Компенсационный ротационный вискозиметр

l(ЬЧЯ о.,б:. от д ".,1 Г:.1 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 702269 Союз Советски кСоциалистическихРеспубликВеуднрстннннмй кщинтнт СССР не ленни нзебретнннй н нтнрытнйДата опубликования описания 07.12,79(54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ РОТАЦИОННЫ Й ИИСКОЗИМЕТР Изобретение относктси к вискозиметрвм, в частности, к ротационным вискозиметрамИзвестен ротвпионный внскозиметр, содержащий подвижный цилиндр, электродвиФ3 гвтель для вращения цилиндра, термоствт . и устройство дли измерения крутящего момента, Цепь якоря с последовательно включенным в нве резистором и реоствтом н обмотка возбуждения электродвигателя соединены с источником стабилизированного напряжения, выход которого подключен нв блок сравнении 11. Вискоэиметр не обеспечивает широкого диапазона измерений;Известен также компенсационный ротапионный внскоэиметр, содержащий электродвигатель со, ствбилиэкроввнным числом оборотов, связанный перез редуктор со сто щ лешнипей, нв которой установлен сосуд с анализируемой средой, в внутри этого со-суда расположен цилиндр, укрепленный на валу, и схему режстрвции 21. Прибор не обеспечивает достаточной точности измерений.Цель предлагаемого изобретения - повышение точности в расширение динамического диапазона измерений виокоэимвтрв,Йля атого в компенсационный ротационный вкскознметр, содержащий электродвигатель со стабилизированным чкслвм оборотов, связанный через редуктор со. столешнипвй, нв которой установлен сосуд и исследуемой жидкостью, в внутри этого сосуда расположен цилиндр, укрепленный нв валу, дополнительно введен вв тогенервтор и элвктромвгнйт, у йолюсов: которого помещена рамка с сигнальной н исполнительной обмотками, при атом снг нвльнвя обмоткв через последовательно совдинвнныв усилитель низкой частоты к фазовый детектор подключена ко входу усилителя постоянного тока, в его выход нагружен нв послвдоввтвльно включенные исполнитвльнуто обмотку и коммутируемый резистор, связанный со входом обрвзцо.;37022 вого вольтметра, причем автогенератор через фазовращатель связан со вторым входом фазового детектора, а через модулятор подключен к обмотке электромагнита. 5В. предлагаемом устройстве момент вращения М ар)алиндра всегда пропорционален вязкости исследуемой жидкостии компенсируется противодейсзэующим моментом Мир, который пропорпионален 1 О падению напряжения на коммутируемом резисторе. Это напряжение регистрируетса вбразповым пифровым или аналоговым вольтметром.Так как погрешность измерения вяз- костФ, в основном, определяется погрешностью регистрирующего прибора, то воз:можность применения цифрового вольтметра. в совокупности с предлагаемой схемой висковвметра позволяет повысить точО ность.измерения при одновременномрасширении динамического диапазона по вязкости е"ФункйиональЫая схема предлагаемогоЪ 25 устройства изображена на чертеже.Вискозиметр включает в себя следую-щие узлы: електромазмит 1, рамку 2 с сигнальной 3 и исполнительной 4 обмотками, усилитель 5 низкой частоты, фазовь 1 й детектор 6, усилитель 7, постояннозо го йока, модулятор 8, коммутируемый ре-. зистор 9, образцовый цифровой или аналоговый вольтметр 10, автогенератор 11, пилиндр 12, сосуд 13 с исследуемой жидкостью, столешнипу 14, фазовращатель33 15, вал 16, редуктор 17, электродвигатель 18, .систему 19 стабилизации ско- рости вращения электродвигателя, подшипники 2 О и 21На валу 16 свободно вращающемся в ;подшипниках 20 и 21, закреплена рамка с двумя обмоткамя, одна из которых (сигнальная) 3 через усилитель 5 низкой частоты и фазовый детектор 6 подключена ко входу усилителя 7 постоянного тока, а вьоищ последнего нагружен на последова тельно соединенные коммутируемый резистор 9 й исюлнительную обмотку 4, Электродвигатель 18 со схемой 19 стабилизапии скорос а вращения через редуктор 17 приводит во вращение столешницу 14, на которой установлен .сосуд 13 с исследуемой жидкостью. Соосно с этим сосу,дом расположен пилиндр 12, механически связанный с валом.Автогенератор 11 через фазовращатель15 подключен ко второму входу фазового 69 4детектора, а через модулятор 8 подсоедЮнен к обмотке электромагнита 1.Устройство работает следующим образом:Электродвигатель 18 со схемой 19стабилизации скорости вращения через редуктор 17 приводит во вращение столешницу 14, на которой установлен цилиндрический сосуд 13 с исследуемой жидкостью. В результате сцепления пили ядра 1 2 с иссле емойжидкостью возникает моментвращения. , стремящийся повернуть рамку, находящуюсяв магнитном поле электромагнита 1.Магнитный поток электромагнита 1 имеет постоянную составлаощую 9 и переменную составляющую фщ,частота которой определяется автогенератором 11. Автогенератор12 через фазовращатель 15 подключен содному из входов фазового детектора 6и через модулятор 8 к обмотке злектромажита 1.В поле электромагнита, полная магнитная индукции " ф . которого может бытьпредставлена выражением;В = Во+, 81 и й.В сигнальной обмотке наводится напряжение(2)где Я - угловая частота автогенератора 11 фВ- постоянная составляющаи маг,нитной индукции;В, - амплитуда переменной составляющей индукциид число витков сигнальной обмотки;- площадь рамки;Ц. - угол между напраленкам магнитного истока и плоскостьюрамки фЭто напряжение Ц усиливаетсяусилителем 5 низкой частоты и поступает на один их входов фазового детектора 6, на второй вход которого через фазовращатель 15 подается опорное напряжение автогенератора 11.На выходе фазового детектора 6 вырабатывается напряжение, которое усилива,ется усилителем 7 постоянного тока, и через коммутируемый резистор 9 воздей-. ствует на исполнительнуюобмотку 4. Ток йаюлнительной обмотки Эд создает магнитный поток, который, взаимодействуя с постоянной составляющей магнитного5 702260потока ФО = В9 СО 58 ртремится удержатьрамку в исходном состоянии,При изменении вязкости ф, пропорционально изменяется 5 8 оставаясь всевремя малым по абсолютной величине. В 5змнутой системе регулирования моментвращения 4р,обусловленный сцеплением стенок цилиндра 1 2 с исследуемой жидкостью, непрерывно компенсируетси противодействующим моментом рамки с током:ЬВ Ъ сое, (Решая совместно М и Мротноситель.но.- . получаемЧ д=, ВЪ Эсозбф" вмжВО% ЭсоьЯ, (4),где Я - число витков исполнительной20обмотки;с(и- коэффициенты, которые определяютси конструктивными Особенностями прибора;ц ,)1 - напряжение, поступающее навход цифрового вольтметра;ь,помийальное значение комму). ь.тируемого резистора;"ток в З 0 исполнительной обмотке; КНКд,К коэффициенты усиления (передачи) усилителя низкой частоты, фазОВОго детектора и усилителя постоянного тока со ответственно, При соответствующем подборе номиналов резистора Мк шкала Образцового вольтметра будет отградуирована в единицах ,40 вязкости Коммутируя резисторы, связанные между,и СОбой роотиошеннеМ 1 Я 4)= 10 В 11=4 ООЯ мо)кнь Ъ широких пределах измерять вязкость исследуемой жидкости,45 При достаточно большом усилении сигь нала на цастоянном и на переменном токе, а также благодаря наличию глубокой ОтрнпательБОй Обратной сВязи В предлагаа 50 емой системе автоматического регулирования нестабильность коэффициентов усиления К и ч К з)и К пуд на точаю ность измерения вязкостисущест венного влияния не оказывает, Если угол 55 8 не превышает 10 О, то погрешность от нелинейности шкалы в рассматриваемомротационном вискозиметреЬе должна превышать 0,5%.Однакоэта составляющая погрешность являетсн систематической и принеобходимости может быть учтена.Как показал анализ погрешностей, вмакете устройства жучайная составляюпан б не превышает 0,1 +0,15%.Так как чувствительность Обычногочетырехразрядного цифрового вольтметрасолее, чем на двайорядка выше чувствительности стрелочных индикаторов, то востолько же фаз, расширяется и динамичеокий диапазон предлагаемого вискозиметра,Таким образом, в,предлагаемом виско-зиметре эначителщо повышается точностьизмерения Вязкости при одновременномрасширении егодинамического диапазонач о р м у л а и з о б р е те н и яКомпенсационный ротационныа вискоаи-метр; содержащий электродвигатель СОстабилизированным числом оборотов, свя-,занный через редуктор со столешницей,накоторой установлен сосуд с анализируемойсредой, а внутри этого сосуда расяоложенлнлиндр, укрепленный на валу, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью поВышения тоности и расширения динамичес-кого диапазона измерений, он снабжен автогенератором и электромагнитом, у полю,сов которого помещена рамка с сигнальной и исполнительной Обмотками, при атомсигнальная обмотка через последовательно соединенные усилитель низкой частотыи фазовыйдетектор подключена ко Входуусилителя постоянного тока, а его выходнагружен на последовательно включенныеис)к)лнительную обмотку и коммутируемый резистор, связанный со входом образцового вольтметра, причем автогенератор через фазОВращатель сВязан со Вторым входом фазового детектора, а черезмодулятор подключен к обмотке электромагнита.Источники информ алии,лрииятые во внимание при акспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 241096 е кл. 6 01 Х 11/14, 1969,. 2, Патент Швейцарии Мю 474055,кл. 6 01 И 11/14, онублик. 1969,нрректор В. Редакто 757 О/40 Тираж ЦЦИИПИ Господи ио делам иео 113035 Москва0 73 Подпис тзенного комитетатений и открытий Ж, Раушскан на ое СС б., д. 4/5 иал ППП Патент", г, Ужго Проек