Вибрационный датчик вязкости Советский патент 1990 года по МПК G01N11/04 

Изобретение относится к технике измерения вязкости, в частности к устройству высокочувствительных проточных вибрационных датчиков, предназначенных для использования в исследовательских лабораториях, в медицине, для контроля технологических процессов о

Целью изобретения является расширение области применения и повьш1ение точности яа счет стабилизации фактора формы.

На фиг. 1 изобралсен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - зависимость меж- ДУ (IT р - и р J и YTT .

Предлагаемый датчик состоит из камертона 1,.пьезоэлементов 2, пружины 3. Камертон установлен на опоре 4.

Д -.я проведения измерений датчик включается в цепь обратной связи ав-

тогенератора, обеспечиваюп1его работу на частоте резонанса. При зтом на один из пьезоэлементов подается воз- буждаюп1ее напряжение Ир, с другого пьезоэлемента снимают напряжение IV, пропорциональное амплитуде, возника- ВБ1ИХ механических колебаний.

При движен1ш ножек камертона происходит смещение стенок пружины относительно заключенной в ней жидкости. Трение между пружиной и жидкостью (и в самой жидкости) вызывает дополнительное (по сравнению с потерями в самом камертоне и в пружине) рассеяние энергии. Добротность вибратора у 1еньшается. Для достижения той же амплитуде колебаний понадобится большее Up или при том же возбуждающем напряжении будет меньше амплитуда и, соответственно, П,

ел

:о :о Ч

31599711

I Для ньютоновских жидкостей трение |между колеблющимся по rapMOHH4ecKONry . закону телом и жидкостью описывается формулой

Z.. Г

Al

В

ILf

Ui

cYpa

де Z

сопротивление

механическое жидкости;

сила, вызывающая движение; амплитуда колебаний; амплитуда скорости колебаний;

.шютность жидкости; вязкость жидкости;

- коэффициенты- пропорциональности.

Кроме сопротивления жидкости присутствует также сопротивление

В

iV. V

бусловленное внутренним трением изерительной установки (подвеса) и

Vf

Z В

UFO UI

Г де Z

IT

+

7 : 6

п

в

Пг

в

и

I

механическое сопротивление;

возбуждающее напряжение при отсутствии жидкости пружине;

напрях ение, пропорхщональ- ное смещению при отсутст ВИИ жидкости в пружине.

При стабршизированном имеем . K(Up- Пр).

Измерения проводят следзшщим образом.

Находят значение U р при отсутст- ВИИ жидкости .в пружине (заполнении ее воздутсом). Находят U.j: при запол- йении пружины калибровочной жидкоств Определяют коэффициент К по формуле

К

- вязкость

плотность ка Гк 1к яибровочной жидкости.

Далее, при неизменном значении IIд определяют П - исследуемой жидкости

Находят искомое значение лГо по формуле

и )

Kdi.p

10

15

5

30

35

40

45

50

5

или по калибровочной зависимости, которая может быть построена после определения U,- ряда жидкостей с известными значениями Ypt . При измерениях отсутствует операция погружения пробного тела в жидкость, т.е. исключается зависимость U от глубины погружения. Пружина имеет всегда одинаковый объем и внутреннюю поверх ность. Таким образом при заполнении автоматически обеспечивается одинаковая плоп1,адь контакта пробного тела с жидкостью, что обеспечивает повьше- ние точности и воспроизводимости результатов измерений.

Пример. .Латунный камертон 1 с частотой резонанса f. с; 400 Гц укреплен в опоре 4. Вблизи основания ножек наклеены пьезоэлементы 2. Между ножками камертона плотно вставлена пруткина из нержавеющей стали трубчатой формы (толщина стенок ,1 мм) диаметром 12 мм (несколько большем чем расстояние между ножками - 10мм).

При испытаниях датчика пьезоэлементы включались в цепь обратной связи автогенератора с. Величина 11 с поддерживалась постоянной (2,5 В). Измерялось с помощью цифрового вольтметра U р 1 В, Лля заполнения пружины использовались шланги, присоединявшиеся к ее концам. По оси абс1щсс (фиг,2) отложены значения Up 11, , получен-. ные при заполнении трубки воздухом (T-,O)J гептаном (т.1) бензолом (т.2), водой (т.З).

Определенная по графику чувствитель- ность датчика К 0,7 В/ i( кг Па- с м .

Использование предлагаемого датчика обеспечивает высокзто чувствительность в области малых вязкостей; по-, вьшение воспроизводимости получаемых результатов; простоту изготовления датчика, ,

Формула изобретения

Вибрационный датчик вязкости, со- держащий камертон с двумя ножками, у основания которых установлены пьезоэлектрические преобразователи, о т- личагощийся тем, что, с целью повьшения точности измерений за счет стабилизации фактора формы, он снабжен полой пружиной с входом и выходом для ввода и вывода исследу- емой среды, установленной между нож- сами камертона и жестко соединенной перпендикулярно к ним.

Риг. 1

0.

0,2

9иг.2

Изобретение относится к исследованию различных свойств материалов, в частности к конструкции вибрационного датчика вязкости. Вибрационный датчик вязкости позволяет расширить круг исследуемых жидкостей, повысить воспроизводимость результатов измерений. Вибрационный датчик вязкости содержит камертон с двумя ножками, у основания которых установлены пьезоэлектрические преобразователи, и полую пружину с входом и выходом для ввода и вывода исследуемой жидкости, установленную между ножками камертона и жестко соединенную перпендикулярно к ним. 2 ил.

iСоставитель Л. Ульянов

;Редактор Т. Парфенова Техред А.Кравчку Корректор М,Кучерявая

: Заказ 3136

Тираж 487

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCJICP 113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д, 4/5 .

Подписное