Устройство для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

Союз Советсник Социалистических РеслубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нщ 868467 по ельное авт. свид-ву) Заявлено 060380 890347/18 присоединением ийо Го арственный комитеСССРелам изобретенийн открытий т М 3 00981 Бюллет Опубликованоата опубликования описания 300981(71) Заявител сесоюзный заочный машин тельныи институт 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВРАЦАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛ ь .июль 6 (Ю коэффиц вязкост вращающ угловая ния маг- постоян цевой нательн ент д й мом скоро итног ая кр нт;ть вращеполя;чения кварМ Изобретение относится к областифизико-химических измерений и можетбыть использовано в приборостроении,электронной, химической, часовойпромышленностях, а также в практикенаучных исследований,Известно устройство для определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включающеевращающийся магнит, неподвижную камеру с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом, При вращении магнита на жидкий кристалл действует вращающий момент, определяемыйпо углу закручивания кварцевой нити,на которой подвешена камера 11. Коэфициент вращательной вязкости определяют по,формуле угол закручивания нити безвращения магнитного поля(К - угол закручивания нитипри вращении магнитногополяОднако устройство не устраняетвлияния граничных эффектов в видумалого объема исследуемого веществакапилляр), имеются конструктивныетрудности подвеса камеры с жидкимкристаллом на кварцевой нити. Конвективные потоки, воздуха при термостатировании, вибрации при вращениимагнита, необходимость определенияпостоянной кручения нити ухудшаютчувствительность и затрудняют процесс измерения. Ограничен диапазонугловых скоростей вращения магнита,20 так как вследствие неоднородностимагнитного поля и отступлений отосевой симметрии в форме камеры,при определснных скоростях вращениямагнита возможны вращательные качения камеры; имеются трудности вопределении нулевого положения углазакручивания нити в результате егосмещения в сторону вращения магнитаотносительно положения в покоящемсяО магните, 868467При вращении вектора магнитнойиндукции директор вращается с запаздыванием по фазе таким, что момент трения Ш имагнитный момент1уравновешиваются, В силу того, что 5 поглощение ультразвука максимально в случае распространения ультразвуковых импульсов ориентации во вращающем ся магнитном поле, отклонение экстремальных значений "анизотропии" коэф- гО фициента поглощения ультразвука от направления вектора магнитной индукции определяет сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и директором, а следовательно и вращательную вязкость, определяемую по формулегде д х - анизотропия диамагнитнойвосприимчивости;В - индукция магнитного поля;сдвиг фаз между вектороммагнитной индукции и директором; 25М - магнитная проницаемость.Кроме того устройство не позволяет непосредственно определять сдвигфаз 6 , так как величина этого сдвига определяяется дополнительной рас- ЗОшифровкой записей отметок направления вектора магнитной индукции иэкстремальных значений амплитуд импульсов. На точность измерений оказывает отрицательное влияние нестабильность амплитудных характеристикгенератора и усилителя. При определении температурной зависимости коэффициента вращательной вязкости необходимы дополнительные регулировки,так как при измерении температуры 40сильно меняется коэффициент поглощения ультразвука.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату кпредлагаемому является устройство 4для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов,содержащее камеру, заполненную ис"следуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращения вокруг камеры, которая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и пр:емный пьезопреобразователи,установленные на стенках камеры иобразующие акустический канал, генератор, подключенный к излучаюгаемупьезопреобраэователю, измерительныйблок, подключенный к выходу приемного пьеэопреобразователя и регистрирующий блок 2 .Цель изобретения - уменьшение вре- Ямени измерений и повышение их точности,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения коэффициента вращательной вязкости жид- ,6 ких кристаллов, содержащем камеру,заполненную исследуемым веществом,магнит, установленный с возможностьювращения вокруг камеры, которая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и приемный пьезопреобразователи, установленные на стенках камеры и образующие акустическийканал, генератор, подключенный кизлучающему пьезопреобразователю,измерительный блок, подключенныйк выходу приемного пьезопреобразователя, и регистрирующий блок, оноснабжено дополнительной парой пьезопреобразователей, образующих, акустический канал, направление которогоперпендикулярно направлению акустического канала, образованного первой парой пьезопреобразователей идвумя катушками, установленными вкамере, ггричем оси катушек размещеныпараллельно акустическим каналам,а измерительный блок включает двафазометра, входы первого из которыхсоединены с приемными пьезопреобразователями, входы второго - с катушками и выходом первого, а регистрирующий блок соединен с выходом второго фазометра,Известно, что в статическом магнитном поле скорость распространенияультразвука зависит от взаимной ориентации волнового вектора К директора и, причем скорость максимальнапри .параллельной ориентации и минимальна при перпендикулярной, Вследствие этого возникает разность фазсигналов, распространяющихся по двумвзаимно перпендикулярным направлениям, которую с помощьк фазометрапреобразуют в постоянное напряжение,При вращении директора магнитным полем скорость распространения звукапо этим направлениям периодическиизменяется, что приводит к появлениюна выходе фазометра переменного напряжения. Наличие вращательной вязкости приводит к тому, что переменное напряжение на фазометре отстаетпо фазе от напряжения, индуцированного в катушках, установленных междуполюсами вращающегося магнита. Указанный сдвиг фаэ 9 , определяющийвраЯательную вязкость, преобразуетсявторым фазометром в постоянное напряжение, фиксируемое регистрирующимблоком.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Неподвижно укрепленная между полюсами постоянного магнита 1 камера 2заполнена жидким кристаллом 3. Изучающие пьеэопреобразователи 4 и 5соединены с генератором .6, а прием,ные пьезопреобразователи 7 и 8 соединены со входами первого фазометра9. Выход первого фазометра и катушки 10 и 11 соединены со входамивторого фаэометра 12, выход которого связан с регистрирующим блоком 13.Вращение магнита 1 вызывает периодическое изменение скорости распространения ультразвука в акустическихканалах и появление переменного напряженияв катушках 10 и 11. Возникающую на приемных преобразователяхизменяющуюся. разность фаэ сигналовпервый фазометр преобразует в переменное напряжение, которое сравнивается по фазе с напряжением на катушкахво втором фазометре, а полученноена выходе детектора постоянное напряжение фиксируется регистрирующимблоком. Постоянный магнит индукцией3 кГс установлен на платформу установки для проверки гидроприборовУПГ. В камеру диаметром 3 см, заполненную жидким кристаллом МББА,устанавливают 4 пьеэопреобразователя основной частоты 3 МГц. Возбуждение пьезопреобразователей производится генератором Г 4-18. Принятые сигна Олы поступают на первый фазометр, Переменное напряжение с выхода фазометра и напряжение с катушек, содержащих100 витков каждая, поступают на 2-йфазометр, индикатор которого регистрирует фазовый сдвиг между директором и вектором магнитной индукции.Предложенное устройство значительно сокращает время измерений, таккак позволяет непосредственно определить сдвиг фаз Ц между директором и вектором магнитной индукции.Методы фазометрии позволяют повыситьточность измерений, а непосредственное измерение угла 6 дает возможность также автоматизировать процессизмерений коэффициента вращательнойвязкости,Формула изобретенияУстройство для измерения коэффи,циента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащее камеру заполненную исследуемым веществом,магнит, установленный с возможностьювращения вокруг камеры, каторая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и приемный пьеэопреобраэователи, установленные настенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьеэопреобраэователю, измерительный блоК, подключенный к выходу приемного пьезопреобразователя, и регистрирующий блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и сокращения времени измерения, оно снабжено дополнительной парой пьеэопреобразователей, образующих акустическийканал, направление которого перпендикулярно направлению акустическогоканала, образованного первой паройпьезопреобраэователей и двумя катушками, установленными в камере,причем оси катушек размещены параллельно акустическим каналам, а измерительный блок включает два последовательно соединенных фаэометравходы первого иэ которых соединсныс приемными пьезопреобразователямивходы второго - с катушками и выходом первого, а регистрирующий блоксоединен с выходом второго фазометра,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Ргоэ 1 1., бэ 5 Рэге Н. "1.1 о 10 сгуэср 1 ь" Роуз. 1.еес, 36 А, р,245-246, 1971, 9 3.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 268293, 04.11.78 прототип),8684 б 7 Составитель Э.СкорняковТехред А,Ач Корректор С.Шекмар Редактор Е.Лушникова Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Заказ 8308/57 Тираж 910ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5