Вибрационный вискозиметр Советский патент 1989 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике измерений, в частности к устройствам для измерения вязкости жидкостей и полимеров, и может быть использовано в химических, биологических и медицинских исследованиях.

Цель изобретения - повышение точности измерения вязкости жидких сред по декременту затухания свободных колебаний в области ультразвуковых частот.

На фиг. I представлена конструкция вибрационного вискозиметра; на фиг.2 - резонансный двухполюсник - чувствительный элемент вискозиметра; на фиг. 3 - механическая схема двухполюсника; на фиг. 4 - электрическая схема вибратора.

Вибрационный вискозиметр (фиг. 1) содержит вибратор, выполненный в виде

резонансного электромеханического . двухполюсника 1, укрепленного в корпусе-кювете 2 с помощью трансформирующей линии, составленной из четвертьволновой связки 3 и резонатора 4. Электромеханический двухполюсник 1 выполнен в виде двух связанных резонансных контуров (фиг. 4): полуволнового магнитострикционного преобразователя 5, соединенного с помощью четвертьволновой связки 6 с полым цилиндрическим резонатором 7. Кроме того, устройство содержит катушку 8 возбуждения магнитострикционного преобразователя 5, выводы 9 которой соединены с контактами 10, осуществляющими включение вискозиметра в измерительную схему (не приведена).

На фиг. ° обозначены электромеханический контур катушки возбуждения; - конСП

Од СХ) СХ)

ел

тур магнитострнкциониого сердечника; CpLpTp - контур механического резонатора; и сопротивление дисси- пативных потерь, обусловленных вязкостью исследуемой жидкости, налитой в кювету; IR - инвертирующее звено с коэффициентом инверсии k.

Вискозиметр работает следующим образом.

На катушку 8 возбуждения поступают радиоимпульсы с частотой заполнения, равной собственной частоте преобразователя 5j и с частотой повторения, определяемой генератором импульсов (фиг. 4). В результате взаимодействия переменного магнитного поля, наводимого катушкой, с постоянным циркулярным полем подмагничива- ния ферритового стержня, обладающего магнитострикционным эффектом, в последнем возб ждаются ультразвуковые механические колебания кручения, которые через цилиндрическую связку 6 передаются полому резонатору 7. Обладая высокой добротностью, электромеханический двухполюсник сохраняет собственные механические колебания в паузах между радиоимпульсами. Деформация кручения, возникающая в магнитострикционном стержне, создает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС полезного сигнала в обмотке возбуждения. Полезный сигнал подается в измерительный канал (фиг. 4) измерительной схемы, где aнaлизиpyeтtя соответствующим образом. Полезный сигнал в паузах между двумя возбуждающими пачками затухает по экспоненциальному закону. При изменении вязкости исследуемой жидкости, налитой в кювету 2, изменяются ее демпфирующие свойства, а значит, и логарифмический декремент затухания переходного процесса. Устройство предварительно калибруется но стандартным жидкостям.

Повьшение точности измерения вязкости путем новышения добротности измерительного вибратора получено за счет того, что в состав внбратора входят два высокодобротных электромеханических контура (фиг. 4): маг- нитострикциониый резонатор-преобразователь с добротностью QM - 2000 и механический (стеклянный) резонатор с добротностью Q м - 10000, соединенные четвертьволновой связкой, позволяющей обеспечить оптимальный

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

коэ(|х})ициент связи между контурами Г.д 1 т Q ,Q- соответствующий полному резонансу цепи. Двухконтурная система вибратора имеет большую крутизну амплитудно-частотной характеристики , (лучшую избирательность), больший КПД, а значит, большую чувствительность. Все это позволяет утверждать, что точность измерения предлагаемого устройства выше, чем у низкодобротных одноконтурных систем, используемых в известных устройствах.

В отличие от известных устройств в предлагаемом вибрационном вискозиметре для дальнейшего повьш1ения его добротности предусмотрена специальная система развязки вибратора от корпуса - крепление электромеханического вибратора к корпусу произведено с помощью трансформирующей линии, составленной из связки и резонатора. Благодаря тому, что длина крепежной связки и резонатора равна (фиг. 3) четверти длины волны, соответствующей резонансной частоте вибратора, реализуются большие рассогласования в волновых сопротивлениях между вибратором (И элементами крепления. Образуется своего рода фильтр-пробка между вибратором и корпусом.

Такой метод минимизирует диссипа- тивные потери вибратора, являющиеся следствием его KpermemiH к корпусу, и позволяет тем самым сохранить высокое значение I его исходной эквивалентной добротности.

Формула изобретения

Вибрационный вискозиметр, содержа- Щ1Ш электромеханический вцбратор, закрепленный на корпусе для контролируемой жидкости, генератор колебаний, включающий преобразующий элемент с источником питания и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения вязкости жидких сред, последний выполнен в виде резонансного электромеханического двухполюсника, состоящего из полуволнового магнитострикционно- го преобразователя, являющегося элементом генератора колебаний, и со- ед1шен с помощью четвертьволновой связки с полым цилиндрическим резонатором, охватьгаающим его и имеющим частоту, равную частоте преобразователя, вибратор закреплен на корпусе cj

J -: т- г

Изобретение относится к технике измерений, в частности к устройствам для определения вязкости жидкостей и полимеров, и может быть использовано в химических, биологических и медицинских исследованиях, например, для измерения вязкости крови. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повышения добротности измерительного вибратора. Вибрационный вискозиметр выполнен в виде двух последовательно соединенных высокодобротных электромеханических резонаторов, совершающих крутильные колебания и соединенных четвертьволновой связкой. Крепление измерительного вибратора к корпусу- кювете произведено с помощью трансформирующей линии, обеспечивающей минимальную передачу ультразвуковых механических колебаний от вибратора к корпусу. 4 ил.

Фае.1

t/e.J

- -