Вибрационное устройство для определения физических свойств веществ Советский патент 1983 года по МПК G01N11/16 

2.Устройство no п. i, о т J и ч а ю щ е е с я тем, что зажимные элементы на корпусе расположены на од11наковом расстоянии от оси колебательной системы.

3.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что расстояние межгу зажимными

элементами по оси штока равно соответствующему расстоянию между зажимными элементами на корпусе.

10435,

4.Устройство по п. 3, о т л и ч а ю . щ е е с я тем, что зажимные элементы выполнены в виде кольцевых шайб.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что струны пропущены через отверстия в штоке в одной плоскости.

6.Устройство 1о п. 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что отношение длины струны между зажимными устройствами у корпуса и штока к ее диаметру составляет величину больше 200.

1. ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ, содержащее корпус, преобразователи и колебательную систему, подвешенную за шток к корпусу в двух плоскостях на струнах, навитых по резьбе винтов, отличаюшеес я тем, что, с целью повышения стабильности и добротирст колебательной системы, оно снабжено дополнительными зажимными элементами струн, расположенными соответственно в месте, пересечения штока со струнами и на корпусе перед винтами. 1 сл 4 со ел ю ел

Изобретение атносится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения физических свойств веществ, например вязкости, плотности, фазового состава растворов .и расплавов, путем измерения параметров колебаний механической колебательной системы, взаимодействующей с исследуемым веплеством. Известно вибращюнное устройство, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещена колебательная система, связанная с ним упругими элементами «(струнами) 1 Недостатком такого устройства является ненадежная и нерегулируемая система крепления струн к корпусу и осевому штоку колебательной системы. Крепление к корпусу в подобных устройствах осуществляютлтутем зажатия струн между двумя плоскостями. При больших ампли тудах колебаний струна выползает, из такой заделки, что ведет к невоспроизводимости показаний датчика. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, преобразователь и колебательную систему, подвешепную за шток к корпусу в двух плоскостях струнах, навитых но резьбе винтов. Такая система крепления колебательной системы к корпусу обеспечивает легко регулируемое натяжение струн при CTpojo фиксированной их длине, исключает перекусывание струны . в месте ее закрепления, лредовращает вытягивание струнь из заделки 2. . Однако такой вид крепления колебательной системь к корпусу имеет недостаток, состоящий в изменении длины струны при колеба1П1ях системы (в верхнем положении системы длина CTpyiibi больше, чем в нижнем), который приводит к уху:н 1сниго стабильности колебаний. Кроме того, не}1адежно и крепление струн к О1.и колебательной системы. Все эти недостатки в ньпюлнении подноски колебательной сис1емы к тому, что и:)весгиые ycTp ifit:Ti3;i обладают низкой стабильностью резонансной часготы колебаний из-за большого рассеяния энергии в местах крепления струи. Целью изобретения является повышение стабильности и добротности 1 олебательной системы вибрационных устройств для определения физических свойств веществ, что ведет к повышению точности измерений. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, преобразователи и колебательную систему, подвешенную за шток к корпусу в двух плоскостях на струнах, навитых по резьбе винтов, с.чабжено дополнительными зажимными элементами струн, расположенн)ыми соответственно в месте нересечения штоками со струнами и на корпусе перед винтами. При этом зажимные элементы на корпусе расположены на одинаковом расстоянии от оси колебательной системы, а расстояние между зажимными элементами по оси штока, равно соответствующему расстоянию между зажимными элементами на корнусе.В частности, такие зажимные элементы вьшолнены в виде кольцевых щайб, причем струны пересекают шток через отверстие, проходя через него параллельно и в одной плоскости; кроме того, отношение длины струны между зажимными устройствами у корпуса и штока к ее диаметру составляет величину больще 200. Предлагаемая совокутшость признаков позволяет существенно повысить стабильность колебательной системы и ее добротность потому, что во-первых, в вибрационных устройствах струна работает в режиме заданной длины и очень чувствительна к нестабильности ее крепления, а применение донолнительных зажимных приспособлений в виде плоских кольцевых шайб одинаковых размеров с фиксированным взаимным положением, обеспечивающим однозначность положения ц/тока с закрепленными на нем катушками нреобразова гелей относительно негю/гиижных частей устройства и струн, а также одинаковые условия колебания струн в обе стороны от положения равновесия значительно повышает как стабильность крепления струны, так и стабильность работы всего уст- j ройства. Во-вторых, обеспечение симметрии закрепления упругих элементов (как в направлении оси колебаний, так и в перпендикулярных ей плоскостях), которое достигается тем, что

зажимные элементы на корпусе расположены ю на одинаковом расстоянии от оси колебательной системы, расстояние между зажимными элементами по оси штока равно соответствующему расстоянию между элементами на корпусе, а струны проходят через отверстия в штоке па- )5 раллельно и в одной плоскости, перпендикуляр ной оси колебаний, исключает вероятность до прецессии штока как вдоль оси колебаний, так и в поперечных направлениях, что позволяет устранить неоднозначность колебаний системы 20 при измерениях и, следовательно, повысить стабильность работы устройства. В-третьих, выбор размеров струны (растяжки) по отношению длины струны к ее диаметру большему, чем 200, как показали- наши эксперименты, 25 уменьшает коэффициент потерь от собственной жесткости растяжек, что приводит к повышению добротности колебательной системы устройства.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1..

Устройство содержит корпус 1 с крышками 2, в котором расположены кольцевые магниты 3 электродинамических преобразователей, разделенные магнитной электроизолируюшей прокладкой 4. На корпусе расположены винты 5 с навитыми на них струна ми растяжками 6, проходяшими через отверстия в штоке 7 в двух параллельных плоскостях и закрепленными на корпусе 1 с помошью зажимных приспособлений в виде плоских кольцевых шайб 8, поджимаемых-винтами 9.

Положение штока 7 на растяжках фиксируется зажимными устройствами из двух плоских, кольцевых шайб 10, поджимаемых гайкой И, расположенных в местах пересечения струн со штоком..

Кроме того, на штоке закреплены катушки 12 и 13 электродинамических преобразователей, и рабочий орган устройства (не показан).

Для возбуждения колебаний механической колебательной системы через катушку 12 воз- 50 буждаюшего преобразователя пропускают переменный ток определенной частоты (например,

от генератора 14). Параметры электрического

сигнала с регистрирующей катушки 13 измеряют соответствующими приборами, например вольтметром 15.

Устройство работает следующим образом.

Подавая на катушку 12 возбуждающего преобразователя напряжение постоянной амплитуды от генератора 14 добиваются колебаний подвесной системы с частотой, равной частоте собственных колебаний механической колй.бательной системы (получают резонансные колебания) устройства. При этом зажимные приспособления 8 и 10 соответственно на корпусе 1 и на штоке 7 устройства создают одинаковые условия колебаний струн-растяжек 6 по обе стороны от положения равновесия, обеспечивая одновременно и однозначность положения шток 7 и прикрепле;1ных к {ему катушки 12 возбуждения и регистрирующей катушки 13 относительно неподвижных частей, закрепленных в корпусе 1. Таким образом, получают стабильны сигнал с регистрируюшей катушки 13 в виде переменного напряжения постоянной амплитуды с частотой близкой к частоте собственных колебаний механической колебательной системы, параметры которого измеряют соответствующими измерительными приборами, например вольтметром 15. В начале рабочий орган устройства, представляющий собой либо тонкую пластину, шар или полый цилиндр и т. .п. не касается исследуемого вещества. Затем рабочий орган приводят в соприкосновение с исследуемым веществом или погружают его в вещество полностью. По изменению параметров сигнала с регистрируюи ей катушки (амштитуде -сигнала, сдвигу фаз между частотой вынуждающих колебат1Й и колебаний механической системь частоте резонансных колебаний и др.) определяют физические свойства исследуемого веojecTBa - вязкость, плотность, фазовый состав.

Использование дополнительных зажимных элементов выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как уменьшается составляющая погрешности, обусловленная наличие.м нестабильности колебательной системы и внутренними потерями в устройстве. В результате, как показали испытания, добротность колебательной системы возросла почти на порядок с 800 до 4000. Столь высокая добротность делает предлагаемое устройство очень чувствительным к малейшим изменениям измеряемой величины, например вязкости, н позволяет повысить точность измерений.

f3

Ю

Фи(г.г