Устройство для измерения вязкости Советский патент 1982 года по МПК G01N11/16 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ вязкости

1

Изобретение относится к технике измерения вязкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения вязкости жидких продуктов, содержащее датчик вязкости, электронный блок и термокомпенсатор. Для моделирования температурной зависимости вязкости в термокомпенсаторе этого устройства используется полупроводниковый терморезистор, закон электрического сопротивления которого имеет формальное сходство с законом температурной зависимости вязкости жидкостей С1.

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точность измерения жидкостей в широком-Диапазоне температур компенсации, 2о что обусловлено неполным соответствием закона электрического сопротивления терморезистора закону температуриой зависимости вязкости жидкостей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устроя ство, в котором моделирование температурной зависимости вязкости осуществляется с помощью электронного функционального преобразователя.

Устройство содержит датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, .соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение и функциональным преобразователем термокомпенсатора.

Датчик вязкости и электронный блок вырабатывают сигнал, пропорциональный величине текущего значения вязкости, функциональный преобразователь термокомпенсатора, к вт одной цепи которого через преобразователь сопротивление-напряжение подключен термометр сопротивления,сигнал, соответствующий заданной температурной зависимости вязкости. 39 Выходной сигнал функционального преобразователя управляет глубиной обратной связи выходного усилителя термокомпенсатора, на вход которого подается сигнал от электронного блока устройства. Функциональный преобразователь этого устройства моделирует экспоне циальную температурную зависимость вязкости путем кусочно-линейной аппроксимации этой зависимости 2. Недостатком известного устройства является дополнительная погрешность измерения, обусловленная моделированием экспоненциальной темпе ратурной зависимости вязкости прямо линейными отрезками. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости, содержащем датчик вяз кости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, пре образователь сопротивление-напряжение, функциональный преобразователь огермокомпенсатора и выходной усили.тель, функциональный преобразовател содержит двухвходовой интегратор сумматор, два триггера и два компаратора, генератор пилообразного напряжения, разрядную RC-цепь и генератор тактовых импульсов, причем генератор пилообразного напряжения соединен с входом первого компаратора, второй вход которого соединен с преобразователем сопротивлениенапряжение, разрядная RC-цепь соеди нена с входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора-сумматора, выходы компараторов соединены с первыми входами триггеров, генератор тактовых импульсов связан с вторыми входами триггеров, а выход триггеров связ с входами интегратора-сумматора. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 вязкости, электронный блок 2 и термокомпенсатор 3, включающий термометр k сопротивления, преобразователь 5 сопротивление-напряжение, генератор 6 пилообразного напряжения (ГПН), компараторы 7 и 8, генератор .3 тактовых импульсов (ГТИ), триггеры 10 и 11, двухвходовой ин-, ёгратор-сумматор 12, разрядную C-цепь 13 и выходной усилитель И. Устройство работает следующим бразом. Импульс ГТИ опрокидывает триггеа 10 и 11 в исходное состояние. Выодным напряжением триггера 10 открыается ключ КЛ, ГПИ, начинается за- ч яд емкости C,. Заряд по линейному -/ акону продолжается до тех пор, поа напряжение на выходе ГПН и напряение, пропорциональное температуре точке измерения, поступающее с реобразователя 5 сопротивление-наряжение на второй вход компаратора не сравняются. При этом компаратор выдает импульс, триггер 10 опрокиывается , ключ КЛ замыкается и ГПН озвращается в .исходное состояние. Таким образом, длительность импуьса с выхода триггера 10 прямо ропорциональна температуре в точке змерения. Напряжение на выходе генератора илообразного напряжения : tn ) выходное напряжение генератора пилообразного напряжения, В; зарядная цепь (постоянная интегратора), с; опорное напряжение. В; пределы интегрирования. Проинтегрировав выражение (1) и заменив Uj-fju на равное ему в Момент опрокидывания триггера U (напряжение пропорциональное температуре в точке измерения) получаем ivs), rnH--Ur длительность импульса триггера 10. выражения (2), обозначив через f-j , а-: --через К получают T Одновременно с ключем КЛ , выходным напряжением триггера 11 открывается ключ КЛ. Начинается рйзряд емкости С через резистор R. При достижении равенства йапряжений на конденсаторе С и выходе интеграторасумматора 12 компаратор 8 выдает импульс, триггер 11 опрокидывается. ключ КЛ замыкается и напряжение н конденсаторе С восстанавливается заданного -опорным напряжением уро ня. Разряд емкости С/ через резисто R/ описывается выражением е - ,(4) напряжение на емкости С где Uj. опорное напряжение, т.е. начальное напряжение раз ряда; постоянная времени разря 1 время разряда, т.е. длительность импульса тригг ра 1 1 . Компаратор 8 сработает в то вре когда напряжение U будет равно вы ходному напряжению интегратора-сум матора Ug|j,, откуда .b. выходов триггеров 10 и 11 на подаютс входы интегратора-сумматора Если импульсы равной амплитуды, длительности импульсов будут равными, напряжение Ug,, инт тегратора-сумматора начнет изменять ся, причем если C.j Ц, напряжение растет, если Tfj Ц напряжение уменьшается. Но при изменении Q,J согласно выражению (5) изменяется и Vi, Это изменение происходит до тех пор, пока не начнет соблюдаться рав нство (ь) При этом равенстве напряжение вЬ(Х перестает изменяться. Если в .результате изменения температуры в точке измерения длительность fii изме нится, напряжение Ugj,, вновь начнет изменяться до выполнения равенства (6). Таким образом, в установившемся режиме поддерживается равенство (6). Зависимость напряжения на входе функционального преобразователя от температуры в точке измерения описывается выражением ит.Ко.(7) где K(j - коэффициент пропорциональности, В/Ом; приращение сопротивления термометра сопротивления относительно выбранного на чального значения. 1 Исходя из выражений (3, 5 и 7) для выходного напряжения функциональг ного преобразователя .можно записать -КлЙт -t- коэффициент,учитывающий постоянные из выражений (3, 5 и 7), (8) видно, что функИз выражения циональный преобразователь осуществляет преобразование входного напряжения в выходное по экспоненциальному закону, соответствующему закону температурной зависимости вяз- кости жидкостей. Настройка функционального преобразователя на требуемые значения выходногосигнала осуществляется установкой значений коэффициентов К,, и К о или выбором величин С . Изобретение обеспечивает точное соответствие реальной и моделируемой , температурной зависимости вязкости, что позволяет повысить точность измерений вязкости за счет исключения погрешносГи моделирования температурной зависимости. Формула изобретения Устройство для измерения вязкости, содержащее датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение и функциональным преобразователем термокомпенсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, функциональный преобразователь термокомпенсатора, содержит двухвходовой интегратор-сумматор, два триггера и два компаратора, генератор пилообразного напряжения, разряднуюRC-цепь и генератор тактовых импульсов причем генератор пилообразного напряжения соединен с входом первого компаратора, второй вход котоport) соединен с преобразователем сопротивление-напряжение, разрядная RC-цёпь соединена с входом второго компаратораj второй вход которого

матора, выходы компараторов соединены с первыми входами триггеров, генератор тактовых импульсов связан с вторыми входами триггеров, а выход триггеров связан с входами интегратора-сумматора.

принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 N 11/00, 1978 (прототип).