Ротационный вискозиметр

 

Союз Советских

Социалистических . Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 03. 81 (21) 3259317/18-25 с присоединением заявки № (23}Приоритет

Опубликовано 23. 09. 82. Бюллетень № 35

l (51)N. Кл.

G 01 И 11/14

Рвударетаиный квинтет

СССР ио дилан изабрвтеннй и открытиЯ 5З К 532.. 13(088.8) v

Дата опубликования описания 25. 09. 82

А.П. Колесниченко, H.Н. Курочка, Ю.С. Рус и Б.П. Соустин (72) Авторы изобретения

Красноярский политехнический институт и К государственный медицинский инстит (71). Заявители (54 ) ротСщИОННЫй ВИСКОЗИИЕтр

Изобретение относится к измерению реологических характеристик жидких сред, в частности вязкости крови, и может быть использовано при исследовании реологических параметров других биологических жидкостей.

Известно устройство измерения вязкости крови, в котором вращающаяся роторная насадка помещена в свободноплавающий цилиндр с эталонной жидкостью, полость между неподвижным и свободноплавающим цилиндрами заполнена исследуемой кровью. Измерение вязкости производится путем измере-, ния скорости вращения свободноплаваю". щего цилиндра (11.

Однако в этом устройстве время измерения велико (за время измерения могут измениться реологические свойства крови), необходимо также иметь 20 дополнительную жидкость с известной неизменной вязкостью. Кроме того, оно обладает низкой точностью измерения и отсутствием термостабилиза ции.

Известно также устройство для измерения вязкости жидкости с термостабилизацией, роторная насадка которого вращается от двигателя постоян" ного тока. Измерение вязКости производится путем измерения скорости вращения роторной насадки с помощью систем зубчатых колес (2 1.

Однако при этом точность измерения оказывается невысокой.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электродвигатель постоянного тока с роторной насадкой в виде цилиндра, подключенный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему управляемый вход, тахогенератор и индикатор. Измерение вязкости производится путем измерения разности между эталонным напряжением и напряжением тахогенератора и преобразованием этой разности в угол поворота допол581

3 960 нительного двигателя, изменяющего сопротивление резистора (следовательно, и ток якоря) до устранения разности напряжений. Отсчет вязкости производится по углу поворота резистора, который одновременно является индикатором (3 3.

Однако известное устройство является сложным. Кроме того, при измерении вязкости жидкости, в частности крови, в очень малых объемах, дополнительная нагрузка на вал двигателя в виде тахогенератора снижает точность измерения, к тому же, при различных скоростях сдвига, между показанием прибора и реальной вязкостью существует нелинейная зависимость.

Цель изобретения - повышение точности измерения, стабилизация скорости сдвига и упрощение измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электрсдвигатель постоянного тока с роторной насадкой в виде цилиндра, подклю ченный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему управляющий овход, и индикатор, дополнительно введены преобразователь и сумматор, причем выход резистора подключен к входу преобразователя и к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника стаби,лизированного напряжения, а выход соединен с управляющим входом источника стабилизированного напряжения, при этом выход преобразователя соединен со входом индикатора.

На чертеже представлена структурная Схема ротационного вискозиметра.

Электродвигатель 1 с роторной насадкой в виде цилиндра, помещенной в исследуемую жидкость в термостате, соединен с источником 2 стабилизированного напряжения через резистор 3 с заземленным концом.

Источник 2 стабилизированного напряжения имеет управляемый вход 4.

Сумматор 5 выходом соединен с управляемым входом 4 источника 2 стабилизированного напряжения, а входами - с резистором 3 и выходом источника 2 стабилизированного напряжения. Преобразователь 6 выходом соединен с индикатором 7, а входомс резистором 3.

В качестве преобразователя 6 удобнее всего использовать опера-

4 ционный усилитель в интегральном исполнении, в качестве индикатора 7;цифровой вольтметр с количеством знаков, определяемых заданной точностью измерения, также на интегральных микросхемах. Сумматор 5 вы-, полнен также на операционном усилителе.

Устройство работает следующим об1о разом.

При подаче напряжения на двигатель

1 скорость вращения вала определяет ся величиной напряжения и моментом, создаваемым вязкостью исследуемой

>s жидкости. Этот. момент уравновешивается моментом двигателя, который при неизменном магнитном потоке возбуждения определяется током через двигатель И =С„Д,, где С - коэф2О фициент пропорциональности. Измерив ток двигателя 1 (падение напряжения через резистор 3) и преобразовав его, можно судить о моменте двигателя, следовательно, о вязкости жидкости.

2 Перед началом измерения для исключения погрешности измерения устанавливают в нулевое положение индикатор 7 при непогруженном в жидкость вращающемся двигателе. Приложенное з к двигателю 1 напряжение О уравновешивается падением напряжения на активном сопротивлении двигателя 1 и резистора 3 R и противо ЭДС, создаваемой скоростью вращения двигателя зз ж:0=3<>R 6åñî(где Ce - коэффициент пропорциональности; З,д, - ток двигателя}. Погружение роторной насадки в исследуемую жидкость вызывает увеличение тока двигателя, „вследствие

40 увеличения момента на валу, и, следовательно, уменьшение- скорости вращения вала. Для того, чтобы скорость вращения вала ю =(О-Лдвй)/Се оставалась неизменной необходимо увели45 чить напряжение, Сумматор 5 производит вычитание U-3*>R и в соответствующем.масштабе выдает сигнал на управляемый. вход 4 источника 2 стабилизированного напряжения, который увеличивает напряжение до полу чения первоначальной скорости. Требуемая стабилизируемая.скорость сдвига устанавливается изменением внутренних параметров сумматора 5.

Так как определение реологичесзз ких свойств биологических жидкостей связано с очень малыми объемами (не более 1 мл), то в качестве двигателя используют микродвигатели

5 9605 малой мощности (до 1 Вт), что определяет нецелесообразность подключения на вал двигателя датчиков скорости. Это же условие позволяет применять в качестве источника 2 ста" билизированного напряжения интегральную микросхему. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения"с очень высокой точностью. По- р грешность измерения определяется нестабильностью момента трения в подшипниках по одному обороту вращения и температурным изменениям резистора, что составляет доли процента. 1у

Индикатор имеет четыре-пять знаков.

Диапазон измерения скоростей сдвига не менее 1:500 со стабильностью на каждой скорости не менее 24.

При этом устройство оказывается очень простым, содержит лишь типовые элементы: двигатель, термостат с камерой и около десяти микросхем, при очень малом потреблении электроэнергии и минимальных размерах.

Формула изобретения

Ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электродвигатель постоянного тока с роторной насадкой !

81 б в виде цилиндра, подключенный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему. управляющий вход, и индикатор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, стабилизации скорости сдвига и упрощения измере" ний, в него дополнительно введены преобразователь и сумматор, причем выход резистора подключен к входу преобразователя и к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника стабилизированного.напряжения, а выход соединен с управляющим входом источника стабилизированного напряжения, при этом выход преобразователя соединен, со входом индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Захарченко В.Н. и др. Измерение вязкости крови вискозиметром со свободноплавающим цилиндром."Лабораторное дело", И., "Иедицина", 1971 N 11, с. 662-664.

2. Авторское свидетельство СССР и 200309, кл. С 01 и 11/14, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР и 241096, кл. G 01 и 11/14, 1969 (прототип).

960581

Подписное

Заказ 7250 7 Тираж 7

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель В. Алексеев

Редактор Л. Филиппова ТехредЛ. Пекарь Ко ректор Е. Рошко