Вибрационный способ исследования жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01N11/16 

ВИВРАЦИОННЫП СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, включающий возбуждение колебаний на резона 1сной частоте зонда, погруженного в исследуемую жидкость, с постоянной амплитудой, измерение частоты и амплитуды возбуждающей силы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, амплитуду колебаний зонда устанавливают равной амплитуде, при которой достигается экстремальное значение резонансной частоты зонда в зависимости от амплитуды.колебаний.

Vj

СО

ч

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэрбано для определения физических свойств веществ, например вязкости, плотности, фазового состава растворо и расплавов, путем измерения парамет рой колебаний механической колебательной системы, взаимодействующей с исследуемьач веществом. : Известен способ измерения, заключаи5щийся в погружении в исследуемую среду рабочего органа, закрепленного на упругом элементе и колеблющегося в ней за счет внешней гармонической силы. При этом параметры колебаний амплитуда, частота, добротность колебательной системы, сдвиг Фаз между возбуждающей силой и амплитудой колебаний, а также декремент затухания .в случае свободных колебаний ) зависят от свойств .исследуемого вещества в частности от его вязкости. В случае малых значений вязкости измеряют амплитуду колебаний рабочего органа, погружённого в среду, при постоянной по величине возбуждающей силе, а в случае больших вязкостей при постоян ной амплитуде измеряют частоту колебаний рабочего органа при сдвиге фаз между силой и амплитудой Til.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ опре.деления физических свойст веществ вибрационным методом, включающий возбуждение колебаний на резонансе зонда, погруженного в исследуемую жидкость, с постоянной амплитудой, измерение частоты и амплитудам возбуждающей силы 2.

Основным недостатком указанных способов является искажение получаемйх результатов: вследствие проявле-НИН нелинейности упругих элементов.

Цель изобретения - повышение достоверности и точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что согласно вибрационному способу исследования жидкостей, включающему возбуждение колебаний на резонансной частоте з.онда, погруженного в исследуемую жидкость, с постоянной амплитудой, измерение частоты и амплитуды возбуждающей силы, амплитуду колебаний зонда устанавливают авной амплитуде, при которой достигается экстремальное значение резонансной частоты зонда в зависимости от амплитуда колебаний.

Для измерения вязкости или плотности жидкостей с помощью электромеханического преобразователя по частотно-фазовому методу предваритель но выясняют диапазон линейности упругого элемента, для чего при работе преобразователя с рабочим органом вне исследуемой жидкости определяют зависимость резонансной частоты колебаний от их амплитуды. Затем резоиранскую амплитуду колебаний рабочего органа устанавливают в интервале амплитуд, в котором частота резонансных колебаний не зависит от величины амплитуды (диапазоне линейности упругого элемента преобразователя), и измеряют резонансную частоту колебаний при сдвиге фаз /2, после чего рабочий орган погружают в исследуемую х идкость, устанавливают выбранное значение резонансной амплитуды колебаний путем изменения вынуждающей силы (тока нагрузки возбуждающей катушки преобразователя) и производят из-мерение резонансной частоты при сдвиге фаз J7/2.

Величину вязкости или плотности исследуемой жидкости определяют в дальнейшем по одной из расчетных формул для частотно-фазового метода.

Пример. Двумя способами проводят измерение вязкости глицерина и резольной смолы с помощью вибрационного устройства на базе электромеханического преобразователя с упругим элементом в виде струн по абсолютному частотно-фазовому варианту вибрационного метода и определяют величину относительной разности результатов измерений .

В измерениях по первому способу постоянную амплитуду выбирают в области проявления мягкой силы возбуждения и устанавливают равной U 0,3 В. По второму,(гредлагаемому) способу амплитуду колебаний выбирают в диапазоне линейности упругого элемента, протяженность которого определяют по предварительно построенному графику зависимости резонансной частоты от амплитуды колебаний рабочего органа, и устанавливают равной ,7 В.

Используя известную расчетную формулу для частотно-фазового варианта/ величину относительной разности результатов измерений вязкости

представляют в виде зависимости

. -(

. 00/о,

.

fO

-г; f°

г о

f, И

соответственно резонансная частота колебаний рабочего органа на воздухе, определенная по первому и второму способам измерений;

соответственно резо-1нансная частота колебаний рабочего органа всреде, вязкость которой определяется по первому и второму способам;

l- ч Ч соответственно вязкость среды, определенная по первому и второму способам измерений. . В таблице приведены данные, полученные в результате измерений и расчета.

Следует отметить, что частотно-фа зовый вариант вибрационного метода измерения предназначен для исследования свойств веществ с высокими вязкостными характеристиками feo 10000 П) .

Веществ с вязкостью порядка 1014 П (такие, как глицерин) относятся к начальной области применения ука0,3

134,71 0,3 134,49 60,46 смола 0,3

эанного варианта вибрационного мето- да. Из приведенных в таблице резуль; татов видно, что при измерениях жидкостей, более вязких, чем глицерин, величина систематической ошибки вследствие проявления нелинейности упругого элемента возрастает.

Таким образом, предлагаемой ч:пособ измерения физических свойств веществ. обеспечивает по сравнению с известными

0 способами большую точность, что в свою очередь, особенно при проведении прецизионных измерений, повыйдет достоверность и научный уровень проводимых исследований.

134,59

0,10 134,37 0,35 60,34