Электровибрационный вискозиметр Советский патент 1979 года по МПК G01N11/16 

1

Изобретение относится к технике измерения физико-химических свойств, в частности вязкости материалов, находящихся в жидком состоянии, и может быть применено в металлургической и химической промышленности.

Известен вибрационный вискозиметр, содержащий вибратор, виброизмеритель, щуп, генератор звуковой частоты, стабилизатор и указательный прибор, причем генератор обеспечивает ввод вибратора в режим резонанса для получения максимального сигнала с датчика 1 .

Недостатком известного вибрационного вискозиметра является низкая чувствительность датчика и недостаточная точность измерений.

Ближайшим техническим средством является электровибрационный вискозиметр, содержащий генератор системы возбуждения, вибратор, датчик системы съема, усилитель измерительной системы и измеритель напряжения 2 .

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность датчика из-за применения массивного щупа; неустойчивость обеспечения резонанса вибратора, вызываемая девиацией частоты звукового генератора или нестабильностью и неустойчивостью электронной схемы обратной связи по частоте резонанса; частичная компенсация выходного сигнала усилителем напряжения, сужающая диапазон измерения; применение специальных источников для питания отдельных элементов электронных схем, требующее постоянного контроля и подстройки электронных схем.

5

Цель предлагаемого изобретения повышение чувствительности и точности измерений вязкости жидкостей.

Она достигается за счет Того, что система возбуждения вискозиметра

0 дополнительно снабжена формирователем длительности импульсов, а измерительная система - целителем напряжения, своим,, выходом подключенным к одному из входов измерителя напряжения, а своим входом подключенным через два последовательно соединенных сопротивления к источнику питания, при этом выход лервсго со против лення соединен с выходом усилителя, формирова тель длительности импульсов поцключен к выходу генератора системы возбуждения, а датчик, системы съем шарнирно соединен с вибратором, при этом оси вибратора и датчика разнесены и расположены во взаимно лерпен дикулярных плоскостях. На фиг. 1 дана схема электровибра- шюн1;ого вискозиметра; на фиг. 2 а кривая зависимости сигнала на выходе выпрямителя от вязкости; на фиг. 26зависимость показаний измерителя от вязкости. Предлагаемый вискозиметр содержит генератор 1 эталонной частоты, имею- 1йий внутренний делитель для подстройки частоты, формирователь 2 длительности импульсов, вибратор 3, датчик 4, усилитель 5, трансформатор 6, выпрямитель 7 с фильтром С, целитель 8 напряжения с сопротивлениями R и Rg , измеритель 9 напряжения тигель Юс контролируемой жицкостг/ю Предлагаемый вискозиметр работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает эталонную частоту, которая внутренним делителем выбирается равной собственной резонансной частоте вибратора 3, жестко укрепленного при помощи стальных консольных пружин на подвижной раме. Импульсы с генератора 1 поступают в формирователь 2 д7штельности импульсов, который обеспечивает формирование коротких импульсов с большой скважностью для ударного возбуждения вибратора 3 через обмотку возбуждения, что на 20% повышает амплитуду колебаний вибратора. Ось вибратора с одной стороны является контрольным щупом, а другой стороной через шарнирное соединение возбуждает ось датчика 4, расположенную перпендикулярно оси вибратора. Такое расположение детчика позволило облегчить ось вибрато{5а, за счет чего была достигнута высокая чувствительность без применения расширяющих наконечников, ведущих к искажению формы сигнала и его нелинейности. Выход датчика 4 подключен ко входу усилителя 5, на выходе которюго 44 подклкзчен трансформатор 6 для рнгнвязки цепей питания усилителя 5 и выпрямителя 7, подключенного к выходу трансформатора 6. Для устранения пульсаций в выпрямителе 7 используется емкостной фильтр С. Напряжение с выхода выпрямителя 7 поступает на один вход измерителя 9, на другой вход которого подается напряжение с делителя 8 напряжения, охваченного через сопротивления R и Ra положительной обратной связью с усилителем 5, что обеспечивает устойчивую работу схемы при колебаниях напряжения питания Ер . Делитель 8 напряжения обеспечивает подачу напряжения смещения UCM i равного максимальному резонансному сигналу UBMX на выходе выпрямителя 7 при отсутст- ВИИ контролируемого сигнала для обеспечения прямо пропорциональной зависимости показаний измерителя 9 от вязкости контролируемой жидкости. При погружении щупа в тигель 10 с контролируемой жидкостью обратно пропорционально вязкости уменьшается амплитуда вибрации вибратора 3, что вызывает соответствующее уменьшение КОЫУ ( фиг. 2 а), при этом раз- ность напряжений L/Bbu , прямо пропорциональная коэффициенту вязкости г , П4 еобразуется в N показания измерения 9 (фиг. 2 б). В вискозиметре применены кварцевый генератор 2Г1 на 4. кГц, делитель на декадах 2Дк1 и ждущий мультивибратор МвЖЗ и.з комплекса Спектр-2 системы КТС ЛИУС. Обмотка возбуждения вибратора имеет 40ОО витков. В качестве датчика использована индуктивная головка звукоснимателя, но могут быть применены тензо- или пьезоголовки. Низкочастотный усилитель, построенный на транзисторах МП39 и МП42, имеет три каскада с суммарным коэффициентом усиления 2О. Выходной сит- нал равен 10 В. В качестве измерителя использован ци зовой вольт ак дер-оммотр типа 1U3S7 класса 0,02. Пределы измерения вискозиметра от О,1 до 1ОО пз. В процессе измерения была цостпгпута высокая разрешающая способность ± 0,05%. 5 Для обеспече1 ия высокой TOHIHXJTH измерения перемещение подвижной рамы (погружение щупа) контролируется микрометром. Уменьщение веса вибрирующей части вискозиметра, стабилизация собс-тве ной резонансной частоты вибратора н линеаризация выхоаа цатчика обеспечивают высокую чувствительность и точность измерения, устойчивость показаний и позволяют использовать предлагаемый вискозиметр для непрерывных измерений с высокой производительностью. Формула изобретения Электровибрациоиный вискозиметр, содержащий генератор системы возбуж дения, вибратор, датчик системы съема, усилитель измерительной системы, измеритель напряжения, о т л и ч а к щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, система возбуждения дополнительно снабжена формирователем дли 34 тетпэности импульсов, а измерительная система - делителем напряжения, своим выходом подключенным к одному из входов измерителя напряжения, а споим входом поцключенным через цва последовательно соединенных сопротяг ле- ния к источнику питания, при этом первого сопротивления соецинен с выходом усилителя, формирователь длительности импульсов подключен к выходу генератора системы возбуждения, а датчик системы съема шарнирно соединен с вибратором, при этом оси вибратора и датчика разнесены и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 175725, кл. в 01 N 11/16, 1965. 2.Соловьев А. Н., Каплун А. Б. Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей, Новосибирск, HajrKa, 1970. с. 33.

fut.2