Вибродатчик вязкости

(28) Приоритет до делам изобретений н открытийОпубликовано 30.10.80, Бюллетень40 Дата опубликования описания 30,10.80(54) ВИБРОДАТЧИК ВЯЗКОСТИ Изобретение относится к области определе.ния вязкости дисперсных сред, например, руды, песка, бетонной смеси при их вибрационном перемещении, и может применяться в системах контроля и автоматического регулирования5 вязкости в горнорудной, строительной, пищевой и других отраслях промышленности. Известен вибродатчик вязкости, использующий для ее определения вибрационное возАдействие на среду колебаниями заданной формы,и содержащий два стержня, корпус и электромагнитную систему возбуждения, При прчменении вибродатчика стержни погружают в среду, вязкость котсрой измеряют, и по изменению параметров колебательной системы, связанному с величиной вязкости, определяютее значение,Недостатком указанного датчика являетсятрудность его применения при определении вязкости дисперсных сред непосредственно в про.цессе их перемещения. Поэтому при определении вязкости дисперсных сред непосредственно в процессе их перемещения целесообразно использование устройств, в которых отсутству., ют погружаемые в среду элементы датчика.Близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения вязкости, содержащее вибротранспортер с лотком, имеющим боковые стенки, выполненный в виде двухмассной колебательной системы. В указанном устройстве регулируют частоту возмущающей силы, измеряют частоту и амплитуду антирезонанса подвижной части вибротранспортера и расчетным путем по формуле для двухмассной колебательной системы определя. ют вязкость дисперсной среды.Недостатком устройства является низкая точность определения вязкости. Он обусловлен тем, что устройство не учитывает специфического явления, возникающего в процессе вибрационного воздействия и состоящего в изменении вязкости при изменении ускорения хи развиваемого в колебательной системе (х - амплиатуда колебаний, со - частота возмущающей силы) Поскольку в известном устройстве изме. нение частоты со лежит в основе его принципа действия, вязкость оказывается существенно3 775667зависящей от параметров колебаний, в частности, зависимость вязкости от квадрата частотысо приводит к существенным ошибкам при2ее определении. Дополнительным источникомошибки при определении вязкости известным5устройством является нестабильность погоннойнагрузки на вибротранспортере, что влияет начастоту и амплитуду антирезонанса. 4тудный детектор 14, второй делительный блок15, первый делительный блок 16.Вибродатчик вязкости использует характерныедля одномассной колебательной системы соотношения и работает следующим образом.При протекании тока по обмотке электромаг.нитного возбудителя 1 колебаний, изменяюще.гося, например, ло гармоническому закону, воз никает тяговое усилие, которое приводит виб ротранспортер с лотком 2 и находящейся влотке дисперсной средой 3, вязкость которойтребуется определять, в колебательное движе- ние п х -Ьх +С х Г сОЬ Сдг (1) 15 где т - масса вибротранспортера с лотком и дисперсной средой;Ь - коэффициент вязкого сопротивления, зависящий от вязкостисреды;20 с - коэффициент жесткости, связанный с наличием упругих элементов у возбудителя;х - перемещение лотка во времени;Р - амплитуда тягового усилия 25 возмущающей силы);со - частота возмущающей силы.Вводя коэффициент демпфирования 11: - урав.Ь2нение (1) приводится к виду 30 35 висящая от параметров системы. В установившемся режиме лоток будет ко. лебаться с амплитудой(3) х о"ц "сто фазовый сдвиг м перемещением ло возмущаюшеи силосоставит В уравнения (3) и (4) коэффго сопротивления, зависягций отвходит сложным оораэом, что ус0 роение технического устройства,юшего сигнал, пропорциональныйвязкого сопротивления.В предложенном вибропатчикепользуется характерная особенноссостоящая в том, что колебанияте происходят при угле фазового т вязкости среды,ет постиен ожня ыраб коэф На функциональн еже представлродатчика,атчик содержцколебаний 1,сперсную средр 5. усилительразователь пи рт б ыва.ициен ма Вибродбудительком 2, ди т электромагнитныи возВибротранспортер с лоту 3, датчик ускорения ограничитель 6,тиристор тания ч, преобразова, задатчик ускорения 9,усилитель 11, вычисли.й интегратор 13, ампливязкости ть частоты а этой ча интегратоный преобтель 8элементтельный лвига р,частота-аналог сравнения 10, блок 12, втор авно и этом упрощает висимость Цель изобретения - повышение точности определения вязкости.Поставленная цель достигается тем, что в вибродатчике вязкости, содержащем электромагнитный возбудитель колебаний, установленный на вибротранспортере с лотком, образующих одномассную колебательную систему, введены датчик ускорения, усилитель-ограничитель, тиристорный преобразователь питания, задатчик ускорения, элемент сравнения, усилитель, интегратор, преобразователь "частота в анал" и вычислительный блок, причем выход датчика ус. корения подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом вычисли. тельного блока и через усилитель-ограничитель подключен ко входу преобразователя "частота - аналог" и одному иэ входов тиристорного преобразователя питания, выход которого соединен с электромагнитным возбудителем колебаний.а второй входчерез усилитель - с выходом элемента сравнения, одип из входов которого подключен к датчику ускорения, а другой соединен с выходом задатчика ускорения и вторым входом вычислительного блока,. третий вход которого соединен с выходом преобразователя "частота - аналог".Кроме того, вычислительный блок выполнен из двух блоков деления, интегратора и амплитудного детектора, причем выход первого дели- тельного блока соединен с одним иэ входов второго делительного блока, выход которого является выходом вычислительного блока, а второй его вход, подключен к вьлходу амплитудного детектора. вход которого соединен с выходом интегратора, .чей вход является одним из входов вычислительного блока, а другими входами вычислителыого блока являются входы первого делительного блока, один из кото.рых соединен с преобразователем "частота - ана, лог", а второй с выходом задатчика ускорения."дх "2.1 чх+ Ы х = - соь со (2)о где с = 1 -- некоторая характерная для одномассной колебательной системы частота, зав , что следует из уравнения (4) при(5) 5амплитуды колебаний от коэффициента вязко.го сопротивления что следует из уравнения (3) при со = м , и,соответственно, коэффициент вязкого сопротивления Ъ = , (6) щ;дочто существенно проще определения коэффи.циента Ь из уравнения (3).Практическая реализация колебаний с углом15фазового сдвига, равным - , осуществляется замкнутым автоколебательным контуром, в который, кроме электромагнитного возбудителя 1 с лотком 2 и средой 3, входит датчик ускорения 4, установленный на вибротранспортере с 2 О 1 тотком, интегратор 5, усилитель-ограничитель 6, тиристорный преобразователь питания 7, Гармо. нический сигнал с выхода интегратора 5, про порциональный скорости перемещения лотка, усилителем-ограничителем 6 преобразует в по. следовательность прямоугольных однополярных импульсов, длительность которых составляет половину периода входного сигнала, В тиристор ном преобразователе 7 импульсы усиливаются по мощности и, поступая на возбудитель 1, вы. ЗО зывают протекание по его обмотке импульсов тока, Возникают импульсы тягового усилия, приводящие благодаря наличию упругих элементов к колебательному перемещению лотка.Поскольку сигнал на выходе интегратора 5 З 5 пропорционален скорости перемещения лотка, а усилитель-ограничитель б и тиристорный преобразователь питания 7 фазовых сдвигов не вносят, возникает фазовый сдвиг, равный - "2.4 между тяговым усилием (возмущающей силой) и перемещением лотка, т.е. колебания возбудителя 1 устанавливаются на частоте ыо, При соответствующем выборе характеристик усили 1 теля-ограничителя и тиристорного преобразователя питания возникший автоколебательный режим с частотой ыо будет устойчивым. ЗначениЕ же частоты со =1 - пРи измЕнении массы среды 3, находящейся в лотке 2, будет изме.50 няться, что оказывает положительное влияние на работу вибродатчика вязкости, так как обеспечивается автоматическая коррекция выходного сигнала датчика по изменению массы среды, т.е. учитывается возможная нестабильность погонной нагрузки на вибротранспортере, являющаяся одним из источников погрешности при определении вязкости известным устройством.Для получения сигнала, пропорционального частате ыо, используется преобразователь 8 частота - аналог", подключенный к выходу усилителя-ограничителя б.Для устранения влияния на точность опреде. ления вязкости другого источника погрешности - переменного значения ускорения, равного в рассматриваемом датчике значению х мо2о используется контур стабилизации величины ускорения, в который входят датчик ускоре.ния 4, задатчик ускорения 9, элемент сравнения 10, усилитель 11, тиристорный преобразо.ватель питания 7. Требуемое значение ускорегния х сто устанавливается задатчиком ускорения 9, Если по каким-либо причинам, например, из-за изменения сто, величина ускорения хосо 2 изменится, то возникший сигнал рас.согласования с выхода элемента сравнения 10 через усилитель 11 изменит величину мощности, передаваемой тиристорным преобразователем питания 7 электромагнитному возбудителю колебаний 1, Это приведет к изменению амплитуды хс, колебаний и, следовательно, к восстанов. пению заданного значения х ыо.2а оДля вычислений коэффициента вязкого сопротивления, зависящего от вязкости, по формуле (б) используются вычислительный блок 12 включающий.в себя первый делительный блок 16, интегратор 13, амплитудный детектор 14 и второй делительный блок 15. На первый вход первого делительного блока 16 с задатчика ус. корения 9 поступает сигнал, пропорциональный значению ускорения хс,ыо а на второй вход -2сигнал, пропорциональный ио с преобразователя 8 "частота - аналог". На выходе блока 16 вырабатывается сигнал х сто, поступающий2она первый вход второго делительного блока 15. На второй вход второго делителъного блока 15 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний х с, лотка и соответственно пропорци. ональный амплитуде тягового усилия РеЬ .Для выработки сигнала, поступающего на второй вход, используются последовательно соединенные второй интегратор 13, на выходе которого сигнал изменяется по гармоническому закону, и амплитудный детектор 14, включен. ные между выходом интегратора и вторым входом второго делительного блока 15. На выходе второго делительного блока 15 формируетсяГ,сигнал, пропорциональный , т.е. пропорхс оциональный коэффициенту вязкого сопротивления Ь.Определение вязкости по значению коэффициента вязкого сопротивления производится по тарировочным кривым, предварительно снятым в промышленных или лабораторных условиях. Для использования датчика в системах автоматического управления возможно включениена выходе блока 15 преобразователя величиныНИИПИ ираж 10 Заказ 7735,5Подписное иал ППП "11 атент",Ужгород, ул. Проектная, 4 коэффициента вязкого сопротивления в величину вязкости.Как показывает экспериментальная проверка установка в датчике новых элементов повыша. ет точность определения вязкости в зависимос ти от вида дисперсной среды в среднем на 23%,Появляется возможность построения высококачественных систем стабилизации вязкости в промышленных условиях, что требуется в ряде технологических процессов (вибротранспортирование, виброуплотнение и т,д.),Формула изобретения 1, Вибродатчик вязкости содержащий элект. ромагнитный возбудитель колебаний, установ. ленный на вибротранспортере с лотком, образующих одномассную колебательную систему, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения .:очнос:и опреязлипя ьязкости, в него введень датчс ускорения. усилитель. ограничитель, тиркстор.жй преоораэоватсль литания, задатчик ускорения,. элемент сравнения, усилитель, интегратор, преобразователь частота - ана 91лог и вычислительный блок, причем выход датчика ускорения псдключсп к входу интегратора, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока и через усилительограничитель подключен ко входу преобразователя "частота - аналог" и одному из входов тиристорного преобразователя питания, выход которого соединен с электромагнитным возбудителем колебаний, а второй вход - через усилитель - с выходом элемента сравнения, одиниз входов которого подключен к датчику уско.1 О рения, а другой соединен с выходом задатчикаускорения и вторым входом вычислительногоблока, третий вход которого соединен с выходом преобразователя "частота - аналог",2. Вибродатчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вычислительный блок выполнениз двух блоков деления, интегратора и амплитудного детектора, причем выход первого делительного блока соединен с одним из входоввторого делительного блока, выход которогоявляется выходом вычислительного блока, а второй его вход подключен к выходу амплитудного детектора, вход которого соединен с выходом интегратора, чей вход является одним извходов вычислительного блока, а другими входами вычислительного блока являются входыпервого делительного блока, один из которыхсоединен с преобразователем "частота - аналог",а второй с выходом задатчика ускорения.