Способ измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов и устройство для его реализации
ОП ИСАНИЕ
И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень ¹ 22 Дата опубликования описания 15. 06 . 82 {5I)M. Кл. G 01 N 11/00 ВвударстеннныИ квмнтет СССР ао делам нзн0ретеннй н открытнй {53) УДК У2.1З7 (088. 8) (72) Авторы, изобретения М.М.Анисимов и A.Ñ.Ëàãóíoâ Всесоюзный заочный машиностроительный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ и с с- д щ) Изобретение относится к физико:химическим измерениям и может быть использовано в приборостроении, электронной, химической, часовой промышленности, а также в практике научных исследований. Известен способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов 11), включающий.вращение магнита относительно неподвижной камеры с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл действует вращающий момент, определяющий по углу закручивания кварцевой нити, на которой подвешена камера. Коэффициент вращательной вязкости определяют по формуле де „ - коэффициент вращательной вязкости; M — вращающий момент; uu - угловая скорость вращения магнитного гюля С - постоянная кручения кварцевой нити; î угол закручивания нити без вращения магнитного поля (нулевое положение); d — угол закручивания нити при вращении магнитного поля, Однако данный способ не устранятo ет влияния граничных эффектов ввиду малого объема исследуемого вещества (капилляр), имеются конструктивные трудности подвеса камеры с жидким кристаллом на кварцевой нити. Кон15 вективные потоки воздуха при термостатировании, вибрации при вращении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухуд2О шают чувствительность и затрудняют процесс измерения. Ограничен диапазон угловых скоростей вращения магнита, так как вследствие неоднородности магнитного lloflR H отступ 935747 лений от осевой симметрии в форме камеры при определенных скоростях вращения магнита возможны враща" тельные качения камеры; имеются трудности в определении нулевого 5 положения угла закручивания нити в результате его смещения в сторону вращения магнита относительно поло" жения в покоящемся магните. Наиболее близким к изобретению 10 . является способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов (2 J, включающий вращение магнита относительно неподвижно закрепленной камеры С находящимся 15 в ней исследуемым кристаллом, че рез которую пропускают ультразвуко-. вые импульсы в плоскосТи, перпенди- кулярной оси вращения магнита. Принятые импульсы детектируют, усиливают и определяют сдвиг фаз между вектором магнитной. индукции и директором посредством регистрации отметок направления вектора магнитной индукции и экстремальных амплитуд ультразвуковых импульсов. Способ осуществляют устройством для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащим магнит с возможностью вра- З0 щения, камеру для исследуемого материала, расположенную между полюсами магнита, передающую систему в ви:де генератора ультразвуковых импульсов и пьезометров, а также измеритель, регистрирующий прибор и датчик отметок направления магнитного поля. Малая величина анизотропии акустических параметров жидких кристаллов приводит к низкой точности определения вращательной вязкости. На точность измерения оказывает также отрицательное. влияние нестабильность амплитудных характеристик генератора и усилителя. При определении температурной зависимости коэффициента вращательной вязкости необходимы дополнительные регулировки так как при изменении температуры сильно меняется коэфициент поглощения ультразвука. Известный способ обладает повышенной сложностью ввиду большого количества используемых приемов. Целью изобретения является повышение точности и упрощенИе процесса измерений. Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему вращение магнита относительно неподвижно закрепленной камеры с находящимся в ней жидким кристаллом и определение сдвига фаз между вектором магнитной индукции и директором исследуемого жидкого кристалла, направление директора определяют по диэлектрической проницаемости жидкого кристалла в плоскости вращения магнита. 8 устройстве для реализации способа, содержащем магнит, установленный на платформе C возможностью вращения, расположенную е зазоре между его полюсами камеру для исследуемого жидкого кристалла, передающую систему, связанную с измерителем, на выходе которого включен регистрирующий прибор, соединенный с датчиком отметок направления магнитного поля, передающая система выполнена в виде .конденсатора, плоскости пластин которого перпендикулярны плоскости вращения магнита ° При вращении директора жидкого кристалла внешним магнитным полем величина диэлектрической проницаемости меняется, достигая экстреM8flbHblx значений. Наличие вращательной вязкости приводит к тому, что экстремальные значения диэлектричес- кой проницаемости отстают по времени от вектора магнитной. индукции. Регистрируя отметки направления век- тора магнитной индукции и экстремальные значения диэлектрической проницаемости, посредством измере0 ния емкости конденсатора можно определить сдвиг фаз g между директором и вектором магнитной индукции, определяющий коэффициент вращательной вязкости. Коэффициент вращательной вязкости определяется по формуле 1. h_#_B sin2Q 5 ? ®ря. где AX- анизотропия диамагнитной восприимчивости; В - индукция магнитного поля; Q - сдвиг фаз между вектором магнитного поля и директором; ,4 — магнитная проницаемость. На чертеже изображена схема устройства, реализующего предложенный способ. 935747 В неподвижно укрепленную между полюсами постоянного магнита 1 камеру 2, заполненную жидким кристаллом .3, помещен конденсатор 4. Пластины конденсатора соединены с измерителем 5 емкости, на выходе которого включен регистрирующий прибор 6, связанный с датчиком отметок направления магнитного поля 7. Устройство работает следующим образом. Вращение магнита 1 вызывает периодическое изменение емкости конденсатора 4, в зазоре которого расположен жидкий кристалл 3. Переменное напряжение, пропорциональное изменению емкости, с измерителя 5 поступает на регистрирующий прибор 6, куда также подаются отметки с датчика отметок направления магнитного поля 7. Фазовый сдвиг 9 между директором и вектором магнитной индукции определяется сдвигом менарду экстремальными значениями регистрируемого напряже" ния и отметками напряжения вектора магнитнОй индукции. Постоянный магнит индукцией 3 кГс установлен на платформу установки для проверки гироприборов УПГ-56. В неподвижную камеру, заполненную жидким крис- Зв i таллом ИББА, установлен конденсатор, состоящий из двух пластин емкостью ! 15 пФ. Пластины конденсатора соединяются с мостом переменного тока Р577 (тип. ИИЕ), на выходе которого Зй включается самописец Н339, на который также подаются отметки направления с контактного датчика. Технико-экономический эффект от внедрения изобретения заключается в 4В повышении точности измерений, кбторая достигается тем, что о наяравлении директора жидкого кристалла судят по его диэлектрической проницаемости, величина анизотропии которой 43 больше анизотропии акустических параметров. Кроме того, сведено к минимуму количество используемых приемов, что упрощает процесс измерений. Формула изобретения 1. Способ измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, заключающийся во вращении магнита относительно неподвижно закрепленной камеры с находящимся в ней жидким кристаллом и определении сдвига фаз между вектором магнитной индукции и директором исследуемого жидкого кристалла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения процесса измерений,.направление директора определяют по диэлектрической проницаемости жидкого кристалла в .плоскости вращения магнита, .2 ° Устройство для реализации способа измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащее магн т, установленный. на платформе,с возможностью вращения, расположенную в зазоре между его полюсами камеру для исследуемого жидкого кристалла, передающую систему, связанную с измерителем, на выходе которого включен регистрирующий прибор, соединенный с датчиком отметок направления магнитного поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, передающая система выполнена в виде конденсатора, плоскости пластин которого перпендикулярны плоскости вра" щения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Prost 1., 6азрагдепМ1. "Phys. ett" 36A, N 3 1971, с. 245"246. 2. Авторское свидетельство СССР М 731355,кл. G 01 N 11/00 1978 (прототип) . 935747 Составитель В.Филатова Редактор M.Ïåòðoâà Техред Т. Маточка Корректор М.Демчик Заказ 4196/42 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
