Вискозиметр

 

О A И С A--Н И Е (651235

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалист ммеских

Республнн (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29.03.77 (21) 2468478/18-25 (51) h4

Р с присоединением заявки _#_ (23) Приоритет—

Я 01 N 11/16 т веудврстеенный NoioTPT ссср а делам изабретений и открытий

Опубликовано 05 03.7р Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 08.03.79 (53) УДК „18 137 (088.8) В, А, Прусов, A. A. Антонов, )0. H. Краснов, М. В. Смирнов и В. А. Хохлов (72) Авторы изобретения (71).Заявитель Институт электрохимии Уральского научного центра AH СССР (54 ) f3 ИСКОЗИМ}: ГР

Изобретение относится к устройствам цля измерения вязкости и может найти применение для точного onpeqeления вязкости различных жидкостей при нормальных и повышенных температурах.

Известен вискозиметр, в котором в качестве датчика угловых перемеще.ний маятника использован цилиндрический магнит, закрепленный на оси маятника и помещенный в катушку соленоида.

В качестве преобразователя сигнала датчика в электрический сигнал использован генератор синус оицально изменяющегося напряжения, а в качестве регистрирующег-.. устройства применен осциллограф I1) .

Однако и цукционные датчики иэза ни кой точности, обусловленной неравномерностью магнитного поля магнита, не могут успешно использоваться лри проведении высокоточных исслецований вязкости жицкостей. Отсутствие стабильности магнитшях свойств магниl та при условии повышештя температу,ры опыта делает невозможным применение вискозиметра с индукционным датчиком угловых перемещений маятника цля измерения вязкости высоко5 температурных жидкостей (например, расплавленных солей), Получение с датчика сигнала в вице скорости перемещения маятника усложняет конструкцию преобразователя сигнала с цатчи10 ка в электрический сигнал.

Иэ известных вискозиметров наиболее близким ло технической сущности .является вискозиметр, состоящий нэ маятника, подвешенного на упругой

1 нити, погруженного в исследуемую жицкость и заключенного в герметический сосуд, системы возбуждения колебаний маятника, датчика угловых перемещений маятника, в качестве которого используется плоское зеркальце, закрепленное на оси маятника, оптического преобразователя сигнала цатчика в электрический сигнал и электронной системы регистрации параметров колеблющейся системы. Оптический преобразователь состоит из лазера, системы развертки луча света и двух фотоциодоь, расположенных на линейной шкале, удаленной от оси маятника. Электронное регистрируюшее устройство состоит из электронной схемы, обеспечивающей измерение времени прохождения лучом света расстояния межцу фотоциоцами и периода нашего колебания маятника, чем обеспечивается автоматизация процесСа измерения Я .

Основной недостаток этого вискозиметра, — применение света для регистрации крутильных колебаний маятника, что вызывает конструктивные труцности при измерении вязкости агрессивных высоколетучих жидкостей, пары которых, конценсируясь на частях оптической системы, вызывают уменьшение интенсивности отраженного от цатчика луча света, а в случае агрессивных жидкостей приводят к помутнению стенок герметичного сосуда вспедствйе! их коррозии (например, при измерении. вязкости, расплавленных солей при о температурах цо 1100-1200 С);

Цель предлагаемого изобретения— повышение точности, чувствительности и стабильности работы прибора для измерения вязкости жидкостей, особен« но высокотемпературных и высоколетучпх (например, расплавленные соли) в широком интеовале температур вплоть до 1300-1200 С.

Она достигается тем, что в качестве датчика угловых перемещений маятника, поцвешенного на тонкой нити, .погруженного в исследуемую жицкость, совершающую гармонические колебания, и помешенного в герметиче кий сосуд, применен дифференциальный емкостной цатчик.

Он состоит из двух излучающих пластин, питаюшихся в противофазе одной приемной и одной вращающейся. Для обеспечения нормальной работы прибора непоцвешенные пластины датчика расположены в холодной зоне и снаружи от герметического сосуда, выполненного из диэлектрического материала (например, кварца), С помощью керамической трубы, абеспечиваюшей, электрическую и тепловую изоляцию от маятника, погруженного в расплав, вращающаяся пластина датчика крепит51235 4

1 ся вертикально на оси маятника и чоцвешивается вместе с ним на тонкой упругой металлической нити на уровень неподвешенных пластин датчика угловых

5 перемещений. Применение вертикально установленной врашаюшейся пластины датчика снижает воздействие на Нее конвективных потоков газа, заполняющего герметический сосуд (например, 10 аргона), вызванных различием температур в зоне расположения исследуемой жидкости и зоне расположения датчика угловых перемещений, достигающим в ряде случаев значительной

15 величины (например, до 800-900 о в случае измерения вязкости расплавленных солей). Трансформирование изменения емкости на выходе датчика, пропорциональное изменению амплитуды колебаний маятника, в изменение напряжения на выходе преобразователя сигнала датчика в электрический сигнал позволило использовать для его регистрации высокочувствительные 5 цифровые электроизмерительные приборы, имеющие высокий класс точности.

На чертеже изображена блок-схема предлага емого выс окози м е тра колебаЗО тельного типа.

Он содержит генератор 1 импульсов, дифференциальный усилитель 2, излучающие пластины 3 и 4 датчика угловых перемещений, приеМную пластиЗ5 ну 5 датчика угловых перемещений, маятник 6 с тепло- и электроизолирующей трубкой 7 и вращающейся пластиной 8 датчика угловых перемешений, герметический сосуд 9, нить 10 под49 веса маятника, устройство 11 возбуждения колебаний маятника, усилитель 12 заряда, усилитель 13, демодулятор,14, фильтр 15, усилитель со сглаживанием

16, ключ 17, интегратор 18, цифровой

45 вольтметр 19, коммутирующее устройство 20, схему 21 формирования импульса, цифровой измеритель 22 периода и цифропечатающее устройство 23.

Предлагаемый вискозиметр состоит

50 иэ маятника 6, соединенного через трубку 7 с вращающейся пластиной 8 датчика угловых перемещений, который подвешен на тонкой металличес55 кой нити 10, заключен в герметический сосуд 9 и совершает затухающие герметические колебания в исследуемой жидкости. Устройство 11 возбуждения колебаний маятника крепится

651

235

5S на стенках герметичного сосуда спару>ки.

На уровне расположения вращающейся пластины 8 датчика снаружи по окружности на стенках герметичного сосуда

9 жестко закреплены три неподвижные пластины датчика угловых перемещений маятника: излучающие Э, 4 и приемная

5. Преобразователь сигнала датчика в электрический сигнал, который состоит из генератора 1. импульсов, цифферен- 10 ниапьного усилителя 2, усилителя 12, заряда, усилителя 13, демодулятора 14 и фильтра 15, собран на одной плате с регистрирующим устройством.

В состав этого устройства входят сле- 15 дующие функциональные узлы: усилитель со сглаживанием 16, ключ 17, интегратор 18, коммутирующее устройство 20, схема 21 форл ирования импульса, которая служит для измерения 2О периода крутильных колебаний маятника 6. Регистрирующее устройство имеет выходы для подключения цифровых. приборов для измерения напряжения (вольтметр 19) и периода (измеритель 22 периода), которые подключаются к цифропечатающему устройству 23.

Предлагаемый вискоэиметр работает сле дующим обрезом, При включении устройства 11 возбуждения колебаний маятника маятник, погруженный в контейнер с исследуемой жидкостью, начинает совершать гармонически затухающие крутипьные колебания. Пластина 8 датчика угповых п ерем ещений м аятника 6, к опебпющаяся вместе с ним, вызывает изменение емкости между излучающими пластинами 3, 4 и приемной 5, которое влияет на токи, протекающие в цепи излучающих пластин 3, 4, приемной пластины 5, входа усилителя 12 заряда. Амплитуда импульсов на выходе усилителя заряда пропорциональна токам, протекающим во входной цепи уси45 лителя 12 заряда (т. е. пропорциональна углу поворота маятника 6 относительно положения покоя). Импульсное напряжение с выхода усилителя 12 заряда усиливается усилителем 13, и син хронный демодулятор 14, на который генератором 1 импульсов подается опорная фаза, восстанавливает постоянную составляющую, которая сглаживается фильтром 15. Затем напряжение с преобразователя сигнала датчика в электрический сигнал подается на вход регистрирующего устройства: усиб литель со сглаживанием 16 и далее через ключ 17, управляемый коммутирующим устройствол 20, на интегратор 18. Интегратор 18 интегрирует положительные полупериоды напряжения, которые затем измеряются цифровым вольтметром 19. Перед интегрированием следующего положительного полупериода напряжение на интеграторе

18 сбрасывается до нуля с помо цью коммутирующего устройства 20, от которого с полюшью схемы 21 формирования импульса направляются импульсы, характеризующие период колебания маятника 6, который измеряется цифровым измерением периода 22. цифровые приборы 19 и 22 соединены с цифропечатаюшим устройством 23, которое автоматически регистрирует полученную информацию.

Применение в качестве датчика угловых перемещений маятника вискозиметра дифференциального емкостного датчика позволяет производить изл1ерения вязкости жидкостей при температурах до 1100-1200 С. Высокая чувствительность, точность и стабильность работы вискознметра, обусловленная высокой чувствительностью, точностью и стабильностью его узлов, т. е. цифференциального емкостного датчика угловых перемещений, преобразователя крутильных колебаний маятника и регистрирующего устройства, позволяет испольэовать предлагаемый прибор при проведении точных (до 27) измерений вязкости различных жидкостей в лабораторных условиях, в широком интервао ле температур, вплоть до 1100-1200 С, Высокая чувствительность и точность преобразователя крутильных колебаний достигается питанием излучающих пластин датчика от дифференциального усилителя, связанного одним выходом с генератором импульсов. Применение дифференциального усилителя позволяет получить питающие напряжения строго противофазными. Применение интегратора в регистрирующем устройстве повышает помехоустойчивость, а, следовательно, и надежность работы вискоэиметра.

Формула изобретения

1. Вискоэиметр, состоящий из маятника, подвешенного на упругой нити, погруженного в жидкость н заключенного в герметический сосуд, си темы . возбуждения колебаний маятника, о тл и ч е ю ш и и с я тем; что, с целью повышения точности, чувствитеж.ности и надежности прибора при измерениях вязкости высоколетучих и высокотемпературных жидкостей, оН снабжен дифференциальным емкостным датчиком угловых перемещений маятнике, преобразователем сигнала датчика в электрический сигнал и регистрирующим устройством.

2. Иискозиметр по и, 1,о т л ич а ю m и и с я тем, что дифференциальный емкостной датчик состоит из

651235 трех жестко крепящихся по окружности не внешней поверхности герметического сосуда пластин (одной приемной и двух излучающих) и одной вращающейся, вертикально эекрепленной не оси маятнике не одном горизонтальном уровне с неподвижными пластинами.

Источники информации, принятые во

>0,внимание нри экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР

N. 319882, кл. G 01 И 11/16, 1971, 2. 0hta. 08ovgen. Ф. В осйие ", 1), Vrernstad, И 6vjothem, и ЗоМееравд И.A.Оув, Бег:

Вьnaenges physics. Chem 79/3/335-34 1, 1975.

Составитель В. Вощанкин

Редактор E. HBBlIoB Техред С. Мигай Корректор А. Кравченко

Заказ 795/40 ираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4