератора 1. При этом частота генератора изменяется таким образом, чтобы обеспечить фазовый сдвиг 25 на входе фазового детектора 4, равный ,7г /4, К выходу пьезоэлектрического трансформатора 2 подключено регистрирующее устройство 7, В зависимости от типа регистрирующего устройства (частотомер или 30 вольтметр) устройство для измерения вязкости жидкости может иметь соответственно частотный или амплитудный выход.

Техническим преимуществом устройства является возможность простого согласо- 35 вания с любыми устройствами контроля и обработки информации. Так как устройство является следящим по частоте за счет включения фазосдвигающей цепочки и элементов обратной связи, то измерение вязкости 40 можно проводить непрерывно.

В области низких частот ФЧХ пьезоэлектрического трансформатора 2 имеет следующий вид:

Овых(ю) (3) Формула изобретения

Устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее генератор, зонд и регистрирующее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения вязкости, увеличения надежности и взрывобезопасности, зонд выполнен с фазовым сдвигом между входным и выходным напряжением, равным л /4, в виде пьезоэлектрического трансформатора, устройство дополнительно снабжено последовательно соединенным фазовым детектором, фильтром низких частот и управляющим элементом для перестройки частоты фазы генератора, фазосдвигающей цепочкой, причем выход генератора соединен с входами пьезоэлектрического трансформатора и фазосдвигаюВ выражении (2) m — масса пьезоэлектрического трансформатора; Ь вЂ” коэффициент внутреннего трения керамики; m вовлекаемая в движение масса жидкости за счет колебаний зонда, В выражении (3) Кз, К4 и Kg — константы, отражающие параметры и свойства зонда и исследуемой жидкости.

Надежность изобретения повышается за счет снижения количества функциональных блоков устройства и устранения всех кинематических звеньев. В частности, по сравнению с прототипом устраняется относительное движение зонда с возбуждающей катушкОй и с высокочастотным датчиком.

Надежность также повышается потому, что не используется струнный способ закрепления зонда. Так как зонд полностью погружен в жидкость, то исключается влияние сил поверхностного натяжения жидкой среды.

Варывобезопасность повышается за счет исключения возбуждающей катушки зонда и высокочастотного индуктивного датчика — устройств, потребляющих сравнительно большие токи, Экспериментальные исследования проведены с нефтепродуктами (в том числе и с взрывоопасными), динамическая вязкость которых менялась от 0,003 до 4 Па с. В отличие от прототипа, где используется фазовый метод для измерения больших вязкостей, экспериментально доказано, что с помощью изобретения можно измерить и малые значения вязкости, а следовательно, значительно расширить диапазон измерения данного метода с высокой надежностью и взрывобезопасностью, 1837209

1цей цепочки, выход которой подклю нен к первому входу фазового детектора, а выход пьезоэлектрического трансформатора соединен с регистрирую1цим устройстаом и с svopblM входом фазового детектора.

1837209 ф,Юl C

Составитель M. Матос

- Техред М,Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

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

Заказ 2861 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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