Ротационный вискозиметр Советский патент 1982 года по МПК G01N11/14 

(5) РОТАЦИОННЫЙ ВИСКОЗИМЕТР

Изобретение относится к измерению раологических характеристик жидких сред, в частности вязкости крови, и может быть использовано при исследовании реологических параметров других биологических жидкостей. Известно устройство измерения вяз кости крови, в котором вращающаяся роторная насадка помещена в свободноплавающий цилиндр с эталонной жидкостью, полость между неподвижным и свободноплавающим цилиндрами заполнена исследуемой кровью. Измерение вязкости производится путем измерения скорости вращения свободноплаваю щего цилиндра 1. Однако в этом устройстве время из мерения велико (за время измерения могут измениться реологические свойства крови), необходимо также иметь дополнительную жидкость с известной неизменной вязкостью. Кроме того, оно обладает низкой точностью измерения и отсутствием термостабилизаци Известно также устройство для измерения вязкости жидкости с термостабилизацией, роторная насадка которого вращается от двигателя постоянного тока. Измерение вязкости производится путем измерения скорости вращения роторной насадки с помощью систем зубчатых колес 2. Однако при этом точность измерения оказывается невысокой. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электродвигатель постоянного тока с роторной насадкой в виде цилиндра, подключенный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему управляемый вход, тахогенератор и индикатор. Измерение вязкости произво дится путем измерения разности между эталонным напряжением и напряжением тахогенератора и преобразованием этой разности в угол поворота допол396ниteльнoгo двигателя, изменяющего сопротивление резистора (следователь но, и ток якоря) до устранения разности напряжений. Отсчет вязкости Производится по углу поворота резистора, который одновременно является индикатором З . Однако известное устройство является сложным. Кроме того, При измерении вязкости жидкости, в частности крови, в очень малых объемах, дополнительная нагрузка на вал двигателя в виде тахогенератора снижает точность измерения, к тому же, при различных скоростях сдвига, между показанием прибора и реальной вязкостью существует нелинейная зависимость. Цель изобретения - повышение точности измерения, стабилизация скорос ти сдвига и упрощение измерений. Поставленная цель достигается тем, что в ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электродвигатель постоянного тока с роторной насадкой в виде цилиндра, подключенный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему управляющий сеход, и индикатор, дополнительно вве дены преобразователь и сумматор, при чем выход резистора подключен к входу преобразователя и к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника стаби,лизированного напряжения, а выход соединен с управляющим входом источ ника стабилизированного напряжения, при этом выход преобразователя соединен со входом индикатора. На чертеже представлена структур ная ёхема ротационного вискозиметра Электродвигатель 1 с роторной насадкой в виде цилиндра, помещенной в исследуемую жидкость в термостате, соединен с источником 2 стабилизированного напряжения через резистор 3 с заземленным концом. Источник 2 стабилизированного напряжения имеет управляемый вход А. Сумматор 5 выходом соединен с управ ляемым входом k источника 2 стабилизированного напряжения, а входами - с резистором 3 и выходом источ ника 2 стабилизированного напряжения. Преобразователь 6 выходом соединен с индикатором 7 а входом с резистором 3В качестве преобразователя 6 удобнее всего использовать операционныи усилитель в интегральном исполнении, в качестве индикатора 7 цифровой вольтметр с количеством знаков, определяемых заданной точностью измерения, также на интегг ральных микросхемах. Сумматор 5 выполнен также на операционном усилителе. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на двигатель 1 скорость вращения вала определяет ся величиной напряжения и моментом, создаваемым вязкостью исследуемой жидкости. Этот момент уравновешивается моментом двигателя, который при неизменном магнитном потоке возбуждения определяется током через двигатель Мдц С„Зд5,, Д С „ - коэффициент пропорциональности. Измерив ток двигателя t (падение напряжения через резистор 3) и преобразовав его, можно судить о моменте двигателя, следовательно, о вязкости жидкости. Перед началом измерения для исключения погрешности измерения устанавливают в нулевое положение индикатор 7 при непогруженном в жидкость вращающемся двигателе. Приложенное к двигателю 1 напряжение U уравновешивается падением напряжения на активном сопротивлении двигателя 1 и резистора 3 R и противо-ЭДС, создаваемой скоростью вращения двигателя и;:и ЗдйЯ- вю(где Се - коэффициент пропорциональностиi Зде,- ток двигателя). Погружение роторной насадки в исследуемую жидкость вызывает увеличение тока двигателя, вследствие увеличения момента на валу, и, следовательно, уменьшение скорости вращения вала. Для того, чтобы скорость вращения вала Чи (и-ЗдвВ)/Се оставалась неизменной необходимо увеличить напряжение. Сумматор 5 производит вычитание и в соответствующем масштабе выдает сигнал на управляемый вход k источника 2 стабилизированного напряжения, который увеличивает напряжение до получения первоначальной скорости. Требуемая стабилизируемая скорость сдвига устанавливается изменением внутренних параметров сумматора 5« Так как определение реологических свойств биологических жидкостей связано с очень малыми объемами (не более 1 мл),-то в качестве двигателя используют микродвигатели малой мощности (до 1 Вт), что определяет нецелесообразность подключения на вал двигателя датчиков скорости. Это же условие позволяет применять в качестве источника 2 ст билизированного напряжения интеграл ную микросхему. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения с очень высокой точностью. По грешность измерения определяется нестабильностью момента трения в подшипниках по одному обороту враще ния и температурным изменениям рези тора, что составляет доли процента. Индикатор имеет четыре-пять знаков. Диапазон измерения скоростей сдвига не менее 1:500 со стабильностью на каждой скорости не менее 2%. При этом устройство оказывается очень простым, содержит лишь типовые элементь : двигатель, термостат с камерой и около десяти микросхем, при очень малом потреблений электроэнергии и минимальных размерах. Формула изобретения Ротационный вискозиметр, содержащий термостат, электродвигатель постоянного тока с роторной насадкой 1« в виде цилиндра, подключенный через резистор с заземленным концом к источнику стабилизированного напряжения, имеющему управляющий вход, и индикатор, отлинающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, стабилизации скорости сдвига и упрощения измерений, в него дополнительно введены преобразователь и сумматор, причем выход резистора подключен к входу преобразователя и к первому входу сумматора, второй вход которого подклочен к выходу источника стабилизированного.напряжения, а выход соединен с управляющим входом источника стабилизированного напряжения, при этом выход преобразователя соединен, со входом индикатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Захарченко В.Н. и др. Измерение вязкости крови вискозиметром со свободноплавающим цилиндром. Лабораторное дело, М., Медицина, 1971, W It, с. 662-66. 2.Авторское свидетельство СССР №200309. кл. G 01 N П/1|,19б7. 3.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N 11/Й, 1969 (прототип).