Устройство для измерения вязкости жидкости Советский патент 1990 года по МПК G01N11/06 

Изобретения относится к измерительной технике, н частности к капиллярным автоматическим вискозиметрам свободного истечения.

Целью изобретения является повышение точности измерений при одновременном расширении диапазона измерений вязкости за счет изменения частоты следования регистрируемых импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения вязкости жидкости; на фиг. 2 - график зависимости времени истечения заданного объема жидкости через капилляр от ее вязкости.

Устройство для измерения вязкости содержит измерительный сосуд 1 с ка- . пиллярной трубкой 2, датчики верхнего 3 и нижнего 4 уровней жидкости, а

также генератор 5 ИМПУЛЬСОВ, первый 6 и второй 7 элементы И, промежуточный счетчик 8 импульсов, схему 9 совпадения, счетчик 10 информационных сигналов с индикацией и дешифратор 11, входящие в блок 12 измерения времени истечения задания объема жидкости. При этом выход генератора 5 соединен с.входами первого 6 и второго 7 элементов И. Выход первого элемента И-Ь подключен к входу промежуточного счетчика 8, выходы которого подключены к входам схемы 9 совпадения, выход которой соединен с инверсным входом первого элемента Ибис третьим входом второго элемента И 7. Выход второго элемента И 7 соединен с входом счетчика 10 информационных сигналов с индикацией, выход которо о через дешиСЛ

4

СО

to

фратор 11 соединен с управляющим вхо- дом генератора 5, а датчики верхнего 3 и нижнего А уровней жидкости подключены к второму входу соответственно пер- вого 6 и второго 7 элементов И.

Из графика на фиг.2 следует, что зависимость времени t истечения заданного объема жидкости через калиброванный капилляр от вязкости ) жид- кости представляет сложную функцию

t tQ+cAV)v ,

(1)

е te - индивидуальная константа вискозиметра, зависящая от конструкции и размеров измери- «5 тельного сосуда;

of(V) - индивидуальный изменяющийся для каждого вискозиметра коэффициент, величина которого ьявисит как от конструкции 20 и размеров измерительного сосуда, так и от вязкости контролируемой жидкости, т.е. от некоторой переменной V. Для определения вязкости жидкости 25 по времени ее истечения t испольется функция, обратная (1), т.е.

T(V)(t-L0),

r«eT(v)7Tv)- N

Поскольку , то l y(V)(N-N0)/f ,

,.

где С - частота генератора импульсов; N - число импульсов на выходе генератора импульсов, зарегистрированное за время t истечения заданного объема жид- кости;

N - число импульсов на выходе генератора, соответствующее константе вискозиметра (N0 tcf).

В зависимости от требуемой точности определения вязкости и ширины диапазона измерений выражение (2) можно аппроксимировать набором отрезков прямых (фиг. 2,а-в, в-с, с-Э), в пределах которых коэффициент ) может быть принят постоянным: (V) T при V t ); (3)

r(v) Ta при ц). Устройство для измерения вязкости жидкости работает следующим образом.

В процессе наладки вискозиметра при его изготовлении любым извест

,-

ю

«5

20 . 25

30

35

45

55

50

пым методом (например, по эталонным жидкостям или по жидкостям, вязкость которых определена с помощью эталонных вискозиметров) определяются индивидуальные постоянные ниггозиметра t0 и -v , j ,. . . , .. Постоянная te определяется путем аппроксимации зависимости (o) цля данного вискозиметра в первом подиапазоне (фиг. 2, а-в). Перестраиваемый генератор 5 настраивается на набор фиксированных частот

« гг.(А)

где п - номер разряда, что соответствует заданию постоянных вискозиметра у , . . . , - в соответствии с разбиением диапазона измерений на поддиапазоны согласно требованию (3). Выходы схемы J совпадения сое;7, :няыт с теми выход 1ми промежуточного чика и, комбинация которых дает число 1t и тем самым задают индивидуальную константу t0. Дешифратор 1 1 настраивают так, что при состоянии счетчика 10 информационных сигналов с индикацией, соответствующем числу Nf , на его выходе появляется управляющий частотой генератора импульсов сигнал

N, .;,. ю,

где -Ji - максимальное значение вязкости в i-м поддиазоне. Запятую на табло счетчика 10 информационных сигналов устанавливают между n-м и (п-Н)-м разрядами. После этого вискозиметр готов к работе. |

Измерительный сосуд 1 заполняют контролируемой жидкостью так, чтобы ее уровень был выше датчика 3 верхнего уровня. При згом промежуточный счет 8 и счетчик 10 устанавливаются на нуль, а генератор 5 устанавливается на частоту f,.

Жидкость из измерительного сосуда 1 свободно вытекает через капиллярную трубку 2. Когда уровень жид кости в сосуде совпадает с п шскостью, в которой расположен датчик 3 верхнего уровня, сигнал с последнего поступает на вход первого элемента И 6, и с этого момента импульсы от генератора 5 начинают поступать на вход промежуточного счетчика 8. Как только промежуточный счетчик 8 зарегистрирует количество импульсов, равное N0, на его выходах появляется комбинация сигналов, в соответствии с которой на выходе схемы 9 совпадения по51543296

управляющий сигнал, который

п н е с

поступает на входы элементов И 6 и 7, разрешая поступление импульсов с генератора 5 на вход счетчика 10 инфор- мационных сигналов и запрещая их поступление на вход промежуточного счетчика 8. Регистрация импульсов с генератора 5 счетчиком 10 информационных сигналов продолжается до тех пор, пока уровень жидкости в измерительном сосуде 1 не опустится до плоскости, в которой расположен датчик 4 нижнего уровня, запрещающий сигнал с которого поступает на второй эле- мент И 7.

Если время t истечения заданного объема жидкости из измерительного сосуда 1 мрныпе ичи равно времени t3, соответствующего предельнг.му значению вязкости V жидкости Р первом поддиапазоне, в котором -г- у, то генератор 5 импульсов в течение всего времени измерений работает на частоте f., . В этом случае за время t в счетчике 10 ин- формационных сигналов регистрируется число импульсов, равное N-N0, где N - число импульсов на выходе генератора 5 импульсов за все время t истечения

жидкости. Поскольку , ,

r 1 r 1

то

30

Формула изобретения Устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее измерительный сосуд с капиллярной труОкой в днище, датчики верхнего и нижнего уровней

согласно (2) -0 /,(N-N0) /f, . Так как по условию (4) -f,lt 1 , то на информационном табло счетчика 10 информационных сигналов, где запятая уста- -,с жидкости, поключегыые к блоку иэме- новлена между n-м и (п+1)-м разрядами, рения времени истечения заданного фиксируется число, соответствующее объема жидкости, содержащему генера- вязкости контролируемой жидкости в тор импульсои, первый элемент И и системных единицах.счетчик информационных сигналов с инЕсли же время t истечения заданно- ДО ДикаЦией отличающееся го объема жидкости из измерительного тем, что, с целью повышения точности

измерения при одновременном расширении диапазона измерений вязкости за счет изменения частоты следования 45 регистрируемых импульсов, блок измерения времени истечения заданного объема жидкости дополнительно содержит второй элемент И, промежуточный счетчик импульсов, схему совпадения 50 и дешифратор, выход генератора импульсов подключен к первым входам первого и второго элементов И, первый из которых подключен к входу промежуточного счетчика, а второй - к входу счетчика информационных сигнасосуда 1 больше времени tt, то в момент времени t,, когда в счетчик 10 информационных сигналов с индикацией поступает U импульсов, на выходе дешифратора 1 1 появляется сигнал, который поступает на управляющий вход генератора 5 импульсов. По этому сигналу генератор 5 импульсов перестраивается на частоту Г7. Затем, если время t истечения больше времени t2, соответствующего предельному значению вязкости жидкости во втором поддиапазоне, то в момент времени с генератор 5 по команде дешифратора перестраивается на частоту f3. Аналогичным образом производится перестройка генератора 5 на частоты f,f5,.. в моменты времени t,t4,....

55

лов, датчики верхнего и нижнего уровней жидкости подключены к второму входу соответственно первого и второго элементов И, выходы промежугочПромежуток времени (t-t0), в тече пне которого счетчик 10 информационных сигналов с индикацией регистрирует импульсы от генератора 5 импульсов, можно продсгтрпть в виде t-t0 - где k 1 , 2, , . . , i; &tu - про 1ЛЧ.

межуток времени, течение которого .фиксируются импульсы на частоте f. .

Поскольку число импульсов N. , эа- регистрированное счетчиком 10 информационных сигналов с индикацией за время ДЦ на частоте f,. , равно N

4LL-f

k

то t-t

-t

(V)(t-t0)

Так как согласно условию (4) при любом k, то на информационном табпо фиксируется чисгю, соответствующее чязкости контролируемой жидкости в системных единицах.

Использование изобретения позволяет упростить технологию изготовления вискозиметров зч счет снижения требований к точности их изготовления, расширить диапазон измерений с повышением точности измерений.

20 25

30

Формула изобретения Устройство для измерения вязкости жидкости, содержащее измерительный сосуд с капиллярной труОкой в днище, датчики верхнего и нижнего уровней

-,с жидкости, поключегыые к блоку иэме- рения времени истечения заданного объема жидкости, содержащему генера- тор импульсои, первый элемент И и счетчик информационных сигналов с инизмерения при одновременном расширении диапазона измерений вязкости за счет изменения частоты следования регистрируемых импульсов, блок измерения времени истечения заданного объема жидкости дополнительно содержит второй элемент И, промежуточный счетчик импульсов, схему совпадения и дешифратор, выход генератора импульсов подключен к первым входам первого и второго элементов И, первый из которых подключен к входу промежуточного счетчика, а второй - к входу счетчика информационных сигна

лов, датчики верхнего и нижнего уровней жидкости подключены к второму входу соответственно первого и второго элементов И, выходы промежугочного счетчика подключены к входаммента И, а выход счетчика информационсхемы совпадения, выход которой соеди-цьгх сигналов с индикацией соединен

нен с третьим входом первого элемен-с управляющим входом генератора через

та И и с третьим входом второго эле-дешифратор.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к капиллярным автоматическим вискозиметрам свободного истечения. Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном расширении диапазона измерений вязкости за счет изменения частоты следования регистрируемых импульсов. Устройство для измерения вязкости жидкости, включающее измерительный сосуд с капиллярной трубкой, датчики верхнего и нижнего уровней жидкости и измеритель времени истечения, дополнительно снабжено вторым логическим элементом, промежуточным счетчиком импульсов, схемой совпадения и дешифратором, а генератор импульсов выполнен с перестраиваемой частотой следования импульсов. 2 ил.

фигЛ

Редактор И.Рыбченко

Составитель Л.Талонина

Техред М.Ходаннч Корректор С.Черни

Заказ 396

Тираж 485

ВНИИПИ Государственного омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Лосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное