Акустический вискозиметр

 

О П - А Н-И Е

238815

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 09.Х1.1966 (№ 1111915/26-26) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 10.ill.1969. Ьюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 22Х11.1969

Кл. 42/, 7/02

МПК G 01п

УДК 532.137(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Н. П. Зорин, В. А. Гречишкин, В. Н. Крутин, Л. А. Ушакова, А. В. Малютин, А. И. Пыхтеев и А. П. Дзюба

Заявитель

АКУСТИЧЕСКИЙ ВИСКОЗИМЕТР

Известны низкочастотные акустические вискозиметры, зонды которых совершают поступательные или вращательные колебания. Необходимость использования низкочастотных зондов возникает при измерении вязкости релаксирующих жидкостей, в частности растворов или расплавов высокополимеров, а также при измерении вязкости суспензий и коллоидных растворов. Однако во взрывоопасных условиях существующие вискозиметры неприменимы.

Предложенный вискозиметр позволяет достигнуть взрывозащищенности низкочастотного датчика вязкости при повышении точности измерений и чувствительности прибора. Это осуществляется благодаря применению зонда изгибно-вращательных колебаний, который, несмотря на применение достаточно толстой взрывозащищающей мембраны в качестве упругого элеменга, имеет низкую резонансную частоту и высокую чувствительность. Увеличение точности достигают благодаря использованию зонда, состоящего из двух отрезков, разделенных мембраной, причем погружаемая в жидкость часть зонда представляет собой пластину эллиптического сечения. Системы возбуждения и измерения колебаний установлены во взрывонепроницаемом кожухе так, чтобы колебания зонда были направлены вдоль наибольшей жесткости сечения части зонда, погруженной в жидкость.

С целью повышения точности измерений в кольцо автогенерации прибора включены полосовой фильтр и подстраиваемый частотнонезависимый фазовращатель.

На фиг. 1 показана блок-схема прибора; на фиг. 2 — датчик.

Внскозиметр состоит из низкочастотного

10 взрывобезопасного датчика 1, электронной схемы автогенерации 2, измерительной схемы

8 и схемы термокомпенсации 4.

Датчик собран во взрывонепроницаемом кожухе 5 и фланце б, в который впрессован зонд

15 7, состоящий из двух отрезков 8 и 9. Колебания отрезка 8 зонда, возбуждаемые электромеханическим преобразователем 10, передаются через мембрану 11 второму отрезку 9, помещаемому в исследуемую среду. Колебания

20 зонда измеряются электромеханическим преобразователем 12.

Применение зонда изгибно-вращательных колебаний обеспечило резонансную частоту

25 колебаний до 400 гц при взрывобезопасной конструкции. Понижение частоты уменьшило ошибку измерения вязкости из-за влияния сдвиговой упругости среды. Для уменьшения погрешности прибора из-за излучения в жид30 кость продольных волн часть зонда, соверша238875 ющая колебания в жидкости, сделана в виде тонкой эллиптической пластины.

Для обеспечения устойчивых колебаний зонда в плоскости больших осей эллиптических сечений отрезка 9 и устранения паразитных перпендикулярных колебаний, возникающих вследствие параметрического возбу кдения, на границе отрезка 9 и мембраны 11 поперечное сечение плавно переходит в круговое, а также подобрана необходимая гибкость мембраны.

Возбуждаемая часть 8 зонда 7 имеет постоянное сечение по всей длине.

Для устранения паводок возбуждающего электромеханического преобразователя 10 на измерительный преобразователь 12 возбуждаемая часть 8 зонда снабжена немагнитной упругой вставко" 18.

В цепь обратной связи электронной схемы автогенерации включен датчик 1.

Гармонические колебания зонда преобразуются измерительным преобразователем 12 в электрическое напряжение и поступают на вход электронного фазовращателя 14, а затем — в усилитель-ограничитель 15. Полосовой фильтр lб выделяет лишь первую гармонику выходного напряжения, после чего она усиливается по мощности выходным каскадом

l7 и поступает на обмотку возбуждения датчика 1.

Применение полосового фильтра lб значительно снижает погрешность вискозиметра, так как уменьшаются нелинейные искажения выходного каскада 17, что позволяет более точно поддерживать частоту автогенерации равной резонансной частоте датчика 1.

Использование частотно-независимого фазовращателя 14 позволяет подобрать такое соотношение фаз в схеме автогенерации 2, которое уменьшает влияние фазовых нестабильностей схемы, что также значительно снижает погрешность вискозиметра.

В измерительной схеме 8 применен отдельный стабильный измерительный усилитель 18, который усиливает напряжечне с измерительной обмотки датчика 1. Затем это напряжение поступает на детектор 19 и измеряется вольт10 метром 20.

Схема термокомпенсации 4 дает поправки к напряжению на выходе детектора 19 так, что прибор всегда показывает вязкость жидкости при 20 С. С датчика температуры 21 напряже15 ние термокомпенсации подается на аналогорешающую схему 22, которая дает напряжение поправки на вольтметр 20.

Для измерения истинной вязкости схему термокомпенсацни отключают.

Предмет изобретения

Акустический вискозиметр, содержащий низкочастотный датчик с зондом, состоящим из двух неоднородных отрезков с жесткой мем25 браной посредине, электронную схему автогенерации, измерительную схему и схему термокомпенсации, отличиющийся тем, что, с целью повышения точности измерения прн взрывоопасных условиях, один из отрезков зонда, по30 груженный в исследуемую среду, выполнен в виде пластины эллиптического сечения, а системы возбуждения и измерения колебаний зонда установлены параллельно мембране вдоль плоскости, проходящей через большие

35 оси эллиптических сечений пластины, причем в кольцо схемы автогенерации последовательно включены подстраиваемый частотно-независимый фазовращатель и полосовой фильтр.

238875

Заказ 1670/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. И. Вощанкин

Редактор Б. Б. Федотов Техред Л. Я. Левина

Корректоры: Е. Ласточкина и В. Петрова