Вибрационный вискозиметр Советский патент 1979 года по МПК G01N11/16 

(54) ВИБРАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к приборам Для измерения вязкости. Известны вибрационные вискозиметры для определения вязкости жидких сред, основанные на измерении амплитуды колебаний вибрирующего тела при погружении его в исследуемую среду и состоящие из чувствительного элемента датчика с зондом, на котором укреплен вибратор и измеритель амплиту ды вибрирующего зонда. Известен вибрационный вискозиметр 1 , содержагоий преобразовател с чувствительным элементом, выполнен ным в виде зонда, систему возбуждения колебаний зонда, содержащую эле ромагнитную катушку с емкостным пре разователем, и схему измерения ампл туды колебаний зонда, содержащую ин дукционную катушку электромагнитного поля, высокочастотный генератор, к выходу которого подключен частотный дискриминатор, усилитель напряжения, измерительный усилитель и из мерительный детектор с регистрирующим устройством. Недостатком данного вискозиметра является сложность схемы измерения амплитуды колебаний зонда, что умен шает надежность прибора. Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является вибрационный вискозимето 21, содержащий датчик с зондом, состоящим иг нижнего и верхнего неоднородных стержневьгх отрезков с расположенной между ними мембраной, генератор низкочастотных колебаний, cxeNry измерения выходного сигнала датчика. При работе прибора зонд, имеющий форму пластины эллиптического сечения и совершающий изгибно-вращательные колебания, погружается в среду, вязкость которой измеряется. При этом амплитуда изгибно-вращательных колебаний зонда, пропорциональная вязкости среды, фиксируется отсчетным прибором измерительной схемы. Недостатками указанногЬ вискози- . метра являются невысокая чувствите.пьность прибора и небольшая точность измерений, что обусловлено следующим. Элементы схемы измерения (выходного сигнала) и возбуждения (колебаний зонда) расположены вместе в одном корпусе и содержат индукционные катушки электромагнитного поля, наведение которых влияет друг на друга и создает помехи, искаячающие показания прибора, Элпиптическая зонда вследст вие округленности боков лх ребер при его движении в жидкой среде создает значительное гид юдашамическое лобовое сопротивление, чего снижае ся чувствительность к составляюмей вязкового трения, непосредственно ха рактеризующего величину вязкости исследуемой среды. Придание зонду сложньп-: изгибновращательных колебаний снижает точность и чувствительность прибора так как колебания совершаются не в одн.ой плоскости и величина лобового сопротивления при этом меняется. Целью изобретения является повышение чувствительности/ точности и расширения диапазона измерений. Цель достигается за счет того, что /датчик с зондом выполнен в виде механотронного преобразователя усиЛИЙ, а нижний отрезок зонда в виде пласти -:ы двояковыпуклого параболического сечения с возможностью ее маятниковых колебаний в плоскости большей оси двояковыпуклого парабол {ческого сечения. Цель достигается также за счет то го, что мембрана выполнена с ребрами жесткости в направлении, перпендикулярном плоскости маятников1лх колебаний зонда, а также за счет того, что сечение нижнего отрезка зонда выполнено с соотношением осей 4:1, На чертеже представлена схема виб рационного вискозиметра. Вискозиметр.состоит из вибрационного 1, выполненного в виде механотронного преобразователя усилий (механотрона), с зондом, состоящим из двух неоднородных стержневых отрезков, верхний отрезок 2 которого является подвижном электродом механотронар а нижний отрезок 3 зондаштырь механотрона - выполнен в виде тонкой пластины двояковыпуклого параболического сечения с соотношением осей не менее 4:1, причем отрезки зонда разделены мембраной 4, позвол щей зонду совершать маятниковые коле бания вдоль большой оси двояковыпуклого параболического сечения нижнего отрезка зонда а сама мембрана выпол нена из эластичного материала и име ет радиальные ребра жесткости, выдав ленные на ее поверхности и перпенди кулярные плоскости маятниковых коле баний зонда. На поверхности нижнего отрезка зонда наносят ограничительные риски пoкaзывaюшJie границу погружения его в исследуемую среду. Вибрационный вискозиметр имеет блок 5 питания механотрона, схему г нершдии, состоящую из катушки возбуждения б, сердечник которой распо ложен в плоскости большей оси двояковыпуклого сечения зонда и генера ора звуковых колебаний 7, а также схему измерения выходного сигнала атчика, состоящую из отградуированого в делениях вязкости милливольтетра 8 и самописца 9 . Вибрационный вискозиметр работает ледующим образом. Включается прибор, и зонд датчика огружается в исследуемую жидкость 10 так, чтобы ее уровень соответствовал метке на нижнем отрезке 3 зона, чем обеспечивается постоянство рабочей поверхности зонда, находящейся непосредственно в исследуемой среде. Маятниковые колебания зонда обеспечиваются схемой генерации. При этом можно плавно менять частоту колебаний и переменную возбуждающую силу. Зонд совершает маятниковые колебания вдоль плоскости, проходящей через большую ось двояковыпуклого параболического сечения зонда с амплитудой,. соответствующей частоте колебаний зонда и вязкости исследуемой жидкости. Изменяющийся при этом электронный ток механотрона является выходныги сигналом датчика, который регистрируется измерительной схемой. Уравнение, связывающее измеряемую величину - вязкость с параметрами прибора, имеет вид , -вязкость исследуемой среды, П; - плотность исследуемой среды, г/см -максимальный выходной сигнал датчика, соответствующгШ максимальной ахиплитуде колебаний зонда, В С| - коэффициент, зависящий от частоты и величины переменной возбуждающей силы ; С - постоянная прибора. Таким образом, существенные отличия предлагаемого вибрационного вискозиметра от известных конструкций заключается в следующем. Часть зонда, погружаемая в исследуемую среду, выполнена в виде пластин двояковыпуклого парабапического сечения, чем достигается значительное уменьшение лобового сопротивления в жидкой среде при его движении в ней. Особая конструкция мембраны с радиальными ребрами, перпендикулярными плоскости колебаний зонда, и расположение катушек возбуждения у нижнего отрезка зонда в плоскости большей