ВИБРОРЕОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к Н31мереиию реологических характеристик вязкоупругих жидкостей с использованием вибрационных датчико,в.

Известен вибрационный вискозиметр (виброреометр), содержащий электродинамический вибратор, вибрируемую насадку, погруженную в испытуемую среду, « .вторичную схему.

Однако известный виброреометр дает недостаточную точность измерений в широком диапазоне частот.

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком частотном диапазоне.

Для этого виброреометр снабжен двумя пьезоэлектрическими датчиками, один из которых укреплен па пластине и погружен в испытуемую среду, а другой закреплен на пластине выше уровня исследуемой среды, причем пьезоэлектрические датчики подключены к электронному блоку, обрабатывающему сигналы, поступающие с пьезоэлектрических датчиков.

ИзОбретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена схема виброреометра; На фиг. 2 - разрез А-А измерительной пластины.

Виброреометр содержит сосуд 1 с исследуемой жидкостью 2 и измерительную пластину 3 с двумя пьезоэлектрическими датчиками 4 и 5. Измерительная пластина 3 закреплена

при помощи стержня 6 на упругой подвеске 7. На стержие 6 находится катушка 8, расположенная в зазоре постоянного магнита с полюсами 9 и 10. Катушка 8 подключена к звуковому генератору 11. Пьезоэлектрические датчики 4 и 5 состоят из плоских пьезоэлементов 12 и 13 соответственно (фиг. 2), вклеенных в измерительную пластину 3, например при помощи эпоксидного лака. На консольных концах пьезоэлементов укреплены диски 14 и 15. Для защиты пьезоэлементов от воздействия исследуемой жидкости между дисками 14 и 15 и пластиной 3 вклеены упругие (например резиновые) шайбы 16 и 17. Пьезоэлементы 12 и

13 при помощи выводов 18 и 19 (фиг. 1) соединены с электронным блоком 20.

Виброреометр работает следующим образом.

Сосуд 1 заполняют нсследуемой жидкостью

2 таким образОМ, чтобы нижний пьезодатчик 4 был полностью погружен в нее, а верхний .пьезодатчик 5 ие контактировал с Исследуемой жидкостью. Катушку 8 питают от генератора 11 рабочим током заданной частоты и приводят в колебательное движение систему, содержащую катушку 8, стержень 6, упругую подвеску 7 и измерительную пластину 3 с двумя пьезодатчиками 4 и 5. Пьезодатчик 4, погруженный в исследуемую

жидкость 2, вырабатывает электрический сигнал f/i, являющийся функцией амплитуды и частоты колебаний, массы диска 14 и величины механического импеданса исследуемой жидкости, причем t/, ,.А(-/«,ш + 1.ш),(1) где; ki - чувствительность пьезоэлемента 12, А - амплитуда вибраций, «1 - масса диска 14, ш - круговая частота вибраций, 2ж - механический импеданс измеряемой жидкости, 1 --мнимая единица. Жесткость упругой шайбы 16 считать пренебрежительно малой по сравнению с жесткостью пьезоэлемента 12. Пьезодатчик 5, не контактирующий с исследуемой жидкостью, вырабатывает электрический сигнал Uz, являющийся функцией амплитуды и частоты колебаний и массы диска 15. Uz - k,,Am, / 2 /Vgi if/tgV } где «2 - чувствительность пьезоэлемента 13, т2 - масса диска 16. При условии, что пьезодатчики 4 и 5 идентичны и жесткость резиновых щайб 16 и 17 HaMiHoro меньще жесткости пьезоэлементов 12 и 13, механический импеданс жидкости определяют по формуле (3) где гж - амплитудное значение механического импеданса. kf -константа прибора. Фазовую составляющую механического импеданса определяют по сдвигу фаз между величинами(U,-U,)U,. По измеренным при помощи электронного блока 20 амплитудной и фазовой составляющей механического импеданса с применением известных формул рассчитывают компоненты комплексной динамической вязкости. Применение пьезоэлектрических датчиков, расположенных непосредственно на измерительной пластине, позволяет исключить влияние массы колеблющихся частей (пластины 3, стержня 6, катущки 8) и жесткости упругой подвески 7 на результаты измерения механического импеданса жидкости. Применение дифференциального принципа измерения сигналов () позволяет исключить влияние массы диска 14. Таким образом, конструкция предложенного виброреометра позволяет повысить точность измерения механического импеданса жидкостей и упрощает процесс определения их реологических характеристик. Предмет изобретения Виброреометр для вязкоупругих жидкостей, содержащий сосуд с исследуемой средой, измерительную пластину, устройство для возбуждения колебаний пластины и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в щироком частотном диапазоне, он снабжен двумя пьезоэлектрическими датчиками, один из которых укреплен на пластине и погружен в испытуемую среду, а другой закреплен на пластине выще уровня исследуемой среды, причем пьезоэлектрические датчики подключены к электронному блоку, обрабатывающему сигналы, постуг1аю1Д11е с ньезоэлектрических датчиков.

тН

.t

Г7 tt

fve г