Электровискозиметр Советский патент 1981 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного измерения малых значений вязкости ньютоновских и неньютоновских жидкостей и предназначено для реологических исследований биомедицинских жидких сред и других маловязких жидкостей. Известно устройство для измерения вязкости методом уравновешивания ротационный вискозиметр Хартман-Браун. В этом вискозиметре внутренний цилиндр подвешен к рамке чувствительного элемента, угол поворота которой регистрируется фотоэлектронным утройством, состоящим из з.еркального осветителя, фотоэлемента и записывакхцего индикатора 1 Однако нналичие зеркальца на подвижной системе прибора усложняет конструкцию, что наряду с остальными элементами фотоэлектронного устройства, требующими постоянного контроля и стабилизации рабочих режимов снижает надежность прибора. Известен также ротационный электровискозиметр, содержащий вращаемый внешний цилиндр с исследуемой средой внутренний цилиндр, укрепленный на рамке электроизмерительного прибора поьещенной внутри неподвижной катушки, подключенной к источнику переменного тока, внутри которой размещена подвижная катушка, состоящая из двух скрепленных между собой под углом 90° катушек, одна из которых расположена на одной оси с неподвижной катушкой, усилитель сигнала неравновесия и устройство регистрации. Уравновешивакндая рамка одновременно является элементом, дающим сигнал на регистрацию угла поворота 2. Однако наличие токоподводов к двум катушкам подвижной части чувствительного элемента ограничивает чувствительность прибора. Устройство регистрации известного прибора, выходной сигнал которого пропорционален току в катушке уравновешивания, включает в себя измерительный преобразователь переменного тока, вносящий значительную погрешность в конечный результат, как правило не меньшую 2%. Кроме того, регистрирующее устройство предусматривает стрелочный прибор, класс точности которого заставляет ограничиваться при отсчете показаний всего двумя верными цифрами. Цель изобретения - повьвиение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель дсхзтигается тем что в электровискозиметр, содержацций вращаемый внешний цилиндр с исследуемой средой, внутренний цилиндр, укрепленный на рамке, помещенной внутри неподвижной катушки, подключенно к источнику переменного тока, усилитель сигнала неравновесия, связанный с подвижной катушкой, и устройство регистрации, введены электронный коммутатор и цифровой уравновешивающий преобразователь, причем расположенная на рамке единственная подвижная катушка присоединена к ключам электронного коммутатора, один из которых связан с усилителем сигнала неравновесия, а другой - с цифровым уравновешивающим преобразователем, вход которого соединен с усилителем сигнала неравновесия, а выходы - с цифровым индикатором и электронным коммутатором.

Кроме того, цифровой преобразователь выполнен в виде соединенногО со стабилизатором напряжения индуктивного делителя напряжения, отводы которого содержат ключи, дешифратора, реверсивного счетчика и логических вентилей, входы которых являются входами цифрового уравновешивающего преобразова теля, выходы соединены с реверсивным счетчиком, который подключен к дешифратору, соединенному с ключами индуктивного делителя напряжения и цифровым индикатором.

На фиг. 1 представлена функционалная схема предлагаемого электровискозиметра; на фиг. 2 - функциональна схема цифрового уравновешивакяцего преобразователя.

Электровискозиметр включает синхронный электропривод 1, внешний цилиндр 2 с исследуемой средой, внутренний цилиндр 3, подвижную катушку 4, неподвижную катушку 5 возбуждения, стабилизатор б переменного напряжения, цифровые индикаторы 7, цифровой уравновешивающий преобразователь 8, усилитель 9 сигнала неравновесия, ключи 10 электронного коммутатора 11, дешифратор 12, индуктивный делитель 13 напряжения, реверсивный счетчик 14, логические вентили 15 и ключи 16 аналогового сигнала индуктивного делителя напряжения.

К синхронному электроприводу 1 подсоединен внешний цилиндр 2, в котором размещен внутренний цилиндр 3. Внутренний цилиндр 3 укреплен на рамке подвижной катушки 4, помещенной внутри неподвижной катушки 5 возбуждения, подключенной к стабилизатору 6 переменного напряжения.

Подвижная катушка 4 соединена с электронным коммутатором 11 и его ключами 10, которые соединены с усилителем 9 сигнала неравновесия и с цифровым уравновешивающим преобразователем 8, связанным с цифровыми индикаторами- 7 устройства регистрации и с усилителем 9 сигнала неравновесия. Индуктивный делитель 13 напряжения цифрового уравновешивающего преобразователя 8 подключен параллельно неподвижной катушке 5 и стабилизатору б, а его отводы соединены с ключами 16 аналоговых сигналов, которые связаны с дешифратором 12, выходы которого соединены также с цифровым индикатором 7, а входы с реверсивным счетчиком 14. Входы счетчика 14 подключены к логическим Вентилям 15, соединенным с усилителем .9 сигнала неравновесия и с электронным коммутатором 11.

Не неподвижную катушку 5 возбуждения электродинамического прибора подают напряжение от стабилизатора 6. Подвижная катушка 4 чувствительного элемента, закрепленная на растяжках, присоединена к ключам 10 электронного коммутатора 11, который по-очередно подключает подвижную катушку к усилителю 9 сигнала неравновесия и к цифровому уравновешивающему преобразователю 8.

С подвижной катушкой связан внутренний цилиндр 3, размещенный внутри внешнего цилиндра 2 с исследуемой средой, вращаемого синхронным электроприводом 1. При появлении момента вязкостного трения на оси внутреннего цилиндра 3 подвижная катушка 4 поворачивается, а изменение индицируемой в ней ЭДС воспринимается усилителем 9 сигнала неравновесия, выходной сигнал которого воздействует на цифровой уравновешивающий преобразователь 8, а выходной ток последнего, протекая по подвижной катушке прибора, создает момент, уравновешиванзщий момент вязкостного трения.

Использование в качестве токопроводов только двух растяжек позволяет значительно снизить порог чувствителности и увеличить точность измерений

Поскольку частота собственных колебаний подвижной части чувствительного элемента-не превышает 0,25 Гц, то периодическое подключение подвижной катушки с частотой 25 Гц к цифровому уравновешивающему преобразователю не вызывает пульсирующих движений этой катушки. Электронный коммутатор 11 срабатывает в момент равенства нулю тока в подвижной катушке и напряжения .на выходе цифрового уравновешивающего преобразователя, исключая, таким образом, коммутационные перенапряжения и связанные с ними погрешности.

Цифровой уравновешивакяций преобразователь выполнен по схеме цифрового астатического регулятора. Стабилизатор 6 напряжения, включенный параллельно неподвижной катушке 5, связан с индуктивным делителем 13 напряжени Отводы индуктивного делителя напряже ния при помощи электронных ключей 16 выполненных, например, на опт)онах, управляемых дешифратором 12 реверсив ного счетчика 14, подключаются к под вижной катушке, создавая в последней уравновешивающий ток. Сигнал с выхода электронного коммутатора 11 поступает через логические вентили 15 на вхрдал прямого или обратного отсчета реверсивного счетчика 14 в зависимости от полярности сигнала на выходе усилителя 9 сигнала неравнове сия. Индуктивный делитель 13 напряжения обеспечивает очень выссжую ста бильность коэффициента деления, достигающую , так как коэффициент деления переменного напряжения зависит только от соотношения витков. Фазовая погрешность делителя также не превышает , что позволяет значительно уменьшить погрешность. Дешифратор 12, управлянхций ключатми 16 индуктивного делителя напряжения, управляет одновременно цифровым индикатором 7 устройства регистрации. Цифровые показания индикатора соответствуют величине измеряемой вязкости, при этом количество верных цифр отсчета определяется разрядностью цифрового уравновешивающего преобразователя 8. Таким о.бразом, предлагаемое устройство позволяет увеличить чувствительность и точность измерения вязкости. Формула изобретения 1. Электровискозиметр, содержащий вращаемый вноиний цилиндр с исследуемой средой, внутренний цилиндр, укрепленный на рамке, помещенной внутри неподвижной катушки, подключенной к источнику переменного тока, усилитель сигнала неравновесия связанный с подвижной катушкой, и устройство регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, в него введены электронный коммутатор цифровой уравновешивающий преобразователь,причем расположенная на рамке подвижная катушка присоединена к ключам электронного коьмутатора, один из которых связан с усилителем сигнала неравновесия, а другой - с цифровым уравновешивающим преобразователем, вход которого соединен с усилителем сигнала неравновесия, а выходы - с цифровым индикатором и электронным коммутатором. . 2. Электровискозиметр по п. 1, отличающийся тем, что цифровой преобразователь уравновешивав ния выполнен в виде соединенного со стабилизатором напряжения индуктивного делителя напряжения, отводы которого содержат ключи, дешифратора, реверсивного счетчика и логических вентилей входы которых являются входами цифрового уравновешивакхцего преобразователя, выходы соединены с реверсивным счетчиком, который подключен к дешифратору, соединенному с ключами индуктивного делителя напряжения и цифровым индикатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Белкин И. М., Виноградов Г. В., Леонов А. И. Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов. М., Машиностроение, 1968, с. 202. 2.Авторское свидетельство СССР № 457012, кл. G 01 N 11/14, 1975 (прототип).