СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК G01N11/10 G01N22/00 

Описание патента на изобретение RU2180438C2

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к аэрогидродинамическим устройствам для определения вязкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей.

Известен вибрационный способ определения вязкости (см. Соловьев А.Н., Каплун А.Б. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. - Новосибирск.: Наука, 1970). Сущность данного способа заключается в том что в исследуемую жидкость погружается плоская тонкая пластинка (шарик или другое тело) и приводится в колебательное движение за счет внешней гармонической силы. Параметры колебаний: амплитуда, частота и сдвиг фаз между колебаниями тела и колебаниями внешней возбуждающей силы - будут зависеть от вязкости исследуемой среды.

Недостатком способа является наличие контакта чувствительного элемента с контролируемой средой, что приводит к неработоспособности в среде с механическими включениями.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бесконтактный способ определения вязкости и реализующее его устройство на цилиндрическом объемном резонаторе (ЦОР) (см. А.С. СССР 1062567. Мордасов М.М., Дмитриев Д. А. , Гализдра В.И. Устройство для измерения вязкости. БИ 47. 1983 г.), заключающийся в том, что силовое воздействие струи газа на поверхность жидкости вызывает деформацию ее поверхности, при этом функция изменения этой деформации несет информацию о вязкости. Зона взаимодействия струи газа и поверхности жидкости помещена в стоячее электромагнитное (ЭМ) поле ЦОР типа Е010. Так как электрическое поле не постоянно по радиусу резонатора, то наличие следа на поверхности жидкости в неравномерном электрическом поле приведет к изменению амплитуды тока СВЧ в приемной петле с частотой автоколебаний жидкости.

Недостатком прототипа является снижение точности из-за того, что форма колеблющейся жидкости является в общем случае недетерминированной, в частности за счет непостоянства расхода газа возможен срыв автоколебаний.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения вязкости жидкости.

Сущность предлагаемого способа определения вязкости жидкости состоит в том, что импульсно воздействуют струей газа на деформирующуюся от взаимодействия поверхность жидкости, причем временная зависимость формы поверхности жидкости несет информацию об измеряемой вязкости жидкости, помещенной в зону взаимодействия с резонансным полем колебания типа Е010, при этом зона взаимодействия располагается в максимуме Е-поля. Отличительная особенность предлагаемого способа измерения вязкости состоит в том, что вместо непрерывной струи газа подаются короткие пневмоимпульсы, длительность которых меньше периода автоколебаний импульсов в устройстве и способе, описанном в А. С. 106256, или амплитуда импульсов газа должна быть меньше критической, при которой исключаются автоколебания поверхности жидкости. Измеряют длительность переходного процесса свободных колебаний поверхности жидкости, пропорциональную величине измеряемой вязкости, за счет измерения времени между двумя стационарными состояниями поверхности жидкости, которые индицируются по резонансу СВЧ-колебаний.

На чертеже представлена схема устройства, реализующая данный способ. Устройство состоит из ЦОР 1, в котором имеются неизлучающие вырезы для поступления исследуемой жидкости 2, металлическая струйная трубка 3, которая выполняет роль возбуждающего штыря колебания Е010, приемной петли 4 (плоскость раскрыва перпендикулярна плоскости чертежа), амплитудного детектора (АД) 5, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, микропроцессора 7, один управляющий выход которого соединен с информационным входом генератора пневмоимпульсов 8, а другой - со входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9, а также перестраиваемого по частоте генератора СВЧ 10 и поплавка 11 для создания фиксированного уровня исследуемой жидкости в ЦОР.

Устройство работает следующим образом. Измерения начинаются с момента фиксации резонанса колебания Е010 ЦОР 1 при горизонтальном расположении исследуемой жидкости. С этой целью микропроцессор 7 формирует код Ni= Nmin-Nmax, который через первый управляющий выход по средствам ЦАП 9 управляет перестройкой частоты генератора СВЧ 10: частота генератора изменяется от fmin до fmax. В момент резонанса колебания E010 сигнал через приемную петлю 4, АД 5 и АЦП 6 поступает на информационный вход микропроцессора 7, перестройка частоты генератора СВЧ 10 прекращается, т.к. частота генератора СВЧ равна fрез, что соответствует коду N1 микропроцессора 7. После фиксации резонанса колебания Е010 микропроцессор 7 на втором управляющем выходе устанавливает сигнал, который активизирует генератор пневмоимпульсов, в результате чего струя газа в течение короткого промежутка времени воздействует на поверхность исследуемой жидкости, вызывая ее деформацию, и, как следствие, происходит изменение резонансной частоты измерительной системы (ЦОР + исследуемая жидкость), микропроцессор 7 начинает отсчет времени переходного процесса tпп. Как только затухают поверхностные возмущения жидкости и резонансная частота системы fрез принимает прежнее значение, отсчет времени tпп прекращается. Устройство индикации конца переходного процесса выдает сигнал tпп как меры вязкости и сигнал на управление пневмогенератором 8 о формировании следующего пневмоимпульса.

Т. о. предложенное устройство позволяет измерять вязкость жидкостей по времени переходного процесса при однократной настройке генератора СВЧ на fрез, вызывая деформацию поверхности жидкости кратковременной струей газа и замеряя время переходного процесса от начала агрессии струи газа до установления прежнего значения fрез, при этом импульсное кратковременное силовое воздействие по сравнению с непрерывным силовым воздействием требует значительно меньшей энергии информативного воздействия. В предлагаемых способе и устройстве осуществляются автоматическая компенсация нестабильности уровня жидкости, которая в прототипе может привести к срыву автоколебаний, и автоматическая компенсация вариации диэлектрической проницаемости среды.

Похожие патенты RU2180438C2

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ 1999
  • Суслин М.А.
  • Кузьменко О.Ю.
  • Дмитриев Д.А.
RU2179713C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ И ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ 1999
  • Суслин М.А.
  • Кузьменко О.Ю.
  • Дмитриев Д.А.
  • Макаров В.С.
RU2171978C2
СВЧ - СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВЛАГИ И СТЕПЕНИ ЕЕ ЗАСОЛЕННОСТИ В ЖИДКИХ СРЕДАХ 2002
  • Суслин М.А.
RU2244293C2
РОТАЦИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ 2002
  • Суслин М.А.
  • Дмитриев Д.А.
RU2244285C2
СВЧ-СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ПРОЦЕНТНОГО СОДЕРЖАНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАЩИХ ПРИСАДОК В ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДАХ И ТОПЛИВАХ 2004
  • Суслин Михаил Алексеевич
RU2287806C2
СПОСОБ ПЕРЕСТРОЙКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ОБЪЕМНОГО РЕЗОНАТОРА С КОЛЕБАНИЕМ E 2002
  • Дмитриев Д.А.
RU2231178C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ТОПЛИВ 2011
  • Прищепенко Владислав Юрьевич
  • Суслин Михаил Алексеевич
  • Грачев Денис Олегович
  • Степанков Игорь Александрович
RU2488807C2
СВЧ-СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСАЖДЕННОЙ ВЛАГИ В ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДАХ 2010
  • Суслин Михаил Алексеевич
  • Шаталов Александр Леонидович
RU2451929C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЖИДКОСТИ 2001
  • Дмитриев Д.А.
  • Чернышов В.Н.
  • Суслин М.А.
  • Топильский А.В.
RU2192646C1
ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМЫЙ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ АТТЕНЮАТОР 1998
  • Милосердов И.В.
  • Дмитриев Д.А.
  • Суслин М.А.
  • Мачнев В.Ю.
RU2168812C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Использование: в различных отраслях промышленности при контроле состава и свойств жидкостей. Сущность: способ определения вязкости заключается в воздействии струи газа на деформирующуюся от взаимодействия поверхность. Жидкость помещена в максимум Е-поля резонансного колебания типа Е010 цилиндрического объемного резонатора, а струю газа подают короткими пневмоимпульсами. О вязкости судят по длительности переходного процесса tпп свободных колебаний поверхности жидкости, tпп - время между двумя стационарными состояниями поверхности жидкости. Устройство для определения вязкости содержит цилиндрический объемный резонатор, генератор СВЧ, струйную трубку, приемную петлю, амплитудный детектор, поплавок. Технический результат: повышение точности измерения вязкости жидкости. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 180 438 C2

1. Способ определения вязкости жидких сред путем воздействия струи газа на деформирующуюся от взаимодействия поверхность жидкости, причем временная зависимость формы поверхности жидкости несет информацию об измеряемой вязкости жидкости, помещенной в максимум Е-поля резонансного колебания типа Е010 цилиндрического объемного резонатора, отличающийся тем, что струю газа подают короткими пневмо-импульсами, длительность которых меньше периода автоколебаний жидкости и амплитуда меньше критической, при которой исключаются автоколебания поверхности, измеряют длительность переходного процесса tпп свободных колебаний поверхности жидкости, пропорциональное величине измеряемой вязкости, за счет измерения времени между двумя стационарными состояниями поверхности жидкости по индикации резонанса СВЧ колебаний. 2. Устройство для определения вязкости жидких сред, содержащее цилиндрический объемный резонатор с неизлучающими вырезами для поступления исследуемой жидкости, генератор СВЧ, струйную трубку, она же выполняет роль питающего штыря для возбуждения колебания Е010, соединенную с выходом СВЧ генератора, приемную петлю, соединенную с амплитудным детектором, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя поплавок для создания фиксированного уровня исследуемой жидкости, аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с информационным входом микропроцессора, первый управляющий выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а второй - к информационному входу генератора пневмоимпульсов, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом перестраиваемого по частоте генератора СВЧ.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2180438C2

Устройство для измерения вязкости 1982
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Дмитриев Дмитрий Александрович
  • Гализдра Владимир Иванович
SU1062567A1
Устройство для измерения вязкости 1987
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Гализдра Владимир Иванович
  • Дмитриев Дмитрий Александрович
SU1430828A1
Устройство для измерения вязкости 1985
  • Мордасов Михаил Михайлович
  • Гализдра Владимир Иванович
SU1260747A1
US 5005401 A, 09.04.1991.

RU 2 180 438 C2

Авторы

Суслин М.А.

Кузьменко О.Ю.

Дмитриев Д.А.

Даты

2002-03-10Публикация

1999-07-07Подача