Фотоэлектрическое устройство для измерения вязкости жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01N11/06 

00 00

к1 Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для измерения кинематической вязкости жидкости с помощью капиллярного вискозиметра и является дополнительным к авт.св. № 1049787. Цель изобретения - повышение производительности измерений. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 по оптической оси перпендикулярно оси вискозиметра. Устройство содержит помещенный в термостат 1 капиллярный вискозиметр 2 с рисками 3 и 4, осветители, выполненные в виде источников Света 5 и коллиматоров 6, две оптические системы, выполненные каждая в виде двух симметричных относительно оси вискози метра частей, каждая часть состоит из объектива 7, цилиндрической линзы 8 оси цилиндрических поверхностей которой перпендикулярны оси вискозиметра, а передняя фокальная плоскость совмещена с задней фокальной плоскостью объектива 7, цилиндрической плосковогнутой линзы 9, ось цилиндрической поверхности которой совмещена с осью вискозиметра 2 и задней фокальной плоскостью объектива 7, два фотоэлектрических регистратора, выполненные в виде совокупности светоделителей 10, 11 и пар фотоприемников 12, 13 и 14, 15, поля зрения которых расположены симметрично выше и ниже , рисок 3- и 4, коммутатор 16, входы которого подключены к выходам фотоприемников 12-15, первое вычитающее устройство 17, входы которого соединены с первым и вторым выходом коммутатора 16, пороговьш элемент 18, удво итель напряжения 19, выходы которых соединены с выходом первого вычитающего устройства 17, второе вычитающее устройство 20, первый вход которого подключен к третьему выходу коммутатора 16, а второй вход соединен с выходом удвоителя 19 напряжения, нульорган 21, вход которого подключен к выходу второго вычитающего устройства 20, логическую схему И 22, два входа которой .соединены соответственно с вы ходами нуль-органа 21 и порогового элемента 18, триггер 23, счетньш вход которого соединен с выходом логической схемы И 22, схему управления ком1«1утатора 24, вход которой подключен к выходу триггера 23, и измеритель 25 вре менных интервалов, вход которого соединен с выходом логической схемы И 22. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии вискозиметр 2 не заполнен жидкостью, ключи коммутатора 16 находятся в положении А, фотоприемники 12-15 находятся вне зоны рисок 3, 4 и воспринимают световой поток источника 5. Поток света от источника 5 (фиг. 1) преобразуется коллиматором 6 в параллельный пучок света и собирается объективом 7 в его заднюю фокальную плоскость, совмещенную с осью вискозиметра 2. Так как передняя фокальная плоскость цилиндрической линзы 8 совмещена с задней фокальной плоскостью объектива 7, то вместе они представляют собой телескопическую систему типа Галилея и поэтому после цилиндрической линзы 8 пойдет пучок лучей, параллельных, оптической оси и перпендикулярных поверхностям цилиндрических линз 9 и вискозиметра 2. Далее поток снова преобразуется объективом 7 и цилиндрической линзой 8 и падает на светоделитель 10. В сечении, перпендикулярном оси вискозиметра (фиг. 2), параллельный пучок света от источника света 5 и коллиматора 6 после объектива 7 собирается в центре вискозиметра 2. Поскольку цилиндрические поверхности вискозиметра и линзы 9 концентричны, то лучи проходят их без преломления и после вискозиметра 2линзой 9 и объективом 7 преобразуются в параллельный пучок, падающий на светоделитель 10. Смещением оптической системы вместе с источником света 5, коллиматором 6, светоделителем 10, фотопри,емниками 12, 13 в направлении риски 3производится точное совмещение границы раздела полей зрения фотоприемников 12 и 13 с риской 3 по нулевому сигналу на выходе вычитающего устройства 17. После этого аналогично производится настройка на риску 4, при этом ключи находятся в положении В. Далее ключи коммутатора 16 переключаются в положение А, вискозиметр 2 заполняется жидкостью и помещается в водяной термостат 1. Пространство между линзами 9 и вискозиметром 2 заполняется водой, но поскольку лучи проходят по нормалям к поверхностям, их траектория не изменяете.

Начинается процесс вьшускания жидкости . По мере опускания мениска изменяется сначала выходной сигнал U верхнего фотоприемника 12, а затем и Uj нижнего фотоприемника 13 за счет того, что свет испытывает полное внутреннее отражение на границе жидкость - воздух мениска и на светоделитель попадает его тень.

При этом вычитающее устройство 17 определяет разность сигналов U,-U-, которая удваивается удвоителем 19 напряжения. С помощью второго вычитающего устройства 20 из удвоенной разности вычитается сигнал фотоприемника 12, поле зрения которого расположено выше риски 4. Тем самым определяется разность 2(U,-U2)-U(, при равенстве которой нулю происходит ср.абатьшание нуль-органа 21. Одновременно при разности величин больше величины порогового напряжения порогового элемента 18 оно формирует напряжение, подаваемое на вход логической схемы И 22, разрешающее срабатывание этой схемы.

Срабатьшание н уль-органа 21 при наличии разрешающего напряжения приводит к срабатыванию логической схемы -I К 22 и запуску измерителя временных интервалов 25. Одновременно меняется

состояние триггера 23, который через схему управления коммутатором 24 переключает ключи коммутатора 16 в положение В. Вследствие этого первый вход и второй выход вычитающего устрства 17 и первый вход второго читающего устройства 20 подключаются к выходам фотоприемников 15 и 14, расположенных у нижней риски 4.

В дальнейшем при прохождении мениска жидкости через поля зрения этих фотоприемников формируется аналогичный сигнал, который осуществляет остановку измерителя 25 временных интервалов, переключение триггера 23 в исходное состояние и через схему управления переключение ключей коммутатора 16 в исходное положе-г . ние А.

Преимуществом предлагаемого уст.ройства по сравнению с известным является повышение производительности измерений вследствие исключения времени на настройку устройства за счет устранения влияния на оптическую . силу системы показателя преломления активной среды термостата, размеров трубок вискозиметров и показателя преломления исследуемой жидкости по ..причине прохождения пучков-света по I нормалям к оптическим поверхностям.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ по авт. св. №. 1049787, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности измерений, устройство снабжено двумя дополнительными оптическими системами, вьшолненными в виде двух симметричных относительно оси вискозиметра частей, установленных на оптических осях фотоэлектрических регистраторов, при. этом каж.дая часть состоит из объектива, цилиндрической линзы, оси цилиндрических поверхностей которой перпендикулярны оси вискозиметра, а передняя фокальная, плоскость совмещена с задней фокальной плоскостью объектива, и второй цилиндрической плосковогнутой линзой, ось цилиндрической поверхности которой совмещена с осью вискозиметра и задней фокальной штоскостью объектива.сл