АКУСТИЧЕСКИЙ ВИСКОЗИМЕТР Советский патент 1969 года по МПК G01N29/02 G01N29/02 

Известны низкочастотные акустические вискозиметры, зонды которых совершают поступательные или вращательные колебания. Необходимость использования низкочастотных зондов возникает при измерении вязкости релаксирующих жидкостей, в частности растворов или расплавов высокополимеров, а также при измерении вязкости суспензий и коллоидных растворов. Однако во взрывоопасных условиях существующие вискозиметры неприменимы.

Предложенный вискозиметр позволяет достигнуть взрывозащищенности низкочастотного датчика вязкости при повышении точности измерений и чувствительности прибора. Это осуществляется благодаря применению зонда изгибно-вращательных колебаний, который, несмотря на применение достаточно толстой взрывозащищающей мембраны в качестве упругого элемента, имеет низкую резонансную частоту и высокую чувствительность. Увеличение точности достигают благодаря использованию зонда, состоящего из двух отрезков, разделенных мембраной, причем погружаемая в жидкость часть зонда представляет собой пластину эллиптического сечения. Системы возбуждения и измерения колебаний установлены во взрывонепроницаемом кожухе так, чтобы колебания зонда были направлены

вдоль наибольшей жесткости сечення части зонда, погруженной в жидкость.

С целью повышения точности измерений в кольцо автогенерации прибора включены полосовой фильтр и подстраиваемый частотнонезависимый фазовращатель.

На фиг. 1 показана блок-схема прибора; на фиг. 2 - датчик. Вискозиметр состоит из низкочастотного

взрывобезопасного датчика /, электронной схемы автогенерации 2, измерительной схемы 3 и схемы термокомпенсации 4.

Датчик собран во взрывонепроницаемом кожухе 5 и фланце 6, в который впрессован зонд

7, состоящий из двух отрезков 8 и 9. Колебания отрезка 8 зонда, возбуждаемые электромеханическим преобразователем 10, передаются через мембрану // второму отрезку 9, помещаемому в исследуемую среду. Колебания

зонда измеряются электромеханическим преобразователем 12.

Применение зонда изгибно-вращательных колебаний обеспечило резонансную частоту

колебаний до 400 гц при взрывобезопасной конструкции. Понижение частоты уменьшило ошибку измерения вязкости из-за влияния сдвиговой упругости среды. Для уменьшения погрешности прибора из-за излучения в жидющая колебания в жидкости, сделана в виде тонкой эллиптической пластины.

Для обеспечения , устойчивых колебаний зонда в плоскости больших осей эллиптических сечений отрезка 9 и устранения паразитных перпендикулярных колебаний, возникающих вследствие параметрического возбуждения, на границе отрезка 9 и мембраны // поперечное сечение плавно переходит в круговое, а также подобрана необходимая гибкость мембраны.

Возбуждаемая часть 5 зонда 7 имеет постоянное сечение ио всей длине.

Для устранения наводок возбуждающ,его электромеханического преобразователя 10 на измерительный преобразователь 12 возбуждаемая часть 8 зонда снабжена немагнитной упругой вставкой 13.

В цепь обратной связи электронной схемы автогенерации включен датчик 1.

Гармонические колебания зонда преобразуются измерительным преобразователем 12 в электрическое напряжение и поступают на вход электронного фазовращателя 14, а затем - в усилитель-ограничитель 15. Полосовой фильтр 16 выделяет лишь первую гармонику выходного напряжения, после чего она усиливается по мощности выходным каскадом 17 и поступает на обмотку возбул дения датчика 1.

Применение полосового фильтра 16 значительно снижает погрешность вискозиметра, так как уменьшаются нелинейные искажения выходного каскада 17, что позволяет более точно поддерживать частоту автогенерации равной резонансной частоте датчика /.

Использование частотно-независимого фазовращателя 14 позволяет подобрать такое соотношение фаз в схеме автогенерации 2, которое уменьшает влияние фазовых нестабильностей схемы, что таклсе значительно снижает погрешность вискозиметра.

В измерительной схеме 3 применен отдельный стабильный измерительный усилитель 18, который усиливает напряжение с измерительиой обмотки датчика /. Затем это напряжение поступает на детектор 19 и измеряется вольтметром 20.

Схема термокомпенсации 4 дает поправки к напряжению на выходе детектора 19 так, что ирибор всегда показывает вязкость жидкости при 20°С. С датчика температуры 21 напряжение термокомпенсации подается на аналогорешающую схему 22, которая дает напряжение поправки на вольтметр 20.

Для измерения истинной вязкости схему термокомпенсации отключают.

Предмет изобретения

Акустический вискозиметр, содержащий низкочастотный датчик с зондом, состоящим из двух неоднородных отрезков с жесткой мембраной посредине, электронную схему автогенерации, измерительную схему и схему термокомпенсации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при взрывоопасных условиях, один из отрезков зонда, погруженный в исследуемую среду, выполнен в виде пластины эллиптического сечения, а системы возбуждения и измерения колебаний зонда установлены параллельно мембране вдоль плоскости, проходящей через большие

оси эллиптических сечеиий пластины, причем в кольцо схемы автогеиерации последовательио включены подстраиваемый частотно-независимый фазовращатель и полосовой фильтр.