Автоматический ультразвуковой вискозиметр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСИОМУ СВЙДЕ 1 ЕПЬСТВУ авве Ввввтвнне Социалистические РеспубливВсесоюзт аттг р т е и т , о - ; ЯЯлто 1" ф 1 ,. тчт- р За Кл, 421, 7/02 Заявлено 17 Л.1967 ( 1126795(26-25) с присоединением заявкиМПК 6 01 пУДК 532.137(088,8) ПриоритетОпубликовано 29 Л 1.1968, Бюллетень9 Дата опубликования описания 13 Л"Л 968 ттамитет по делам ееаоретений н открытий прн Совете йтннистрое СССРАвторыизобретения А, В, Май, И, И, Коган и Л. И. Менес Заявитель АВТОМАТИЧЕСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВИСКОЗИМЕТР Известен автоматический ультразвуковой вискозиметр, основанный на измерении частоты колеблющегося в исследуемой среде механического вибратора при резонансном его возбуждении. Он содержит магнитострикционный датчик вязкости, усилитель низкой частоты, ограничитель, фазовращатель, гетеродин, сме. ситель и частотомер, Однако применение этого вискозиметра затрудняется поскольку в нем магнитострикционный датчик, помимо основного назначения, выполняет также и роль элемента цепи обоатной связи генератора и поэтому имеет очень сложную конструкцию. Он выполнен с двумя тщательно экранированными и разнесенными возбуждающей и съемной обмотками.Из-за трудности поддержания необходимых для работы данной схемы фазовых соотношений прибор недостаточно стабилен, а температурная погрешность чрезмерно велика, в особенности по отношению к маловязким продуктам.Предлагаемый вискозиметр позволяет повысить точность измерений и стабильность прибора и упростить конструкцию датчика. Это достигается тем, что вискозиметр выполнен по разомкнутой схеме, Он снабжен преобразователем формы сигнала и умножителем частоты, включенными последовательно между дат. чиком вязкости и смесителем. Причем температурные коэффициенты частоты гетеродина и датчика равныНа чертеже представлена блок-схема Описываемого ультразвукового вискозиметра. Виско зиметр содержит генератор 1 импульсов тока,магнитострикционный датчик 2 вязкости, преобразователь 3 формы сигнала, умножитель 4 частоты, смеситель 5, гетеродин б, усилитсль 7 низкой частоты и частотометр 8.10 Короткие импульсы тока работающего в режиме самовозбуждения генератора 1, с определенной частотой повторения проходящие по обмотке датчика 2, периодически ударно возбуждают в его магнитострикционной пластин ке свободные механические колебания на еесобственной частоте. Тормозящее действие окружающей датчик 2 вязкой среды приводит к экспоненциальному затуханию амплитуды этих колебаний в промежутках между импуль сами тока, а также к уменьшению их частотыотносительно начальной частоты колебаний пластинки на воздухе, Квадратичная зависимость между сдвигом собственной частоты механических колебаний пластинки и вязкостью 25 контролируемой жидкости и лежит в основедействия описываемого вискозиметра.Снимаемые с обмотки датчика 2 электрические колсбания в виде повторяющихся экспоненциально убывающих радиоимпульсов посгузо пают на преобразователь 3 формы сигнала,40 45 50 Здесь радиоимпульсы, после предварительного усиления, ограничиваются по амплитуде и усиливаются. Затем полученный сигнал повторно ограничивается и усиливается с помощью шунтирующих диодов, усилительных каскадов и схемы автоматической регулировки усиления. В результате на выходе преобразователя формы сигнчла возникают непрерывные электрические колебания постоянной амплитуды с частотой, равной собственной частоте механических колебаний датчика 2. Так как последняя много больше частоты повторения возбуждающих импульсов, то погрешность из-за возможного несовпадения фаз колебаний генератора 1 и датчика 2 в конце периода повторения радиоимпульсов крайне мала, к тому же она устранима когерентной синхронизацией генератора 1.С преобразователя 8 сигнал поступает на умножитель частоты 4, повышающий ее в три (пять) раз, и далее на смеситель б, на который одновременно подаются колебания с гетеродина б, настроенного соответственно на утроенную (упятерснную) начальную частоту собственных колебаний датчика 2. Появляющийся на выходе смесителя 5 сигнал низкой (разностной) частоты, непосредственно связанной квадратичной зависимостью с вязкостью контролируемой среды, усиливается усилителем 7 низкой частоты, после чего подается на аналоговый пли цифровой частотомер 8, отградуированный непосредственно в единицах вязкости или снабженный переводной номограммой,Частота гетеродина б может несколько отличаться от указанной, В этом случае индикатор частотомера 8 снабжается цепью установки нуля.В вискозиметре используется простой и надежный магнитострикционный датчик 2 с одной совмещенной обмоткой, что в" зможно благодаря отсутствию в схеме прибора петли обратной связи, замыкающейся через датчик вязкости. 11 спользование такого датчика и отсутствие в вискозиметре перестраивасмых фазовращающих устройств, повышает его стабильность.Умнокитель 4 частоты предназначен для уменьшения погрешности при измерении малых вязкостей, когда сдвиг собственной частоты колебаний датчика 2 весьма мал, С этой же целью в модификациях прибора, прсдназначенных для контроля низковязких сред, це-5 10 15 20 25 30 35 лесообразно усилитель преобразователя 8 настроить на третью гармонику колебаний датчика 2, умножитель частоты 4 собирать из двух каскадов умножения, магнитострикционный датчик 2 выполнить с насадкой на одном конце пластинки и уравновешивающей ее массой на другом.Для устранения погрешности, обусловленной влиянием температуры на сдвиг собственной частоты колебаний датчика 2, что особенно важно при измерении малых вязкостей, температурный коэффициент частоты гетеро- дина б вискозиметра и датчика вязкости должны быть равны. Это достигается включением в цепь обратной связи гетеродина б находя.цихся при температуре контролируемой среды термозависимых элементов, которыми, в зависимости от типа гетеродина 6 (КС- или 1.С-генератор), могут, например, служить соответственно резисторы или магнитострикционная пластинка, аналогичная используемой в датчике вязкости 2.Таким образом, предлагаемый вискозиметр характеризуется импульсным возбуждением собствснных механических колебаний датчика 2 с последующим преобразованием его экспоненциально затухающего электрического выходного сигнала в гармонические колебания той же частоты. Он сочетает достоинства ультразвуковых вискозиметров, основанных как на принципе измерения частоты (независимость результатов измерения от амплитуды и формы сигнала датчика), так и на принципе измерения коэффициента затухания (возможность использования датчика простой конструкции). Предмет изобретенияАвтоматический ультразвуковой вискозимстр, основанный на частотном принципе измерения, содержащий магнитострикционный датчик вязкости, генератор импульсов тока, гетеродин, смеситель, усилитель низкой частоты и частотомер, отличаюиайся тем, что, с цепью повышения точности измерений, стабильности прибора и возможности использования датчика вязкости с одной обмоткой, в нем между датчиком и смесителем включены пс. следовательно соединенные между собой преобразователь формы сигнала и умножитель частоты, а гетеродин выполнен с температурным коэффициентом частоты, равным этому коэффициенту для датчика вязкости,212616 оставитель В. И. ВощанкинГекред Т, Н. Курилко Подпис 1ыии при Совете Министров СССва,д.4 ипографпи, пр. Сапупова,:.иктор П. С, Шл ай Заказ 90/5ЦНИИГИ Комитета ис