Вискозиметр
б блиетека ц г., д
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
ffff 661300
К 48ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.06.77 (21) 2500985/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл2.
G 01 N 11/16
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17 (53) УДК 539,137 (088.8) Дата опубликования описания 07.05.79. (72) Авторы изобретения
В. А. Гречишкин, Б. И. Махнюк, В. А. Ломовской и А. А. Павлов (71) Заявитель (54) ВИСКОЗИМЕТР
Изобретение относится к вискозиметрам, основанным на апериодическом движении тела в. среде, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности для контроля технологических процессов, протекающих при высоких температурах и давлениях, а также для научных исследований.
Известен вискозиметр (1), основанный на апериодическом движении тела в среде.
Вискози метр содержит возбуждающую и измерительную схемы, измерительный преобразователь, включающий измерительный зонд, выполненный в виде цилиндра с расположенными внутри магнитами, возбуждающие и регистрирующие преобразователи.
Недостатком вискозиметра является недостаточно высокий верхний предел рабочей температуры (+ 60 — + l00 Ñ), определяемый типом применяемых регистрирующих преобразователей (герконов) .
Известен вискозиметр (2), работающий при повышенных температурах и давлениях.
Вискозиметр содержит возбуждающую и измерительную схемы, измерительный преобразователь, состоящий из измерительного зонда, возбуждающих и регистрирующих преобразователей. Недостатком вискозиметра является увеличение погрешности измерений при повышении частоты колебаний измерительного зонда.
Известен также вискозиметр (3), основанный на апериодическом движении тела в среде, где устранены недостатки описанного выше вискозиметра.
Вискозиметр содержит возбуждающую
1р и измерительную схемы с триггером управления, измерительный преобразователь, включающий измерительный зонд с прикрепленным к нему акустическим экраном в виде металлической пластинки, акустические регистрирующие преобразователи, состоящие из генератора, двух пьезоэлектрических излучателей и приемных пьезопреобразователей.
Работа вискозиметра основана на измерении времени перемещения измерительного зонда между двумя положениями, фиксируемыми акустическими регистрирующими преобразователями.
661300
5 !
О
Недостатком известного вискозиметра является увс 1игснис погрешности измерений при изменении величины акустического <пгнала, что имеет место при примснеllfllf Ifflcкозиметра в средах с переменным кo.)ффициентом поглощения, при старении ш сзоэлементов или при накоплении на последниx налипшего слоя контролируемогO вещества.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений.
Поставленная цель достигается Tc xl, чт0 в вискози метре, содержа щем возбужлл ющую и измерительную схемы с триггером управления, четырьмя усилителями-лстскторами и двумя пороговыми дискриминаторами, имеющими по два входа, измерительный преобразователь, вкл(oчающий и3xlсрительный зонд с прикрепленным к lf(. му лкуcтическим экраном, выполненным в BH;Lc мсI таллической пластинки, акустичеcl Кроме того, акустический экран регистрирующих преобразователей распогн»кен в одной плоскости с приемными преобраfoвателями, а площадь экрана не превышает площади каждого полудиска. На фиг. 1 а изображена конструкция йзмерительного преобразователя; на фиг. 1 б— функциональная схема вискози метра; на фиг. 2 а — фазы движения измерительного зонда относительно приемного пьезопреобразователя; на фиг. 2 o — эпюры напряжений, поясняющие работу акустических регистрирующихх преобразователей. Вискозиметр состоит из возбуждающей и измерительной схем и измерительного преобразователя. Измерительный преобразователь содержит герметичный корпус 1, катушки возбуждения 2, удлиненные магнитопроводы 3, кронштейн 4> герметично выведенный из корпуса 1, на конце которого в исследуемой среде помещены два пьезоэлектрических излучателя 5 и два приемных пьезопреобразователя, состоящие из полудисков 6 и 7, две камневые опоры 8, измерительный зонд 9 с размещенными в нем магнитами, закрепленный в камневых опорах 8 между наружными полюсами магнитопроводов 3, акустический экран 9,. закрепленный на измерительном зонде 10. В(>(ХОЛ> ЧсрС3 KOXI XI51сIT<)p 2, уll p l B IHK)(fill(. l3XO,lhl l<ÎTOPi)l ПОЛК, 1(ОЧ Ilhl К BhlXO, (<1)1 ТРИ !Гс p If(XO 1, KÎTÎ1)ОГО (IO;I К, ЮЧC I(I>I 1ВЛ П BCÇО— )л(к Гричсских (излучателя 5, лкустlf < l3H3лппыс с двумя приемными пьсзопрсобр(! зо(3(!тс1я ми, ка жлы и f13 которых состоит I!3 ЛI3% Х I!0,1><Л(ICКОВ () II I. )1<. КТР!1 ICСКII< выходы полулисковых пьсзоэлсмсптов 6 и 7 СОС Л(I IIС II Ы СО ВXO 1сl »(l! ТР1 (ГГСР 1 <> П P;l В CI I II и через усилители-детекторы 15, 16, 17 и 18 И ПОДКЛЮЧСННЫС ll Фиг. 2d и 2б поясняют работу лку Tllческих регистрирующих прсобрс!зовлтсг!с!!. На фиг. 2 а изображены фазы лlfllжс и!(я измсритслыи)го зонда !0 с акустическим экраном 9 относитслыю правого приемного П(>С3011PCOOP;13OBBTC1H, СОСТОЯ П((ГО 1(3 ПО. IV,1l1CKOI3 6 11 7, ) 7(.КТри>! >(Klf(ВЬ!ХОЛЫ KOTÎp0(0 COC1II IICIII>l 0 ВХО 1<1 МИ TPII ГГСР<1 i llP Н;1 фиг. 2 б пзобра)ксп!.! эп(оры напряжений па выходах усилителей-детекторов I > ff порогового дискриминатора 20 U6 при различных коэффициентах поглощения акустических сигналов 22 и 23. Изменение напряжений (и !г показано в зависимости от положений акустического экрана 10 (1, II, III, IV, V). Вискозиметр работает следующим образом. При нахождении измерительного зонда 10 в крайнем правом положении (фиг. 1 б1, фиксируемым левым регистрирующим преобразователем, правое плечо триггера управления 13 закрыто и ток источника питания 11 через коммутатор 12 запитывает катушку возбуждения 2, преобразующую этот ток в усилие, заставляющее измерительный зонд вращаться против часовой стрелки (магнит в цилиндре движется в сторону левого электромагнита) . При подходе зонда 10 в крайнее левое положение, фиксируемое правым регистрирующим преобразователем, сигнал с последнего перебрасывает триггер управления, открывая правое плечо. В данном случае запитывается правая катушка возбуждения 2 и направление движения зонда 10 реверсируется. При подходе зонда 10 в крайнее правое положение, фиксируемое Возбуждающая схема содержит йсточник питания 11, нагрузкой которого являются катушки возбуждения 2, подключенные к его левым регистрирующим преобразователем, триггер 13 вновь перебрасывается и ток источника питания Il поступает на левую 6!300 5 катун(ку возбу>кления 2, после чего цикл повторяется. Работа 4кустичсских pcl ècTðèpótoùHõ прсобразоватслей происходит следу(ошим образом. Генератор 14 (фи г. I (7} вырабатывает синусоидальное напряжение (возможно применение и импульсного генератора), t Энергия электрического сигнала преобразуется излучателями 5 в механичсские колебания, которые, распространяясь по исследуемой срелс, достигают приемных пьсзопреобразоватетсй, cocToHtttftx из двух вклк)ченных акустически параллслbHo элсMctfToB в форме полуколсц 6 и 7, глс IlреобразуtoTcÿ снова в электрические колебания, которые подаются на усилители-детекторы 15 и 6 (левый приемный пьезопреобразоватсль) и 17 и 18 (правый приемный пьезопреобразоватсль), где происходит их усиление и преобразование в постоянные напряжения (фиг. 2 б) . С выхода усилителей детекторов постоянное напряжение прикладывается ко входам пороговых дискриминаторов 19 (с !5 и 16) и 20 (с 17 и 18). При достижении измерительным зоилом 10 одного из крайних положений, например правого (фиг. 2 а), происходит экранирование акустического пути от правого пьезоэлектрического излучателя 5 к полукольцам, вначале к 6, а затем к 7 приемного пьезопреобразователя акустическим экраном 9 и сигналы с их электрических выходов, а,следовательно, и с выходов усилителей-детекторов 17 и 18 (U< и Uz) изменяются, как показано на эпюре 22 (фиг. 2 б). 11оложение акустического экрана 1 (фиг. 2 а) соответствует началу экранирования акустического пути (момент времени tl, фиг. 2 б) к полукольцу 6. Положение экрана 11 соответствует моменту времени t>, а положение Ш моменту t>, когда начинается акустическое экранирование полукольца 7 и сигнал с выхода усилителя-детектора 18 (Uz) начинает уменьшаться, а сигнал с выхода усилителядетектора 17 (Vi) увеличивается. В момент равенства напряжений Ui u Up (положение IV, соответствующее моменту t<) пороговый дискриминатор 20 вырабатывает короткий импульс U<), который перебрасывает триггер управления, после чего направление движения измерительного зонда 10 реверсируется. Так как усилителидетекторы 17 и 18 имеют разные коэффициенты усиления, срабатывание порогового дискриминатора 20 будет происходить только в одном положении акустического экрана 9 относительно полуколец 6 и 7, а именно когда напряжения на их электрических выходах U t u Uz станут равными, Площадь (7 ;1 > СТИ)ICСКО ГО ЭКРЯ НЯ Л I Л ЛО(ГИ >К< 1 1 И Я 11;)H ЛУ ПО 1 < t !tet<3. В это)! <.,))> чя(> В >1<)
В3 НЯПРЯA 1,< (ф!!Г. 7 О), (t»III,1И 1 у.>.!3 1. р =. !. < =. 1, o Ov3сТ мс ньн(с;! ми t IITA 11 I. ð H ()0, ц>!1и.;<ми..! Hтх,(ь! 1.!1 B мОмг liT 0;l ll РсверсирÎвание движения измсрIITcë!>ИО- го зонда происходит В момент Времен(! 11!! фиг. 2 б лля наглядности покязяно прохожiettttc акустического )i Я М ll, I iò>>;11)! С111 и ЗЛЯ f13 Г! P И С М! I I>I i11>(.!011 P(образоватсля, cBi!33ttttof с измене 3исм коэффициента погло(пения акустического ур СИ Гиа, 13 В СP(. ;1С, С \ BC 1 Hit< I I lf CÌ НЯ НЬСЗОэлементах налипшего слоя, я также со стар ltffcì пьсзонрсобрязовятслсй 1!ли 11зменсннсм ямнлитулы с гс(и ряторя 1-1 (фиг. б), Вр< мя срабатывания лискрими!!яторя.20 ис изме!!ястся. ЭТО хоро (о Bll;illo 1,3 эпк)ры 23, I I(ll<)!« l t В С!УЧ И < М(III>Ill(IIIISI (ИГ!!!IЛЯ НЯ IIPIIC>IHOiht 11 > o I I P <. o () Р и 3 О В Я f (. t c . Л н (1.1 0 Г и l !! ы и 7 (!) (1) с1 т бул< т 1!яб..(!Оля!3>ся и при увслич(IIHH сигна13. I 1pH лОСTII il<(I! HH изм(риТ(, it>lll)l м 30IIÄO× кр;!!(нс(о . и Вого полож IIIIH работа левого р(ги(трируlollH<го преобразователя происхол!ГГ tí3.I<)ãè ltlo. В эт<гм слу гяс будет экраниpoit;!Ti якусти иский путь к полукольцам, ВИ3 f !etc к 7, llа В!>!ход которого полкл)очсн усилите,н,-лет(кт<)р 16, а затем к 6, под35 ключен1и)му ня Вход усилителя-детектора 15. Сигнал ня опрокидывание триггера управления в данном случае будет вырабатываться пороговым дискриминатором 19. Таким образом, применение приемных 40 ш.езопреобразователей в виде двух Вкл к)чеHHbtx акустически параллельно пьезоэлементов с описанным электрическим соединением со входами триггера управления, выгодно отличает предлагаемый вискозимстр от прототипа тем, что позволяет повысить точность измерений в случае таких неблагоприятных условий работы, как изменение коэффициента поглощения акустического сигна13 в среде, налипание на пьезопреобразователях, старение пьезоэлементов, изменение напряжения генератора регистрирующего преобразователя и т. л. Все это значительно расширяет сферу применения вискозиметра в промышленных условиях в случае его использования для контроля среды, находящейся при высоких температурах и давлениях. При этом значительно упрощается электронная схема устройства, что облегчает эксплуатацию вискозиметра. 661300 Формула изобретения Вискозиметр, содержащий возбуждающую и измерительную схемы с триггером управления, четырьмя усилителями-детекторами и двумя пороговыми дискриминаторами, имеющими по два входа, измерительный преобразователь, включающий измерительный зонд с прикрепленным к нему акустическим экраном, выполненным в виде пластинки, акустические регистрирующие преобразователи, состоящие из генератора, двух пьезоэлектрических излучателей и приемных пьезопреобразователей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, приемные пьезопреобразователи выполнены в виде двух включенных акустически параллельно,пьезоэлементов в форме полуд оков, электрические выходы которых соединены со входами триггера управления через усилители-детекторы с разными коэффициентами усиления, и пороговые дискриминаторы, подключенные на выходы последних, при этом акустический экран регистрирующих преобразователей расположен в одной плоскости с приемными пьезопреобразователями, а площадь экрана не превышает площадь каждого полудиска. 10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР,заявка № 2312195/24, кл. G 01 N 11/16, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР, заявка № 2149462/25, кл. G 01 N 11/16, 1975. 3. Авторское свидетельство СССР, заявка № 2401379/25, кл. G Ol N 11/16, 1976. Фг Составитель В. Вощанкин Редактор А. Абрамов Техред О. Луговая Корректор М. Пожо Заказ 2428!38 Тираж 1089 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал П П П «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4
