Компенсационный ротационный вискозиметр Советский патент 1979 года по МПК G01N11/14 

1

Изобретение относится к ввскозвметрам, в частности, к ротационным вискозиметрам.,

Известен ротационный вискозиметр, содержащий подвижный цилиндр, эпектродвигатель для вращения цилиндра, термостат . и устройство для измерения крутйщегр момента. Цепь якоря с последовательно вклкпенвым в нее резистором и реостатом и обмотка возбуждения электродвигателя соединены с источником стабилвзированно. го напряжения, выход которого подключён на (блок сравнения l.

Вискози1 етр не обеспечивает, широко- yj го диапазона измерении:

Известен также компенсационный ротационный вискозиметр, содержащий электродвигатель со, стабилизированным чвсягом оборотов, связанный нерез редуктор со сто- у) лешницей, на которой установлен сосуд с .,анализируемой средой, а внутри этого сосуда расположен цилиндр, укрепленный ва валу, и схему регистрации 2j.

Прибор не обеспечивает достаточной точности измерений.

Цель предлагаемого взобрьтенин повышение точности и расширение динамического диапазона измерений вискозиметра.

Для этого в компенсационный ротационный вискозиметр, содержащий электродвигатель со стабилизированным чисш оборотов, связанный через редуктор со столешницей, на которой устансжлен сосуд и Исследуемой жидкостью, а внутри этого сосуда расположен цилиндр, укрепленный на валу, дополнительно введен ав- тогейератор и электромагнит, у полюсов; которого помещена рамка с сигнальной н исполнительной обмотками, при этом сигнал1: ая обмотка через последовательно соединенные усилитель низкой частоты и фазовый детектор подключена ко входу усилителя постояннохч) тока, а его выход нагружен на последсвателшо включенные исполнительную обмотку и коммутируемый резистор, связанный со входом образцо- BQTb вольтметра, причем автогенератор через фазовращатель связав со вторым входом фазовотчэ детектора, а через ыоду лятор подключен f обмотке элеЕТрсмагян та,, В 1федлагавмом устройстве момент вращения МдрШлвндра всегда пропорш овален вязкости всследуемой жидкостнП в компенсируется 1 отиводействующим моментом Мпр, который пропоряионален падению напряжения на коммутируемом резисторе. Это напряжение регистрирует- ся ttdpaanoBbiM цифровым или аналоговым вольтметром. Так как пох шность измерения вязкоств, Э основном, определяется погрешHbcTbiD регвстрируюше1Ч} прибора, то возможность првмененва цифрового вольтметра в совокупности с предлагаемой схе мой ;в11скозиметра позволяет повысить точ ность. измер ия при с шовременном расширении динамического диапазона по вязкости. ФункйиональЬая схема предпагаемогх} устройства изображена на чертеже. Вискозиметр включает в себя следующие узлы: апектром.агнит 1, рамку 2с сигнальной 3 и исполнительной 4 обмотками, усялитель 5 низкой частоты, фазовый детектор 6, усилитель 7, постоянного Ька, модулятор 8, коммутируемый резистор 9 образцовый цифровой Ш1И анапоговый вольтметр 10, автогенератор 11, кшгандр 12, сосуд 13 с исследуемой жнд KOctbto, столешницу 14, фазовращатель 15, вал 16, редуктор 17, алектродаигатель 18, :систему 19 стабилизации скорости вращения электродвигателя, подшипники .20 и 21. На валу 16, свободно вращающемся в подшипниках 20 и 21, закреплена рамка с двумя обмотками, одна из которых {сиг налшая) 3 через усилитель 5 низкой час тоты и фазовый детектор 6 подключена к входу усилителя 7 щстояниого тока, а выход последнего нагружен на последователшо соединенные коммутируемый разис тор 9, и исполните|1ьную обмотку 4, Электродвигатель 18 со схемой 19 стабилизадии скЬроста вращения через редуктор 17 приводит во вращение столешницу 14, на которой устансжлен сосуд 13с исследуемой жидкостью. Соосно с этим сосу.дом расположен цшшндр 12, механически связашаый с валом. Автогенератор 11 через фазовращатель 15 подключен ко второму входу фазового детектора, а через модулятор 8 подсоединен к обмотке электромагнита 1. Устройство работает следующим обрадом:Элект{Хэдаигатель 18 со схемой 19 стабилизагши скорости вращения через редуктор 17 приводит во вращение столешницу 14, на которой установлен цилиндрический сосуд 13 с исследуемой жидкостью. В резулм-атесдапления цилиндра 12 с исследуемой жидкостью возникает моментвращенияШр в(- |j| стремящийся повернуть рамку, находя- щуюсяв магнитном поле электромагнита 1. Магнитный поток электромагнита 1 имеет постоянную состав/Ьякнцую и переменную составляющую 0f|,4acTQTa которой определяется автогенератором 11. Автогенератор 12 через фазовращатель 15 подключен с одному из входов фазового детектора 6 и через модулятор 8 к электро магнита 1. В шле электромагнита, полная магнитная индукция В которого может быть представлена выражением. ; B(-,- -B SiHat. .В сигнальной обмотке наводится напряжениеЦ 13Вт -5 «®. где SI - угловая частота автогенератора llj BO - постоянная составляющая магнитаой индукына; амплитуда переменной состав- .ляющей андукдии - число витков сигнальной об.мотки S - площадь рамки; Q. - угол между напрж(лением магнитного EDTosa н Ш1ОСкостью рамки. Это напряжение ti усиливается усилителем 5 низкой частоты и поступает на один их входов фазового детектора 6, на второй вход которого через фазовращатель 15 по«. дается опорное напряжение автогенератора 11. На выходе фазового детектора 6 вырабатьшается напряжение, которое усилила- ется усилителем 7 постоянного тока, н ксммутируемыйрезистор 9. воздей-. ствует 6а всполнителшуюобмотку 4. Ток исполнительной обмоткн D создаэт магнитный поток, который, взаимодействуя с постоянной составляющей мапштного потока Фо - ,о59ртремится удержать рамку в HcxoAHtavi состоянии. При изменении вязкости д, пропордионапьно изменяется 5/и Q оставаясь все время малым по абсолютной величине. В замкнутой системе регулирования момент вращения tMfp #/,обусловаенный оцеплен ем стенок цилиндра 12с исследуемой жидкостью, непрерывно компенсируется противодействующим моментом рамкв с током:-.- ..- np P : S NW 6C050 (3) Решая совместно ЛАтЕ М по ОТНОСИТвЛ1 но.|( подучаем АЛ пр Р) .&совв fb и а hiy - G RT;--B Nw -ecose, u - 2где У2 число вигаов исполнительной обмотки о(ц (5) коэффициенты, которйе опреде ляются конструктивными осо. бенностями прибора; -напряженке, поступающее на вход цифровохч) вольтметра -поминалшое значение KOMMy b-v тируемого резистора; )ц, -R. исполнительной обмотке; коэффициенты усиления Тпередачи) усжлителя низкой частоты, фазового детектора и усилителя ПОСТСЯННО1Х) тока оо ответственно . При соответствуйэщем подборе помина лов резистора Rii шкала образцового вол метра будет отградуирована в вдЕншха : вязкости. Коммутируя резисторы, связанные межд собой роотношением ,- toK -j-looK можнъ в широких предала : измерять вяз™ кость исследуемой жидкости. При достаточно большом усаленни сиг нала на цЛстоянном и на переменном то™ ке, а также благодаря наличию глубокой Отрдаательрой обратной связи в предлага емой системе автоматического регулиро- ваний нестабильность коэффициентов уся- леняя К,н1,, а точность измерения вязкости у сущест- венного влияния не оказывает. Если угои Q не превышает 10°, то погрешность от - ток елинвйностн шкалы в рассматриваемом ротационном вискозиметре V л 57.3 ) te должна превышать 0,5%. Однако, эта составляющая погрешность является систематической и при необходимости может быть учтена, Как яоказал анализ погрешностей, в макете устройства случайная составляю}цая бсл не превышает ОД +0,15%. Так как чувствительность обычнохю етырехразрядного цифрового вольт1 етра ёолее, чем на двапорядка выше чувствр теяьности стрелочных индикаторов то во столько же |) расширяется и динамичео кий диапазон предлагаемого вискозиметра. Таким образец, в/предлагаемом вискозиметре значительно ябвьхшаетса точность явмерения вязкoctи. при одновременном расшнренни его динамического диапазона.;, Формула-изобретения { омпенсадаонный) ротационный вискоадIvi fpj содержащий зпектродвигательсб стабилизированным числом оборотов, свя-. , эанный через редуктор со стсстешнидей, на которой установлен сосуд с анализируемой средой, а внутри этого сосуда располояген лвл0ндр, укрепленный на валу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения дкнамичео кого диапазона измерении, он снабжен автогенератором и электромагнитом, у подвэ .сов которого помещена рамка с сигааль. ной и исполнительной обмотками, прр этом сигнальная обмотка через последователь-. но соединенные усилител|з низкой частоты и фазовый детектор подключена кЬ входу усилителя постоянного тока, а его выход нах ружен.на последовательно вкляэтенные иашэЛЕЕ телы1ую ббмотку и коммути pys- мьхй резистор, связанный со входом об раадового вольтметра, причем автогенера тор фазовращатель связан со вторымвходом фазового детектора, а через модулятор подключен к обмотке электро™ магнита. Источники информации, apEiaaibie во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР hS 241096, кл. G 01 N 11/14, 1969, . 2, Патент Швейцарии № 474055, кл. Gi 01 N 11/14, опублик. 1969.