Способ измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов и устройство для его реализации

ОП ИСАНИЕИ ЗО ВРЕТЕ Н ИЯ.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 935747(51)М. Кл,С 01 Я 11/00 Ввударстввнный ивмитвт СССР ио делим изв 0 ретений и открытий(5 тт) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВРАЩАТЕЛЬНОЙВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ и . с-оц) Изобретение относится к физикохимицеским измерениям и может быть использовано в приборостроении, электронной, химической, часовой промышленности, а также в практике научных исследований.Известен способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов 111, включающий.вращение магнита относительно неподвижной камеры с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл действует вращающий момент, опре" деляющий по углу закручивания кварцевой нити, на которой подвешена камера. Коэффициент вращательной вязкости определяют по Формуле де- коэФфициент вращательной вязкости; М - вращающий момент; а - угловая скорость вращениямагнитного гюляС - постоянная кручения кварцевой нити;оо- угол закручивания нити безвращения магнитного поля(нулевое положение);о. - угол закручивания нити привращении магнитного поля,Однако данный способ не устраняет влияния граничных эффектов ввидумалого объема исследуемого вещества(,капилляр), имеются конструктивныетрудности подвеса камеры с жидкимкристаллом на кварцевой нити. Конвективные потоки воздуха при термостатировании, вибрации при вращении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухудшают чувствительность и затрудняют процесс измерения. Ограничен диапазон угловых скоростей вращениямагнита, так как вследствие неоднородности магнитного поля и отступлений от осевой симметрии в форме камеры при определенных скоростях вращения магнита возможны враща" тельные качения камеры; имеютсятрудности в определении нулевого % положения угла закручивания нити в результате его смещения в сторону вращения магнита относительно поло" жения в покоящемся магните.Наиболее близким к изобретению 10 является способ определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов 2 1, включающий вращение магнита относительно неподвижнозакрепленной камеры С находящимся 1 б в ней исследуемым кристаллом, через которую пропускают ультразвуко-.вые импульсы в плоскосТи, перпенди- кулярной оси вращения магнита. Принятые импульсы детектируют, усиливают и определяют сдвиг фаз между вектором магнитной .индукции и директором посредством регистрации отметок направления вектора магнитной индукции и экстремальных амплитуд ультразвуковых импульсов.Способ осуществляют устройством для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащим магнит с возможностью вра- ЗО щения, камеру для исследуемого материала, расположенную между полюсами магнита, передающую систему в ви:де генератора ультразвуковых импульсов и пьезометров, а также измеритель, регистрирующий прибор и датчик отметок направления магнитного поля. Малая величина анизотропии акустических параметров жидких кристаллов приводит к низкой точности определения вращательной вязкости,На точность измерения оказывает также отрицательное. влияние нестабильность амплитудных характеристик генератора и усилителя. При определении температурной зависимости коэффициента вращательной вязкости необходимы дополнительные регулировкитак как при изменении температурысильно меняется коэфициент поглощения ультразвука. Известный способобладает повышенной сложностью ввиду большого количества используемыхприемов,Целью изобретения является повышение точности и упрощенИе процесса измерений. Указанная цель достигается тем,что согласно способу, включающемувращение магнита относительно неподвижно закрепленной камеры с находящимся в ней жидким кристаллом и определение сдвига фаз между вектороммагнитной индукции и директоромисследуемого жидкого кристалла, направление директора определяют по ди.электрической проницаемости жидкогокристалла в плоскости вращения магнита.8 устройстве для реализации способа, содержащем магнит, установленный на платформе С возможностью вращения, расположенную в зазоре междуего полюсами камеру для исследуемогожидкого кристалла, передающую систему, связанную с измерителем, навыходе которого включен регистрирующий прибор, соединенный с датчикомотметок направления магнитного поля,передающая система выполнена в виде.конденсатора, плоскости пластин которого перпендикулярны плоскостивращения магнита.При вращении директора жидкогокристалла внешним магнитным полемвеличина диэлектрической проницаемости меняется, достигая экстремальных значений, Наличие вращательной вязкости приводит к тому, чтоэкстремальные значения диэлектричес-кой проницаемости отстают по времени от вектора магнитной. индукции.Регистрируя отметки направления век-тора магнитной индукции и экстремальные значения диэлектрическойпроницаемости, посредством измереО ния емкости конденсатора можно определить сдвиг фаз 8 между директором и вектором магнитной индукции,определяющий коэффициент вращательной вязкости.5Коэффициент вращательной вязкостиопределяется по формуле1 ЙЖ 0 51 П 2(2 ря.где ЬХ- анизотропия диамагнитнойОвосприимчивости;В - индукция магнитного поля;Я - сдвиг фаз между вектороммагнитного поля и директором;О - магнитная проницаемость.На чертеже изображена схема устройства, реализующего предложенныйспособ,В неподвижно укрепленную между полюсами постоянного магнита 1 камеру 2, заполненнуюжидким кристаллом .3, помещен конденсатор 4. Пластины конденсатора соединены с измерителем 5 емкости, на выходе которого включен регистрирующий прибор 6, связанный с датчиком отметок направления магнитного поля 7.Устройство работает следующим образом.Вращение магнита 1 вызывает периодическое изменение емкости конденсатора 4, в зазоре которого расположен жидкий кристалл 3, Переменное напряжение, пропорциональное изменению емкости, с измерителя 5 поступает на регистрирующий прибор 6, куда также подаются отметки с датчика отметок направления магнитного поля 7. 2 В Фазовый сдпг 9 между директором и вектором магнитной индукции определяется сдвигом между экстремальными значениями регистрируемого напряже" ния и отметками напряжения вектора магнитнОй индукции, Постоянныймагнит индукцией 3 кГс установлен на платформу установки для проверки гироприборов УПГ. В неподвижную камеру, заполненную жидким крис- Зв таллом ИББА, установлен конденсатор, состоящий из двух пластин емкостью15 пФ, Пластины конденсатора соединяются с мостом переменного тока Р 577 1 тип. ИИЕ, на выходе которого 3 включается самописец Н 339, на который также подаются отметки направления с контактного датчика.Технико-экономический эффект от внедрения изобретения заключается в 40 повышении точности измерений, кбторая достигается тем, что о наяравлении директора жидкого кристалла судят по его диэлектрической проницаемости, величина анизотропии которой 45 больше анизотропии акустических параметров. Кроме того, сведено к минимуму количество используемых приемов, что упрощает процесс измерений,Формула изобретения1. Способ измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, заключающийся во вращении магнита относительно неподвижно закрепленной камеры с находящимся в ней жидким кристаллом и определении сдвига фаз между вектором магнитной индукции и директором исследуемого жидкого кристалла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения процесса измерений,.направление директора определяют по диэлектрической проницаемости жидкого кристалла в .плоскости вращения магнита,.2Устройство для реализации способа измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащее магнт, установленный, на платформе,с возможностью вращения, расположенную в зазоре между его полюсами камеру для исследуемого жидкого кристалла, передающую систему, связанную с измерителем, на выходе которого включен регистрирующий прибор, соединенный с датчиком отметок направления магнитного поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, передающая система выполнена в виде конденсатора, плоскости пластин которого перпендикулярны плоскости вра" щения.Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Ргозй 1., базрагдепМ 1. "РВА.1,ест", 36 А, н 3, 1971, с. 245"246.2. Авторское свидетельство СССР М 731355,кл. С 01 М 11/00, 1978 (прототип).935747 Составитель В.филатоваРедактор М.Петрова Техред Т. Маточка Корректор М,Демчи 196/42В е За по113035 5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектн Тираж 887 ПИ Государственног делам иэобретени Москва, Ж, РаушПодпи омитета ССС открытий ая наб., д.