Устройство для измерения вязкости

СОКИ СОВЕТСКИХШИИВИЕСииРЕСПУБЛИК а 91 агг З 159 С 01 И 11/16ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 960583, кл. С 01 М 11/16, 1983(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯВЯЗКОСТИ по авт.св. У 960583, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,выход преобразователя сопротивлениенапряжение соединен с суммирующим входом генератора пилообразного напряжения через резистор.Изобретение относится к техникеизмерений вязкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленностие 5По основному авт. св. У 960583известно устройство для измерениявязкости, содержащее дат",ик вязкости,последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, 1 Отермокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, соединенный спреобразователем сопротивление-напртяжение, и функциональный преобразователь термокомпенсатора, содержащий 15двухвходовый интегратор-сумматор,два триггера и два компаратора, гене-.ратор пилообразного напряжения, разрядную кС-цепь и генератор тактовыхимпульсов 1"1. 20Недостатком такого устройства является снижение точности при приведении результатов измерения вязкостив большом диапазоне температур из-за изменения внутренней энергии и объе ма измеряемой среды.Целью изобретения является повышение точности измерений в большом диапазоне приведения температур.Поставленная цель достигается 30 тем, что в устройстве для измерения вязкости, содержащем датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем,термокомпенсатор,включающий термометр сопротивления, соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение, и функциональный преобразователь термокомпенсатора, содержащий двухвходовой интегратор-сумматор, 40 два триггера и два компаратора, гене. ратор пилообразного напряжения, разрядную 8 С-цепь и генератор тактовых импульсов, выход преобразователя сопротивление-напряжение соединен с суммирующим входом генератора пилообразного напряжения через резистор,На чертеже представлена схема описываемого устройства.Устройство содержит датчик вязкос 50 ти 1, электронный блок 2 и термокомпенсатор 3, включающий термометр сопротивления 4, преобразователь Сопротивление-напряжение 5, генератор пилообразного напряжения 6, ком параторы 7 и 8, генератор тактовых импульсов 9, триггеры 10 и 11, двухвходовый интегратор-сумматор 12, разрядную цепь 13, выходной усилитель14 и резистор 15.Устройство работает следующим образом.На выходе электронного блока 2 вырабатывается напряжениепропорциональное вязкости жидкости, в которуюпомещен датчик вязкости 1. Это напряжение подается на вход выходногоусилителя 14 термокомпенсатора 3,Коэффициент передачи усилителя 14управляется выходным напряжением интегратора-сумматора 12, функционально зависящим от температуры жидкости,измеряемой термометром сопротивления4. Выходное напряжение преобразователя сопротивление-напряжение 5 подается на вход компаратора 7 и одновременно на один из входов генераторапилообразного напряжения 6 через резистор 15. Генератор пилообразногонапряжения 6 включает в себя интегратор с зарядной цепью К 1, С 1 (не показана), импульс генератора тактовыхимпульсов 9 опрокидывает триггеры10 и 11 в исходное состояние. Выходным напряжением триггера 10 открывается ключ генератора пилообразногонапряжения 6, начинается заряд емкос.ти С 1 зарядной цепи интегратора, Заряд емкости С 1 продолжается до техпор, пока напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 6и напряжение, пропорциональное температуре среды в точке измерения, пос-тупающее с преобразователя сопротивление-напряжение 5 на второй входкомпаратора 7, не сравняются. Послеэтого импульс с компаратора 7 опрокидывает триггер 10 и замыкает ключгенератора пилообразного напряжения6, при этом генератор пилообразногонапряжения 6 возвращается в исходноесостояние. Скорость заряда конденсатора С 1 зарядной цепи интеграторазависит от температуры контролируемойсреды, так как выход преобразователя сопротивление-напряжение 5 черезрезистор 15 соединен с входом генератора пилообразного напряжения 6.Таким образом, длительносгь импульса с выхода триггера 10 прямо пропорциональна температуре контролируемойереды в точке измерения,Напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения 6 определяется выражением:Ьу,о"И где 5 - выходное напряжение генератора пилообразного напряжения,)5 - выходное напряжение преобразователя сопротивлениенапряжение,1,С - зарядная цепь генератораГПН,Ооп-. опорное напряжение,111- пределы интегрирования,63 - резистор 15.Проинтегрировав выражение (1) повремени 1 при постоянных Ооп и 05пОлучаем л (О6 оС йзс ) (2) 20 где о =- т - длительность импульса на выходе ГПН.Для установившегося режима в мо мент времени ;, справедливо равенство (Ф, = 0 - начало отсчета):О,=о, (3) Подставляя равенство (3) в выра- ЗОжение (2), можно найти длительностьимпульса ГПН,оп 6215 (4)йС ЙЗС"оп,Рс г ЙЗс где где К- коэффициент пропорциональности1 - приращение сопротивления 1 4относительно начального.Подставляя равенство (5) в выражение (4), получаем:кьР 4к,-к к ь 1Одновременно с.ключом ГПН выходным напряжением триггера 11 открывается ключ на входе разрядной цепи 13, 55 содержащей цепь ) 2, С 2.Начинается разряд емкости С 2 через резистор В 2. При достижении ра 50(6) Преобразователь сопротивление-напряжение преобразует приращения сопротивления термометра сопротивления 4 К 4 в напряжение05= "54" ) (5)пгсгС 1 ОПгде ,- длительность импульса навыходе триггера 11,12 С 2 - постоянная времени разряда.Компаратор 8 срабатывает в то время, когда напряжение 1 сг равно выходному напряжению интегратора-сумматора Цы , откудаС выходов триггеров 10 и 11 навходы интегратора-сумматора подаютсяимпульсы равной амплитуды. Если дли% лтельность импульсов , и г неравны, то напряжение ) , интегратора-сумматора начинает изменяться,следовательно согласно выражению (8)изменяется и Й. Это изменение происходит до тех пор, пока не начнетсоблюдаться равенство1= ,. (9)При соблюдении равенства (9) напряжение Цц перестает изменяться.Если в результате изменения температуры в точке измерения длительностьлимпульса . изменится, то напряжениеО, вновь начнет изменяться до выполнения равенства (9).Исходя из выражений (6), (8) и(9) для выходного напряжения интег-ратора сумматора можно записатьц ц Зк++в ОпекР-к . (10)1 "5 ФКак известно, зависимость вязкости жидкости от температуры выражается формулой: ыюкт) венства напряжений на конденсатореС 2 и выходе интегратора-сумматора 12компаратор 8 выдает импульс, триггер11 опрокидывается, ключ на входе разрядной цепи замыкается, напряжениена конденсаторе С 2 восстанавливаетсядо заданного опорным напряжением.Разряд емкости через резистор Й 2 описывается выражением:(16) дН =ОТ Р КьдТ Составитель В,КрутинРедактор Н.Швыдкая Техред Т,Маточка Корректор А.Дзятко Заказ 49 б 9/31 Тираж 823 ПодписноеВНЯИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где в О - изменение энтальпии,д б - изменение энтропии.Энтальпия вещества может быть выражена формулой Н=Оф РЧгде О - внутренняя энергия,Р - давление,Ч - объем.Тогда изменение энтальпии при пос тоянном давлении выражается формулой дН - дОРдЧ (14) где дО - изменение внутренней энергии,дЧ - изменение объема.Изменение температуры жидкости относительно температуры приведения равно Величины дО и дЧ в равенстве (14) пропорциональны изменению температу-. ры, т,е,дИ =К,дТ, (17) где К = К 5 + Р К - коэффициентыпропорциональности,Подставляя равенство (17) в выражение (12), а полученную формулу - .в выражение (11), последнее можно за-писать в виде Я КдТд (18)Первые два члена выражения (18)не зависят от температуры, поэтомуих произведение постоянно для даннойжидкости.Значение температуры Т в выражении(8) можно заменить, получив егонз равенства (15), тогда выражение(18) можно переписать в виде Выражение (19) функционально ана"логично выражению (10)т.е. выходное напряжение с выхода интегратораполностью повторяет по форме зависимость вязкости от температуры с учетом изменения внутренней энергии иобъема жидкости во всем диапазонетемператур.Настройка термокомпенсатора осуществляется в трех точках диапазонапо температуре установкой коэффициентов К, К, Кэ и и напряжениемОо,Предлагаемое устройство позволя,ет повысить точность измерения вязкости в .широком диапазоне температурисследуемой жидкости за счет исключения погрешности моделирования температурной зависимости вязкости отизменения внутренней энергии и объемажидкости,