Компенсационный ротационный вискозиметр

 

/ г(ая б." от д

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >702269

Союз Советски к

Социапистичесиик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)M. Кл.

G 01 N 11/14 (22) Заявлено 20.07.77 (21) 2509362/1825 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 05.1 2.79. Бюллетень М 45

ВеуднретненнМ ке1ннтет

СССР не аннам нэебретеннй н нтнрытнй (53) УНК548.1З7 (088.8) Дата опубликования описания 07.12.79 (72) Авторы изобретения О, И; 1уторов, Н. Г. Домостроева н Ге П, Коноплева (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РОТАЦИОННЫЙ ИИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к вискозвметрам, в частности, к ротационным внскозиметрам., Известен ротапионный внскозиметр, содержащий подвижный цклаадр, электродви3 гатель для вращения цилиндра, термостат . и устройство для измерения крутящего момента. Цепь szops с последовательно вклокоченным в нве резистором и реостатом н обмотка возбуждения электродвигателя соединены с источником стабилизированного напряжения, выход которого подклкиен на блок сравнении (11.

Вискозимвтр не обеспечивает широкого диапазона измерений:

Известен также компенсационный рота« ционный внскоэнметр, содержащий электродвигатель со, стабилизированным числом,оборотов, связанный перез редуктор со сто щ лешнипей, на которой установлен сосуд с

„анализируемой средой, а внутри этого сосуда распопожен цилиндр, укрепленный на валу, и схему ретттстрации 2).

Прибор не обеспечивает достаточной точности измерений.

Ueab предлагаемого изобретения - повышение точности н расширение динамического диапазона измерений внокоэнмвтРа, Для атого в компенсационный ротационный вкскознметр, содержащий электродвигатель со стабилизированным числом оборотов, связанный через редуктор со. столешницей, на которой установлен сосуд и исследуемой жидкостью, а внутри этого сосуда расположен цилиндр, yzpemленный на валу, дополнительно введен ав тогенератор н эпвктромагнйт, у полюсов: которого помещена рамка с сигнальной н исполнительной обмотками, при атом снг нальная обмотка через последовательно совдинвнныв усилитель низкой частоты к фазовый детектор подключена ко входу усилителя постоянного тока, а его выход нагружен на последовательно включенные исполнитвльнуто обмотку и коммуптрувмый резистор, связанный со входом обраэцо.;

3 7022 вого вольтметра, причем автогенератор через фазовращатель связан со вторым входом фазового детектора, а через модулятор подключен к обмотке электромагнита. 5

В. предлагаемом устройстве момент вращения М ар алиндра всегда пропорционален вязкости исследуемой жидкости ) и компенсируется противодейстэующим моментом Мир, который пропорпионален падению напряжения на коммутируемом резисторе. Это напряжение регистрируетса вбразповым пифровым или аналоговым вольтметром.

Так как погрешность измерения вязкостФ, в основном, определяется погрешностью регистрирующего прибора, то воз:можность применения цифрового вольтметра в совокупности с предлагаемой схемой вискозиметра позволяет повысить точ .2О ность. измерения при одновременном расширении динамического диапазона по вязкости е " ФункйиональЫая схема предлагаемого

Ю 25 устройства изображена на чертеже.

Вискозиметр включает в себя следующие узлы: електромажит 1, рамку 2 с сигнальной 3 и исполнительной 4 обмотками, усилитель 5 низкой частоты, фазовый детектор 6, усилитель 7, постояннозо го йока, модулятор 8, коммутируемый резистор О, образцовый цифровой или аналоговый вольтметр 10, автогенератор 11, пили 12, сосуд 13 с исследуемой жидкостью, столешнипу 14, фазовращатель

33

15„sin 16, редуктор 17, электродвигатель 18, систему 19 стабилизации ско- рости вращения електродвигателя, подшипники 2О и 21.На валу 16 свободно вращающемся в

;подшипниках 20 и 21, закреплена рамка с двумя обмоткамн, одна as которых (сагнальная) 3 через усилитель 5 низкой частоты и фазовый детектор 6 подключена ко входу усилителя 7 постоянного тока, а выход последнего нагружен на последова тельно соединенные коммутируемый резистор 9 а исюлнительную обмотку 4. Элек одвигатель 18 со схемой 19 стабилизапии скорости вращения через редуктор

17 приводит во вращение столешницу 14, на которой установлен .сосуд 13 с исследуемой жидкостью. Соосно с этим сосу,дом расположен пилиндр 12, механически связанный с валом.

Автогенератор 11 через фазовращатель

15 подключен ко второму входу фазового

69 ф детектора, а через модулятор 8 подсоедИнен к обмотке электромагнита 1.

Устройство работает следующим образом:

Электродвигатель 18 со схемой 19 стабилизации скорости вращения через ре дуктор 17 приводит во вращение столешницу 14, на которой установлен цилиндрический сосуд 13 с исследуемой жидкостью. В результате сйепления пилиндра 1 2 сиссле емой

I жидкостью возникает моментвращения (., стремящийся повернуть рамку, находящуюсяв магнитном поле злектромагнита 1.

Магнитный поток злектромагнита 1 имеет постоянную составляккцую 9 и переменную составляющую ф„„частота которой опред еляется автогенератором 11. Автогенератор

12 через фазовращатель 15 подключен с одному из входов фазового детектора 6 и через модулятор 8 к обмотке злектромажита 1.

В поле злектромагнита, полная магнитная индукции " " . которого может быть представлена выражением;

В=ВО+В в аt

В сигнальной обмотке наводится напряжение где Q - угловая частота автогенератора 11;

В - постоянная составляющаи маг нитной индукции;

Я - амплитуда переменной составляющей индукциир д число витков сигнальной обмотки;

- площадь рамки;

g. - угол между направлением магнитного патока и плоскостью рамки в

Это напряжение Я усиливается усилителем 5 низкой частоты и поступает на один их входов фазового детектора 6 на второй вход которого через фазовращатель 15 подается опорное напряжение автогенератора 11.

На выходе фазового детектора 6 вырабатывается напряжение, которое усилива,ется усилитечем 7 постоянного тока, и через коммутируемый резистор 9 воздей-. ствует на исполнителы ую обмо zy 4. Ток йс юлнительной обмотки 3 создает магнитный поток, который, взаимодействуя с постоянной составляющей мч щтного

5 702269 поТоКа ФО = о9ОО58ртремится удержать рамку в исходном состоянии.

При изменении вязкости >g, пропорпионально изменяется 5(и 8 оставаясь все

l время малым по абсолютной величине. В замкнутой системе рвгули рования момент вращения (g --p(),обусловленный сцеплением стенок цилиндра 1 2 с исследуемой жидкостью, непрерывно компенсируется противодействующим моментом рамки с то ком:

Ь ир б В Ч бсО5О (5 j.

Решая совместно М и М р атиоситель получаем

М 1,15 д„-, > 4-ecos6

»" вмж

».» 3 % эсоь е, (»), где \Я - число витков исполнительной

20 обмотки;

gq t1) - коэффипиенты, которые определяютси конструктивными особенностями прибора;

0 gb) напвяжение, поступающее на вход цифрового вольтметра; »(, - помийальное значение комму).). тируемого резистора;

)- К нчК ()дКют ) ток в З0

K исполнительной обмотке;

К, „ч,Кфд,К,,ш коэффипивнты усиления

Тпервдачи ) усилителя низкой. частоты, фазового детектора и усилители постоянного тока со ответственно.

При соответствующем подборе номиналов резистора Як шкала образцового вольтметра будет отградуирована в единицах, 40 вязкости»

Коммутируя резисторы, связанные между( (и

СОбой РООтиошеннеМt Ф4 )))О(,(,= 1оЯ,)-)=40оЯ мои(а(О в широких пределах измерять вязкость исследуемой жидкости.

При достаточно большом усилении сиг( нала на 0(встоянном и на перемвипоМ токе, а также благодаря наличию глубокой

Отрнпатель кОй ОбратнОй сВЯзи В предлага 50 емой системе автоматического регулирования нестабильность коэффициентов усилениЯ К yHg К з)(г и К (), )д На точ ность измерения вязкости q сущест» венного влияния не оказывает, Если угол

9 не превышает 10О, то погрешность от нелинейности шкалы в рассматриваемом ротапионном вискозиметре

Ье должна превышать 0,5%.

Однако„эта соста(вляющая погрешность является систематической и при необходимости может быть учтена.

Как показал анализ погрешностей, в макете устройства жучайная составляю пая б не превышает 0,1 + 0,15%.

Так как чувствительность Обычного четырвхразрядного Пифрового вольтметра с Олев, чвм на два йорядка выше чувстви твльности стрелочных индикаторов, то во столько же )аэ. расширяется и динамичес( кий диапазон предлагаемого вискозиметра.

Таким образом, в, предлагаемом ьиско- зимвтрв значительно повышается точность измерения вязкости при одновременном расширении его динамического диапазона., Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Компенсационный ротационныа Вискози- ме тр; содержащий электродвигатель со .стабилизированным числом оборотов, свя- . занный через редуктор со столешницей,на которой установлен сосуд с анализируемой средой, а внутри этого сосуда расиоложен лнлиндр, укрепленный на валу, о т л ич а ю шийся твм, что, с цепью повышения то ..ности и расширения динамичес- кого диапазона измерений, он снабжен ав тогенератором и электромагнитом, у полю ,сов которого помещена рамка с сигкаль ной и исполнительной обмотками, при атом сигнальная обмотка через последовательно соединенныв усилитель низкой частоты и фазовый детектор подключена ко входу усилителя постоянного тока, а вго выход нагружен на последовательно включенные исполнительную обмотку и коммутируемый резистор, связанный со входом Образцового вольтметра, причем автогвнера тор через фазовращатель связан со вторым входом фазового детектора, а через модулятор подключен к обмотке электро-. магнита.

Источники информ апии, прииятые во внимание при акспертизв

1. Авторское свидетельство СССР и 241096, кл. 6 01 ((11/14, 1969, . 2, Патент Швейцарии N 474055, кл. 5 01 И 11/14, онублик. 1969.

702269 Составитель В. Вощанкин

Редактор Б, Павлов Техред Н,-Kовaлeва Корректор В. сутяга

Закае 7579/40 Тираж 1073 Поднисное

МНИИПИ Госудирстзенного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 1