Вискозиметр Советский патент 1991 года по МПК G01N11/10 

Изобретение относится к вискозиметрии жидких при температуре испытания сред, у которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (ньютоновские жидкости), а именно к шариковым вискозиметрам при оценке эксплуатационных свойств горючесмазочных материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена функциональная схема вискозиметра;на фиг.2 - вариант функциональной схемы Нормирования интервала времени; на Лиг.З временные диаграммы, поясняющие его работу.

Вискозиметр содержит первую измерительную трубку 1 с исследуемой жидкостью 2, помещенный в нее ферромагнитный шарик 3, измерительный контур, состоящий из четырех последовательно соединенных индуктивных катушек , вторую измерительную трубку 5 с эталонной жидкостью 6, помещенный в нее ферромагнитный шарик 7, генератор 8 высокочастотных колебаний, последовательно соединенные полосовой фильтр 9, усилитель 10 и формирователь 11 имо ел

оо

ю

со

пульсов, а также формирователь 12 интервал оп времени, первый 13 и второй 1 измерители интервала времени, микропроцессор 15, блок 16 индикации и генератор 17 импульсов.

Каждый измеритель 13 и 14 интервала времени содержит селектор 18 импульсов, например, в виде элемента И и счетчик импульсов 19. Генератор 8 высокочастотных колебаний содержит активный четырехполюсник 20, например колебательный контур с транзистором, усилитель тока 21, цепь 22 обратной положительной связи и источ- ник электропитания 23.

Индуктивные катушки . измерительного контура соединены между собой последовательно (т.е. начало обмотки последующей катушки соединено с концом обмотки предыдущей катушки) . Свободные выводы индуктивных катушек 4t, и 4( (начало катушки 4, и конец катушки 4г) подключены к час- тотно-задаюцей цепи (к входам актив- ного четырехполюсника 20) генератора 8 высокочастотных колебаний, выход которого соединен с входом полосового фильтра 9. Выход формирователя

Вискозиметр работает следующим образом.

Перед измерением индуктивные катушки 4 и 4 измерительного контура смещаются на величину, позволяющую получить раздельную последовательность импульсов от индуктивных катушек 4,,-4а и измерительного контура при движении шариков 3 и 7 (механизм перемещения индуктивных катушек нафиг.1 не показан). Устанавливается необходимый угол наклона измерительных трубок 1 и 5 (механизм наклона на фиг.1 не показан) и заливается исследуемая 2 и эталонная 6 жидкости. После достижения заданной температуры в термостате (на фиг.1 не показан) шарики 3 и 7 переводятся в верхнее положение наклоном трубок 1 и 5 в противоположную сторону, при этом на блоки вискозиметра подается обнуляющий сигнал. Трубки 1 и 5 возвращаются в положение измерения. Начинается разгон шариков 3 и 7 в жидкостях 2 и 6. При этом на D-входе реверсивного сдвигающего регистра 24 (см. фиг.2) при

Изобретете относится к вискозиметрии жидких при температуре испытания сред, у которых напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (ньютоновские жидкости), а именно к шариковым вискозиметрам при оценке эксплуатационных свойств горючесмазочных материалов. Цель изобретения - повышение точности измерений. В устройство, содержащее первую измерительную трубку 1 с исследуемой жидкостью 2 и Лерромагнит- ным мариком 3, измерительный контур, состоящий из индуктивных катушек 4 4 и 4„, генератор 8 высокочастотных колебаний, полосовой фильтр 9, усилитель 10, формирователь импульсов 11, первый измеритель 13 интервала времени, микропроцессор 15 и блок индикации 16, введены вторая измерительная трубка 5 с эталонной жидкостью 6 и Лерромагнитным ыариком 7, Лормиропа- тель 12 интерналов времени, второй измеритель 14 интернаты времени и генератор 17 импульсов. Осуществляется одновременный замер времени движения Ферромагнитных шариков 1 и 7 в исследуемой 2 и эталонной 6 жидкостях, что снижает случайные и приборные ошибки измерений. 1 з п. 3 ил. с S (Л

11 импульсов соединен с входом форми- , сутствует единичный сигнал с выхода

рователя 12 интервалов времени, подключенного первым выходом через первый измеритель 13 интервала времени к одному входу микропроцессора 15 и вторым выходом через второй измеритель 14 интервала времени к другому входу микропроцессора 15, выход которого соединен с входом блока 16 индикации. Выход генератора 17 импульсов подсоединен к другим входам измерителей 13 и 14 интервалов времени.

Формирователь 12 интервалов времени (см. фиг.2) содержит реверсивный сдвигающий регистр 24 и элемент НЕ 25. Счетный С-вход реверсивного сдвигающего регистра 24 является входом формирователя, а первый и второй выходы реверсивного сдвигающего регистра 24 - соответственно первым и вторым выходами формирователя. Элемент НЕ 25 подключен входом и выходом соответственно к второму вьтходу и D-входу реверсивного сдвигающего регистра 24.

На фиг.З буквами а,б,в и г обозначены соответственно сигналы во време ни t на счетном С-входе, D-входе, первом и втором выходах реверсивного сдвигающего регистра 24.

35

40

45

50

5

элемента НЕ 25. После прохождения, например, шариком 7 индуктивной катушки 4j измерительного контура генератора 8 высокочастотных колебаний изменяется частота генерируемых на его выходе колебаний. При этом измерительный контур генератора 8 высокочастотных колебаний, настроенный на резонансную частоту, при прохождении шарика через одну из индуктивных катушек измерительного кон тура выдает резкое изменение частоты на выходе,и на входе полосового фильтра 9 появляется напряжение, которое усиливается усилителем 10 и преобразуется в единичный прямоуголь ный импульс в формирователе 11 импульсов. Первый прямоугольный импульс поступает на вход формирователя 12 интервалов времени, на первом выходе которого появляется единичный сигнал, запускающий счетчик импульсов 19 через селектор импульсов 18, пропускающий импульсы с выхода генератора 17 при наличии единичного сигнала на другом входе селектора импульсов 18. Начинается отсчет в микропроцессоре 15 времени движения шарика 7 в эталонной жидкости

35

40

45

50

5

элемента НЕ 25. После прохождения, например, шариком 7 индуктивной катушки 4j измерительного контура генератора 8 высокочастотных колебаний изменяется частота генерируемых на его выходе колебаний. При этом измерительный контур генератора 8 высокочастотных колебаний, настроенный на резонансную частоту, при прохождении шарика через одну из индуктивных катушек измерительного контура выдает резкое изменение частоты на выходе,и на входе полосового фильтра 9 появляется напряжение, которое усиливается усилителем 10 и преобразуется в единичный прямоугольный импульс в формирователе 11 импульсов. Первый прямоугольный импульс поступает на вход формирователя 12 интервалов времени, на первом выходе которого появляется единичный сигнал, запускающий счетчик импульсов 19 через селектор импульсов 18, пропускающий импульсы с выхода генератора 17 при наличии единичного сигнала на другом входе селектора импульсов 18. Начинается отсчет в микропроцессоре 15 времени движения шарика 7 в эталонной жидкости

51

между репернымн точками размещения индуктивных катушек 4 и 4.

В следующий момент времени шарик 3 пройдет через индуктивную катушку 4j, на выходе генератора 8 высокочастотных колебаний снова произойдет изменение частоты до резонансной, и на вход формирователя 12 интервалов времени поступит второй импульс. При этом на его первом выходе сохранится единичный сигнал (см. фиг.Зв), так как на D-пходе реверсивного сдвигающего регистра 24 (см. фиг.2) сохраняется еще единичный сигнал (см. фиг.Зб)„

На втором выходе формирователя 12 интервалов времени (см. фнг.1) также появится единичный сигнал (см. фиг.Зг), который также поступает на второй вход микропроцессора 15. При этом единичный сигнал на D-вхо- де реверсивного сдвигающего регистра 24 (см. фиг.2) заменяется нулевым (см. фиг.Зб), так как на вход элемента НЕ 25 (см. фиг.2) поступает единичный сигнал (см. фиг.Зг) с второго выхода реверсивного сдвигающего регистра 24. Начинается отсчет времени прохождения ферромагнитного шарика 3 в исследуемой жидкости измерительного участка, образованного индуктивными катушками 4 и 4 измерительного контура.

При прохождении ферромагнитного шарика 7 мимо индуктивной катушки 4 измерительного контура на вход формирователя 12 интерпалов времени поступает третий сигнал. При этом на его первом выходе формируется сигнал нулевой величины, а на втором выходе - единичный сигнал. Селектор импульсов 18 отсекает сигналы с выхода генератора 17 импульсов и счет времени прохождения ферромагнитным шариком 7 измерительного участка между индуктивными катушками 4 и 4 прекрщается, а накопленное в счетчике импульсов 19 количество (код) импульсов соответствует времени движения шарика 7 в эталонной жидкости 6 с. э для эталонной жидкости. В момент прохождения ферромагнитным шариком 3 индуктивной катушки 4 измерительного контура на вход формирователя 12 интервалов времени поступает четвертый импульс, при этом на его обоих выходах появляются нулевые сигналы. Отсчет времени вторым измерителем 14

80296

игтерпала времени прекращается, а накопленное в его счетчике импульсов кол гчество (код) импульсов соответствует времени движения шарика $ С0 л- в исследуемой жидкости 2.

Коды с выходов измерителей 13 и 14 интервала времени поступают на входы микропроцессора 15, в котором IQ определяется вязкость 0 исследуемой жидкости по формуле

9 (- ):

)..

(Рш Ро..У Lo.

- - - -- - «v - | . -

(Ры-Рэ..)-.

5

5

5

где У) - вязкость эталонной жидкоС. 7.л

сти;

pkj - плотность шарика;

РР 0 . плотность исследуемой жидкости;

Рэ плотность эталонной жидкости;

о э.х время движения шарика в

отработанной и эталонной жидкости соответственно,, Использование изобретения позволит повысить точность измерений за счет снижения ошибки, снизить трудоем- 0 кость и сократить время анализа.

Формула изобретения 1. Вискозиметр, содержащий первую измерительную трубку с исследуемой жидкостью, перемещающийся в ней ферромагнитный шарик, размещенные с наружной стороны первой измерительной трубки на некотором расстояниии одна от другой первая и вторая нн0 дуктнвнне катушки, последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель и формирователь импульсов, первый измеритель интервала времени, последовательно соединенные микропро- , цессор и блок индикации, а также генератор высокочастотных колебаний, подключенный первым частотно-задающим входом к выводу первой индуктивной катушки и выходом - к входу под лосового усилителя, а выход первого измерителя интервала времени соединен с первой входной шиной микропроцессора, отличающийся теп, что, с целью повышения точности измерений, в него введены формирователь иптераалов времени, генератор импульсов, второй измеритель интервала времени и вторая измерительная трубка с эталонной жидкостью и с|

вторь ферромагнитным шариком, установленная параллельно первой, с размещенными на внешней поверхности третьей и четвертой индуктивными

катушками на расстоянии, равном расстоянию между первой и второй индуктивными катушками, и смещенными относительно их, причем все индуктив ные катушки соединены между собой

последовательно и выходной вывод четвертой индуктивной катушки со- . единен с вторым частотно-задающим входом генератора высокочастотных колебаний, выход формирователя им- пульсов соединен с входом формирова- теля интервалов времени,генератор импульсов соединен выходом с управляющими входами обоих измерителей интервала времени, первый и второй выходы формирователя интервалов

времени подключены соответственно к информационным входам первого и второго измерителей интервала времени, выход второго измерителя интервала времени соединен с второй входной шиной микропроцессора.

2„ Вискозиметр по п.1, отличающийся тем, что в нем формирователь интервалов времени содержит элемент НЕ и реверсивный сдвигающий регистр, счетный С-вход которого является входом формирователя и первый выход которого является первым выходом формирователя, а элемент НЕ подключен выходом к управляющему D-входу реверсивного сдвигающего регистра и входом - к второму выходу реверсивного сдвигающего регистра,являющемуся вторым выходом формирователя.

Сброс

Фиг. I

Фиг.Э