Электровискозиметр со статическимуРАВНОВЕшиВАНиЕМ Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

I

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения вязкости ньютоновских и неньютоновских жидкостей и предназначено для исследования биомедицинских жидких сред и других маловязких жидкостей.

Известно устройство для измерения вязкости методом уравновешивания, содержащее пару рабочих поверхностей, одна из которых связана с приводом, а Другая - с силоизмерителем, выполненным в виде электромагнитного преобразователя, катушка намагничивания которого соединена с регулируемым источником питания, а другая катушка - исполнительная - соединена через усилитель с урав.новешивающим мостом, в одно из плеч которого включен датчик смещения ij .

Конструкция подвески, измерительных поверхностей в этом приборе не позволяет измерять малые моменты вязкостного трения. Наличие специального Датчика смещения усложняет конструкцию и схему прибора, уменьшается его чувствительность, а включение датчика в уравновешивающий мост не обеспечивает необходимой степени уравновешивания и качества переходных процессов при урагвновешивании моментов.

Известен вискозиметр, содержащий контейнер для измеряемой жидкости, пару цилиндров, один из которых, наружный, соединен с приводом через магнитную муфту. Ось внутреннего цилиндра жестко связана с поводком, на конце которого закреплены сердечники дифференциальнотрансформаторной и силовой компенсационной катушек 2.

Однако связь оси с поводком делает невозможным измерение малых вязкостей.

Известен также ротационный электровискознметр, в котсром применена электромеханическая часть для измерения малых моментов вязкостного трения. Кроме того, для повышения точности определен НИН вязкости в неподвижной круглой катугике, подсоединенной к источнику тока, раз8мещены две подвижные катушки, скреплен йые между собой под углом в 90 , одна из которых, лежащая на одной оси с неподвижной, через источник опорного напряжения Подключена на вход усилителя, выход которого подсоединен ко В10рой катушке З. Недостатки такого прибора состоят в том, что наличие токопроводов к двум катушкам подвижной части чувствительного элемента ограничивает чувствительность;устройство регистрации, выходной сигнал которого пропорционален току в катушке уравнове1иивания, включает измерительный преобразователь переменного тока, вносящий погрешность не меHeie 2%; в схеме уравновешивания известного прибора не обеспечивается необходимое качество переходных процессо Цель изобретения - повышение чувствительности и точности при автоматическом измерении вязкости. Поставленная цель достигается тем, что неподвижная катушка возбуждения подключена к стабилизатору напряжения сетевой частоты и через разделительный конденсатор- к генератору повышенной частоты, а подвижная кату;ика чувст вительного э/1емента, закрепленная на растяжках, соединена с преобразователем уравновешивания и через конденсатор - преобразователем неравновесия. Последний содержит емкостный дифференциатор с выходом на постоянном токе, дифферен циальный усилитель, соединенный с аналоговым умножителем, выход которого вместе с емкостным дифференциатс ом присоединен к суммирующему усилителю. Выход суммирующего усилителя подключен к вольтметру и входу аналогово го умножителя преобразователя уравновешивания, второй вход которого связан с напряжением сетевой частоты, а выход с подвижной катушкой прибора. На чертеже показана схема предлагаемого прибора. Электровискозиметр содержит подвиж ную катушку 1 чувствительного элемента, кагушку 2 возбуждения} стабилизатор 3 напряжения-, сетевой частоты; генератор 4 повышенной частоты; преобразсюатель 5 неравновесия, включающий емкостный дифференциатор 6, дифференци альный усилитель 7, интегральный анало говый умножитель 8 и суммирующий уси литель 9. Кроме того, устройство содер жит вольтметр Ю постоянного тока, преобразователь 11 уравновешивания. 74 электропривод 12, внешний цилиндр 13 с исследуемой средой и внутренний цилиндр 14. Устройство работает следующим обрааом. На катушку 2 возбуждения электродинамического прибора подают напряжение УЙЧ от стабилизатора 3 напряжения сетевой частоты и через конденсатор - от генератора 4 повышенной частоты. Подвижная катушка 1 чувствительного элемента,, закрепленная на растяжках, подключена к преобразователю 11 уравновешивания и через конденсатор - к преобразователю 5 неравновесия. С рамкой связан внутренний цилиндр 14, размещенный внутри внешнего цилиндра 13с исследуемой средой, вращаемого электроприводом 12. При вращении внешнего цилиндра появляется момент вязкостного трения на оси внутреннего цилиндра 14, катушка 1 поворачивается, а изменение индуктируемой ЭДС повышенной частоты воспринимается преобразователем 5 неравновесия, выходной сигнал которого воздействует на преобразователь 11 эавновешивания, выходной ток которого, протекая по подвижной катушке прибора, создает момент fA , уравновешивающий момент вязкостного трения Мь . Использование в качестве токопроводов только двух растяжек позволяет значительно снизить порог чувствительности и увеличить точность измерений. Поскольку для обеспечения работоспособности прибора катушки приходится располагать под углом, близким к 45 , то увеличивается чувствительность преобразователей неравновесия и уравновешивания, а также возникает однозначная зависимость приращения индуктируемой ЭДС от угла поворота катушки. Однако при малой жесткости растяжек особенно важно и трудно обеспечить устойчивость автоматической системы, слеДящей за положением подвижной катушки. С этой целью в схеме преобразователя неравновесия имеется емкостный дифференциатор 6 огибающей сигнала неравновесия с вькодом на постоянном токе. Для обеспечения фазочувствительного выпрямления сигнала с выхода дифференциального усилителя 7 применяют интегральный аналоговый умножитель 8, что исключает нели.нейность вькодной характеристики преобразователя, присущую схемам с использованием диодов. Так кек в подвижной катушке наводятся ЭДС с различными частотами, то не,г1ьзя характеризовать величину момента

уравновешивания величиной измеренного аеременного тока, протекающего по катушке. Поэтому в качестве преобразователя уравновешивания применяют интегральный аналоговый умножитель 11, на один вход которого подают сигнал со стабилизатора переменного напряжения сетевой частоты, а другой вход подключен к выходу суммирующего усилителя 9 преобразователя неравновесия, куда подключен, также вольтметр Ю постоянного тока. Составляющая тока, пропорциональная моменту уравновешивания, будет пропсрциональна и напряжению на выходе суммирующего усилителя 9, которое измеряется вольтметром 10.

Таким образом, в предлагаемом эяектровискозиметре за счет исключения дополнительных механических сопротивлений уменьшения погрешности измерения урав- новешивающего тока, и за счёт обеспечения устойчивости системы регулирования в переходных процессах достигается повышение чувствительности и точности измерения вязкости.

Формула изобретения

1. Электровискозиметр со статическим уравновешиванием, содержащий вращаемый внешний цилиндр с исследуемой средой, внутренний цилиндр, укрепленный на подвижной катушке измерительного электродинамического прибора, выходной указа

тель, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, неподвижная катушка возбуждения подключена к стабилизатору напряжения сетевой частоты и через разделительный конденсатор - к генератору повышенной частоты, а по шижная катушка, закрепленная на растяжках, соединена с преобразователем уравновешиванкя и через дополнительный конденсатор - с преобразователем неравновесия.

2. Электровискозиметр по п. 1, о т личающийся тем, что преобра- .зователь неравновесия содержит дифференциальный усилитель, входами связанный с подвижной катушкой и делителем напряжения повышенной частоты, а выходами .первых каскадов - с емкостным дифференцирующим устройством, подклю-; ченным на вход суммирующего усилителя Iвместе с выходом аналогового умножителя, входами соединенного с подвижной катушкой и окинечным каскадом дифференционального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 301598, кл. G О1 N 11/14, 1968.

2.Автсрское свидетельство СССР N 397816, кл. Q О1 N 11/14, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР. № 457012, кл. G 01N 11/14, 197,5 (прототип). /v -