Вискозиметр

(22) Заявлено 29.03.77 (21) 2468478/18-25 (51) М. Кл.Р с присоединением заявки Ме(23) Приоритет -Я 01 Й 11/16 Государственны намнтет СССР а делам нзабретеннй и аткрытнйОпубликовано 05,03,79 Бюллетень9 Дата опубликования описания 08.03.79(71) ЗаявительИнститут электрохимии Уральского научного центра АН СССР(54 ) В ИСКОЗИМ ГГР Изобретение относится к устройствам для измерения вязкости и можетнайти применение для точного определения вязкости различных жидкостейпри нормальных и повышенных темпеРатурахИзвестен вискозиметр, в которомв качестве датчика угловых перемеще.ний маятника использован цилиндрический магнит, закрепленный на оси маятника и помещенный в катушку соленоида,В качестве преобразователя сигналадатчика в электрический сигнал использован генератор синус оицвльно изменяющегося напряжения, в в качестве регистрирующег устройства применен осциллограф и,Однако индукционные датчики иэзв ни кой точности, обусловленнойнеравномерностью магнитного поля магнита, не могут успешно использоватьсялри проведении высокоточных исслецоввний вязкости жицкостей. Отсутствиестабильности мвгнитшях свойств магннВтв при условии повышения температу,ры опыта делает невозможным применение вискозиметрв с индукционнымдатчиком угловых перемещений маятника цля измерения вязкости высоко температурных жидкостей (например,расплавленных солей), Получение сдатчика сигнала в вице скорости перемещения маятника усложняет конструкцию преобразователя сигнала с цвтчи О ка в электрический сигнал.Иэ известных вискозиметров наиболее близким ло технической сущности.является вискозиметр, состоящий нэмаятника, подвешенного на упругой 15 нити, погруженного в исследуемуюжицкость и заключенного в герметический сосуд, системы возбужденияколебаний маятника, датчика угловыхперемещений маятника, в качестве которого используется плоское зеркальце, закрепленное на оси маятника, оптического преобразователя сигнала цатчика в электрический сигнал и электронной системы регистрации параметров колеблющейся системы. Оптический преобразователь состоит излазера, системы развертки луча светаи двух фотоциодоь, расположенных налинейной шкале, удаленной от осимаятника, Электронное регистрирующее устройство состоит из электронной схемы, обеспечивающей измерение времени прохождения лучом светарасстояния межцу фотоциоцами и периода нашего колебания маятника, чемобеспечивается автоматизация процесСа измерения Я .Основной недостаток этого вискозиметра, - применение света для регистрации крутильных колебаний маятника, что вызывает конструктивпыетрудности при измерении вязкостиагрессивных высоколетучих жидкостей,пары которых, конценсируясь на частяхоптической системы, вызывают уменьшение интенсивности отраженного отцатчика луча света, а в случае агрессивных жидкостей приводят к помутнениюстенок герметичного сосуда вспедствйеих коррозии (например, при измерении.вязкости, расплавленных солей приотемпературах цо 1100-1200 С).Цель предлагаемого изобрет 1 енця -повышение точности, чувствительностии стабильности работы прибора дляизмерения вязкости жидкостей, особенно высокотемпературных и высоколетучпх (например, расплавленные соли)в широком интевале температур вплотьдо 1100-1200 С,Она достигается тем, что в качестве датчика угловых перемещений маятника, подвешенного на тонкой нити,погруженного в исслепуемую жицкость,совершающую гармонические колебания,и помещенного в герметический сосуд,применен дифференциальный емкостнойцатчик.Он состоит из двух излучающих пластин, питаюшихся в противофазе однойприемной и одной вращающейся. Дляобеспечения нормальной работы прибора непоцвешенные пластины датчикарасположены в холодной зоне и снаружи от герметического сосуда, выполненного из диэлектрического материала (например, кварца), С помощьюкерамической трубы, обеспечивающей,электрическую и тепловую изоляциюот маятника, погруженного в расплав,вращающаяся пластина датчика крепит 51235 41ся вертикально на оси маятника и чоцвешивается вместе с ним на тонкойупругой металлической нити на уровеньнеподвешенных пластин датчика угловых5 перемещений. Применение вертикальноустановленной вращающейся пластиныдатчика снижает воздействие на Нееконвективных потоков газа, заполняющего герметический сосуд (например,10 аргона), вызванных различием температур в зоне расположения исследуемой жидкости и зоне расположениядатчика угловых перемещений, достигающим в ряде случаев значительной15 величины (например, до 800-900ов случае измерения вязкости расплавленных солей). Трансформирование изменения емкости на выходе датчика,пропорциональное изменению амплиту 20 ды колебаний маятника, в изменениенапряжения на выходе преобразователясигнала датчика в электрический сигнал позволило использовать для егорегистрации высокочувствительные5 цифровые электроизмерительные приборы, имеющие высокий класс точности,На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого выс окози метра колебаЗ 0 тельного типа.Он содержитгенератор 1 импульсов,дифференциаланый усилитель 2, излучающие пластины 3 и 4 датчика угловых перемещений, приеМную пластиЗ 5 ну 5 датчика угловых перемещений,маятник 6 с тепло- и электроизолирующей трубкой 7 и вращающейся пластиной 8 датчика угловых перемещениЛ,герметический сосуд 9, нить 10 под 4 Овеса маятника, устройство 11 возбуждения колебаний маятника, усилитель 12заряда, усилитель 13, демодулятор,14,фильтр 15, усилитель со сглаживанием16, ключ 17, интегратор 18, цифровой45вольтметр 19, коммутирующее устройство 20, схему 21 формирования импульса, цифровой измеритель 22 периодаи цифропечатающее устройство 23.Предлагаемый вискозиметр состоит50иэ маятника 6, соединенного черезтрубку 7 с вращающейся пластиной 8датчика угловых перемещений, который подвешен на тонкой металличес 55кой нити 10, заключен в герметический сосуд 9 и совершает затухающиегерметические колебания в исследуемой жидкости, Устройство 11 возбуждения колебаний маятника крепится51235 25 30 35 4 О 45 на стенках герметичного сосуда снаружи,На уровне расположения вращающейсяпластины 8 датчика снаружи по окружности на стенках герметичного сосуда9 жестко закреплены три неподвижныепластины датчика угловых перемещениймаятника: излучающие Э, 4 и приемная5. Преобразователь сигнала датчикав электрический сигнал, который состоитиз генератора 1 импульсов, дифференциального усилителя 2, усилителя 12,заряда, усилителя 13, демодулятора 14и фильтра 15, собран на одной плате с регистрирующим устройством.В состав этого устройства входят следующие функциональные узлы; усилитель со сглаживанием 16, ключ 17,интегратор 18, коммутирующее устройство 20, схема 21 форлирования импульса, которая служит для измеренияпериода крутильных колебаний маятника 6. Регистрирующее устройство имеет выходы для подключения цифровых.приборов для измерения напряжения(вольтметр 19) и периода (измеритель 22 периода), которые подключаются к цифропечатающему устройству 23,Предлагаемый вискоэиметр работаетследующим обрезом,При включении устройства 11 возбуждения колебаний маятника маятник,погруженный в контейнер с исследуемой жидкостью, начинает совершатьгармонически затухающие крутипьныеколебания. Пластина 8 датчика угловых п ерем ешений м аятника 6, к опебпюшаяся вместе с ним, вызывает изменение емкости между излучающими пластинами 3, 4 и приемной 5, котороевлияет на токи, протекающие в цепиизлучающих пластин 3, 4, приемнойпластины 5, входа усилителя 12 заряда. Амплитуда импульсов на выходеусилителя заряда пропорциональна токам, протекающим во входной цепи усилителя 12 заряда (т, е. пропорциональна углу поворота маятника 6 относительно положения покоя). Импульсное напряжение с выхода усилителя 12 заряда усиливается усилителем 1 3, и синхронный демодулятор 14, на которыйгенератором 1 импульсов подаетсяопорная фаза, восстанавливает постоянную составляющую, которая сглаживается фильтром 15. Затем напряжениес преобразователя сигнала датчика вэлектрический сигнал подается навход регистрирующего устройства: усиблитель со сглаживанием 16 и далеечерез ключ 17, управляемый коммутирующим устройствол 20, на интегратор 18. Интегратор 18 интегрируетположительные полупериоды напряжения, которые затем измеряются цифровым вольтметром 19. Перед интегрированием слдуюшего положительного полупериода напряжение на интеграторе18 сбрасывается до нуля с помощьюкоммутирующего устройства 20, от которого с полющью схемы 21 формирования импульса направляются импульсы, характеризующие период колебаниямаятника 6, который измеряется цифровым измерением периода 22. Цифровыеприборы 19 и 22 соединены с цифропечатаюшим устройством 23, котороеавтоматически регистрирует полученнуюинформацию,Применение в качестве датчика угловых перемещений маятника вискозиметра дифференциального емкостногодатчика позвопяет производить измерения вязкости жидкостоей при температурах до 1100-1200 С. Высокая чувствительность, точность и стабильностьработы вискознметра, обусловленнаявысокой чувствительностью, точностьюи стабильностью его узлов, т. е, ш 1 фференциального емкостного датчикаугловых перемещений, преобразователя крутильных колебаний маятника ирегистрирующего устройства, позволяетиспольэовать предлагаемый прибор припроведении точных (до 2%) измеренийвязкости различных жидкостей в лабораторных условиях, в широком интерваоле температур, вплоть до 1100-1200 С,Высокая чувствительность и точностьпреобразователя крутидьных колебанийдостигается питанием излучающихпластин датчика от дифференциальногоусилителя, связанного одним выходомс генератором импульсов. Применениедифференциального усилителя позволяет получить питающие напряжения строго противофазными. Применение интегратора в регистрирующем устройстве повышает помехоустойчивость, а, следовательно, и надежность работы вискоэиметра,Формула изобретения 1. Вискоэиметр, состоящий из маятника, подвешенного на упругой нити,651235 Составитель В, ВощенкинПаВлов Техред С. Мигай Корректор А. Кравчеик 40 Тираж 1089ЦНИИПИ Государственнопо делам изобретен 11 ЭОЭ 5, Москва, Ж, Р Заказ 7 Подписноео комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,погруженного в жидкость н заключенного в герметический сосуд, системы возбуждении колебаний маятнике, о тл и ч а ю ш и й с а тем; что, с целью повышения точности, чувствитее.алости и надежности прибора при измерениях вязкости высоколетучих и высокотемпературных жидкостей, он снабжен дифференциальным емкостным датчиком угловых перемещений маятника, преобразователем сигнала датчика в электрический сигнал и регистрирующим устройством.2, Иискозиметр по и, 1,о т л ич а ю щ и й с я тем, что дифференциальный емкостной датчик состоит из трех жестко крепящихся по окружности не внешней поверхности герметического сосуда пластин (одной приемной и двух излучающих) и одной врещеющей ся, вертикально эекрепленной на осимаятника на одном горизонтальном уровне с неподвижными пластинами. Источники информации, принятые во 10 ,внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРИо 319882, кл, Я 01 И 11/16, 1971,2. ОЮа. О Войтцел, Ф, Восйие", Ъ, РгевеФад, И 6 о 1 Иет, Н ЗоМеер обад И.4, Очв, Бег Вюпеепев рлуыК, СЬет 79/3/335-34 1, 1975.