Вискозиметр Советский патент 1982 года по МПК G01N11/12 

- (54) ВИСКОЗИМЕТР

1

Изобретение относится к автоматическому контролю вязкости различных сред и может быть использовано в системах автоматического управления технологическими параметрами.

Известен ротационный вискозиметр, со- s держащий измерительную микромашину, выполненную в виде последовательно включенных генератора и двигателя с резистором, на валу которого укреплен измерительный цилиндр; вторичный прибор, снабженный второй микромашиной, выполненной аналогично первой, причем генератор первой и второй микромашины включены по компенсационной схеме 1.

Недостатками данного вискозиметра яв- is ляются невысокая точность измерения вязкости, малая надежность, трудность использования в системах автоматического регулирования вязкости.

Известен также ротационный вискози- -.. метр, содержащий двухфазный асинхронный двигатель в качестве датчика и мостовую схему измерения, образованную вторичной обмоткой трансформатора со средней точкой и двумя плечами, в схеме измерительного моста -два смежных плеча образованы обмотками двухфазного двигателя противолежащие смежные плечи - конденсаторами, а общее напряжение питания измерительного моста и двигателя датчика подведено к одной диагонали моста ко второй диагонали которого подключен индикатор разбаланса 2.

Данному техническому решению также свойственна невысокая точность измерения вязкости.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является автоматический вискозиметр для исследования расплавов, содержащий рабочий орган, помещенный в исследуемую жидкость, находящуюся во вращающемся цилиндре, датчик угла, усилитель, двигатель, потенциометр и исполнительный двигатель, при этом исполнительный двигатель механически соединен с рабочим органом и датчиком угла, выход .датчика угла через усилитель соединен со входом усилителя, ротор которого механически соединен с движком потенциометра, который соединен со входом иcпoлнитeJfьнoгo двигателя. При изменении вязкости исследуемой жидкости, которая находится в цилиндре, вращающемся с определенной скоростью, рабочий орган начинает поворачиваться. Этот поворот замеряется датчиком угла, усилительный сигнал, пропорциональный углу поворота, поступает на двигатель, который перемещает движок потенциометра до тех пор, пока вызываемое этим перемещением вращение исполнительного двигателя не скомпенсирует поворот рабочего органа. Напряжение, снимаемое с движка потенциометра, пропорционально вязкости жидкости 3. Однако точность измерения вязкости данного автоматического вискозиметра невысока, вследствие возмущений, создаваемых вращением цилиндра с жидкостью. Целью изобретения является повыщение точности измерения вязкости. Поставленная цель достигается тем, что в автоматический вискозиметр, содержащий рабочий орган, вращающийся цилиндр, дат чик угла, усилитель и исполнительный двигатель, механически соединенный с рабочим органом и датчиком угла, дополнительно введены блок сравнения, источник опорного сигнала, дифференциатор, блок выделения модуля, пороговое устройство, ключ и ячейка памяти, причем выход датчика угла соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного сигнала, а выход блока сравнения соединен со входом усилителя выход которого подключен Ко входу исполнительного двигателя, при этом выход блока сравнения соединен с управляющим входом ключа и входом дифференциатора, выход которого через последовательно соеди- ненные блок выделения модуля и пороговое устройство подключен к сигнальному входу ключа, выход которого соединен со входом ячейки памяти. На чертеже представлена структурная схема автоматического вискозиметра. Приняты следующие обозначения: x(t) - сигнал ошибки; iCt) - входное воздействие; ) -сигнал с датчика угла; ) - импульсный сигнал с выхода ключа м(.0 запомненное значение сигнала xnt). Схема включает в себя рабочий орган 1 исследуемую среду 2, в которую помещен рабочий орган 1, датчик угла 3, вход которого соединен с рабочим органом 1, усилитель 3, исполнительный двигатель 5, вход которого соединен с усилителем 4, блок сравнения 6, выход которого соединен со входом усилителя 4, а вход подключен к датчику угла ЗЛ, источник опорного сигнала 7, который соединен с блоком сравнения 6, дифференциатор 8, соединенный с выходом блока сравнения 6, блок выделения модуля 9, соединенный с выходом дифференциатора 8, .| пороговое устройство 10, подключенное к блоку выделения модуля 9, ключ 11, соединенный с выходом порогов устройства 10 и с выходом блока сравнения 6, ячейка памяти 12, соединенная с выходом ключа 11. Автоматический вискозиметр работает следующим образом. Сигнал, снимаемый с датчика угла 3, сравнивается на блоке сравнения 6 с входным воздействием g(t) и формируется сигнал ощибки x(t), равный X(t) Y(t) - g(t) . Усиленный сигнал x(t) подается на исполнительный двигатель 5, который, перемещаясь изменяет сигнал у() так, чтобы приблизить его к входному воздействию g(t) Если входное воздействие является ступенчатой функцией I(t), то -после окончания переходного процесса (т. е. при x(t). где x(t) - производная сигнала ощибки) сигнал ощибки определяется лищь механическим сопротивлением вращения рабочего органа 1, так как данная замкнутная система имеет астатизм первого порядка (один интегратор). Известно, что ощибка при этом может быть записана в виде , X(t) MH KM - активное сопротивление якорной обмотки двигателя; Км - электромеханический коэффициент двигателя; Ку -коэффициент усиления усилителя; MH -механический момент сопротивления. Так как MH прямо пропорционально вязкости исследуемой среды 2, то сигнал ощибки x(t) при условии x(t) - О несет информацию о вязкости исследуемой среды. Для получения этой информации сигнал x(t) дифференцируется x(t), выпрямляется в блоке 9 выделения модуля (х(t) и в момент времени, когда становится меньще определенного значения , срабатывает пороговое устройство 10. При этом открывается ключ 11 и на ячейку памяти 12 поступает сигнал ошибки Хц(1), несущий информацию о вязкости. Затем на вход системы поступает ступен-г чатая функция g(t) l(t) противоположного знака. Когда система начинает отрабатывать эту функцию, то /x(t)/ . и ключ 11 закрывается. До следующего момента времени, когда вновь будет выполняться условие /x(t)/ 6 , ячейка памяти 12 запоминает предыдущее значение x(t). Таким образом, при соответствующем выборе частоты смены знака g(t) l(t), а также величины этого скачка (чтобы не развивать больщей скорости перемещения рабочего органа 1 и не вносить возмущений