Ультраакустический вискозиметр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« 742764 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 230178 (21) 2572441/18-25 с присоединением заявки N9 (23) Приоритет—

Опубликовано 250680. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 30 ° 06 ° 80 р )м. к .

G 01 N 11/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 532. 137 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Парамонов, E. П. Тетерин и Н. Д. Чекунова

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (71) Заявитель (54 ) УЛЬТРААКУСТИЧЕСКИИ ВИСКОЗИМЕТР

Gh, о

Изобретение относится к области

Физико-химических измерений и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, где необходимо знание вязкости жидкостей и смесей.

В физико-химических измерениях используются вискозиметры для жидких сред (1), состоящие из штатива и трубки, с помещенным в нее стальным шариком, на трубке при помощи хомутов укреплены на определенном расстоянии друг от друга ультразвуковые датчики и регистрационной схемы. Определение вязкости основано на изме- 15 рении скорости падения тарированного шарика в жидкости по времени падения на известном фиксированном расстоянии. Однако произвольный выбор фиксируемого расстояния беэ учета уско- 20 ренного падения шарика на начальном участке траектории и конечные размеры датчиков, регистрирующих начало и конец прохождения фиксирсванного пути, существенно снижают точность on- 25 ределения вязкости.

Известно устройство измерения вязкости жидкостей (2), включающее измерительную камеру с исследуемой жидкостью, помещенный в нее поршень, пью 0 эопреобраэователь, генератор высокой частоты, приемник, состоящий из усилителя и детектс.ра, и частотомер.

Недостатком этого устройства является то, что необходимо отдельно измерять время падения поршня с и отдельно подсчитывать число импульсов пу соответствующих максимумам стоячей волны ультразвукового сигнала, распространяющегося по траектории движения поршня, и вычислять по формуле скорость падения поршня

Где G — скорость ультразвука;

n — число импульсов;

f — частота генератора непрерыв0 ных колебаний;

C — время падения поршня, соответствующее числу импуль-сов n., В связи с этим возникают ошибки измерения за счет ускоренного падения поршня на начальном участке траектории, т. к. выбирают для измерения произвольный участок кваэиравнэмерного падения поршня без всякого контроля, а также существенным недостатком

742764 является ограничение точности измерения. скорости падения за счет подсчета расстояний кратных А/2 на один импульс.

С целью понышения точности, чувствительности, сокращения времени измерения за счет использования эффекта

Доплера, в ультраакустический вискозиметр введены коммутатор, модулятор, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фильтр доплеронских частот, усилитель низкой частоты, дифференцирующий блок, причем коммутатор подключен к пьеэопреобразонателю, к модулятору, к генератору высокой частоты и к смесителю, соединенному двумя дополнительнымк входами с делителем часто- 15 ты генератора высокой частоты и моду-. лятором, а выходом с усилителем промежуточной частоты, соединенным с детектором, который через фильтр доплеровских частот и усилитель ниэ- 20 кой частоты соединен с частотомером, н торой вход которого подключен к генератору высокой частоты, а выход к дифференцирующему блоку, соединенному своим выходом с запирающим входом усилителя промежуточной частоты.

Иа фиг. 1 изображена функциональная схема ультраакустического нискоэиметра;на фиг.2 — диаграмма его работы.

30 ультраакуст иче с кий виско зиме тр имеет измерительную камеру 1 из немагнитного материала в форме цилиндра, измеряемую жидкость 2, падающий поршень 3, электромагнит 4, акус- 35 тический пьезопреобразователь 5, соединенный с коммутатором 6, подключенным входом к нысокостабильному генератору 7 непрерывных колебаний высокой частоты с частотой 7,5 мГц (с нестабильностью частоты не хуже 2 х х 10 7); управляемый вход коммутатора подключен к модулятору 8, а выход подсоединен к смесителю 9, имеющего два дополнительных входа, один из которых соединен с делителем частоты

45 генератора высокой частоты 7, а другой вход соединен с модулятором 8, отпирающим смеситель 9 на время прихода отраженного импульса; выход смесителя 9 подключен к усилителю промежуточ- 50 ной частоты 10 с ограничителем амплитуды (на частоте f 465 кГц с по, лосой, перекрывающйй диапазон изменения частот Доплера), вы::од которого подключен к частотному детектору 55

11, соединенного с фильтром 12, на:троенного на полосу ожкдае«ых час. от Доплера, соединенного с входом усилителя низкой частоты 13, выход которого соединен с одним из входов частотомера 14, подключенному к дифференцирующему блоку 15, запирающему вход усилителя промежуточной частоты

10 на время ускоренного падения поршня, то есть при нестабильности частоты Допплера (не хуже - -. «O- ), Описываемое устройство работает следующим образом.

Прямоугольные радиокмпульсы, формируемые н коммутаторе 6 прямоугольными нидеоимпульсамк модулятора 8 из непрерывных высокочастотных колебаний генератора высокой частоты 7, по. ступают на акустический пьезопреобраэователь 5, преобразуются в акустические импульсы, распространяющиеся в измеряемой жидкости 2 до торцовой поверхности падающего поршня 3, отражающиеся от нее и вновь поступающие на акустический пьезопреобразователь 5, где преобразуются в электрические импульсы с частотой заполнения (f + Гб), где f — несущая частота;

F 8 — частота Доплера, и подаются через коммутатор 6 на вход смесителя 9. На время формирования и излучения эондирукщего импульса нходы смесителя 9 заблокированы. Эти входы открынаются стробирующим импульсом модулятора 8 на время прихода отраженного импульса. B смесителе 9 формируется сигнал промежуточной частоты (f + Г8) из заполнения отраженного имйульса и опорного сигнала (f fä, ), снимаемого с делителя частоты генератора высокой час тоты 7, который усиливается и ограничивается усилителем промежуточной час тоты 10. Сформированный сигнал подается на частотный детектор 11, с кото. рого снимается сигнал„ изменяющийся с частотой ГЭ, проходящий через фильтр доплеровских частот 12, усиливается усилителем низкой частоты 13 и поступает на один из входов частотомера 14.

На второй вход частотомера 14 подается сигнал с частотой f<.

Динамическая вязкость связана с частотой Доплера следующим соотношением:

2М1п- Р:к) о <о

Ч=

oF где k — коэффициент,. зависящий от геометрических размеров камеры и поршня; плотность поршня;

П р — плотность измеряемой жидкосРж ти;

G — скорость ультразвука н измеряемой жидкости.

Частотомер измеряет отношение частот -ы частота f постоянная, поэтоFo о му при иэнестном масштабном коэффициенте Ао показания частотомера непосредственно отградуированы н единицах вязкости, чем достигается сокращение времени измерения. Повышение точности достигается измерением отношения час а тот с точностью † — 5 10 частото о мером ЧЗ-35. Ошибки измерения, связанные с неравномерностью падения поршня, исключаются применением дифференцирующего блока, включакще го усилитель промежуточной частоты при 3-х стабильных показаниях отношения час742764

Формул а и эо бре те н ия

ToT B Э-х первых разрядах, с точйостью +- 10 о

Ультраакустический вискоэиметр, содержащий измерительную камеру с исследуемой жидкостью, помещенный в нее поршень, пьеэопреобразователь, генератор высокой частоты, приемник, состоящий из усилителя и детектора, частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него дополнительно введены коммутатор, модулятор смеситель, фильтр допплеровских частот, усилитель низкой частоты, дифференцирующий блок, причем коммутатор своими входами подключен к пьезопреобразователю, модулятору и ге- нератору высокой частоты, а своим выходом — к смесителю, соединенному двумя своими входами с делителем частоты генератора высокой частоты и модулятором, а выходом — с усилителем промежуточной частоты, соединенным своим выходом с частотным де-. тектором, который через последовательно соединенные фильтр допплеровских частот и усилитель низкой частоты соединен с частотомером, второй вход которого подключен к генератору высокой частоты, а выход — к дифференцирукюцему блоку, соединенному своим выходом с запирающим входом усилителя промежуточной частоты.

It

Источники информации, приМятые во внимание при экспертизе

Р

1. Авторское свидетельство СССР

15 9 362229, кл. G 01 N 11/10, 1973.

2. Сб. ультразвуковая техника, вып. 4, статья Б. A. Белинского.;

С. A. Ходжаева, Е. В. Ергонуло. Методика измерения сдвиговой вязкости и

40 скорости ультразвука в жидкостях по

=чету импульсов. HHHMAtd 1965 (про тотип) .

742764

ЬВр

Мир ор

Фиа.2

Составитель Е. Маллер

Редактор Н. Катаманина Техред Н.Бабурка Корректор Ю. Макаренк о

Заказ 3453/38

Тираж 1019

Подписное

"Вм ахи..

ЦИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4