Вибрационный вискозиметр

(71) Заявител 4) ВИБРАОИООНЫИ ВИСКОЗИМЕТР тр им области иэ-" тности, к устости жид зовано в хи- машиностроиромышленнооОднак И етение относится к ной техники, в час для измерения вязк может быть испол нефтехимической других отраслях этот вискоэиструкцию изчия уси о, посл ненную кон лителя-огр ний являет литудных п мерител ойстввм аничителя, кром ся источником ф зоных и вмпостей и ческо тельнойто снижает точгрешностей,ений ость изм Известен вискозиметр Вудворда, содержащий измерительный преобразователь, схему автогенерации и измерительную схему. Измерительный преобразователь представляет собой зонд с возбуждающим преобразователем электромагнитного типа и приемным преобразователем пьезоэлектрического типа, Приемный и возбуждающий преобразователи соответственно подключены ко входу и выходу схемы автогенерации, состоящей иэ предварителього усилителя, усилителя-ограничителя и усилителя мощносж. К выходу предварительного усилителя подключена измерительная схема, представляющая собой амплитудный ламповый вольтметр Щ. н Известен акустический вискозиметр,состоящий иэ низкочастотного измеритель ного преобразователя, электронной схемы 1 Оавтогенерации, измерительной схемы и схемы термокомпенсации, Измерительный преобрвзоввтель содержит зонд, приемный и возбуждающий преобразователи электромагнитного типа, Схема автогене рации состоит иэ частотно-независимогофазовращателя, усилителя-ограничителя, полосового фильчра и выходного каска- .да. Приемный и возбуждающий преобразователи соответственно подключены к входу и выходу электронной схемы авто- генерации. Измерительнвя ос:м полклн 1- чена к входу электрон схемы сдмовозбуждения и препстеиляет собой люлповый вольтметр. Схизме термокомпец 13Дматического регулятора, усиливается усилителем и выпрямляется выпрямителем. Нагрузкой выпрямителя является резистор, выпрямленное напряжение на котором включено встречно с напряжением источника эталонного напряжения. Разность этих напряжений подается на вход регистрирующего прибора. Если эта разность равна нулю, то двигатель регистрирующего прибора не вращается, Если эта разность не равна нулю, то двигатель вращается в ту или иную сторону в зависимости от полярности разности напряжений, изменяя при этом напряжение на возбуждающем преобразователе до тех пор, пока разность напряжений не станет равна нулю. Условием равенел ва этих напряжений является постоянное напряжение на приемном преобразователе, Велйчина возбуждающего напряжения однозначно зависит от вязкости контролируемой жидкости и регистрируется регистрирующим прибором ГЗЗ.Однако, этот вискозиметр имеет также усложненную конструкцию из-за наличия усилителя-ограничителя и полосового фильтра в схеме автогенерации, кроме того они являются источником фазовых и амплитудных погрешностей, что снижает точность измерений. Величина возбуждающего напряжения, по которой судят об амплитуде возбуждающей сипы, является мерой вязкости, только если параметры возбуждающего преобразователя не изменяются при действии дестабилизируюших факторов. При изменении этих параметров, например, от температуры, появляется систематическая погрешность, зависящая от веепичины измеряемой вязкости и температуры контролируемой жидкости. Как правило, возбуждающий преобразователь электромагнитного типа содержит сердечник из магнитного материала и обмотку с определенным числом витков. Магнитодвижушая сила, а следовательно, амплитуда возбуждающей силы, действующая на зонд, пропорциональна величине амплитуды тока, протекающего через обмотку, и числу витков в ней. В случае, если параметры возбуждающего преобразователя стабильны (т, е. стабильны активное и индуктивное сопротивления преобразователя), об амплитуде возбуждающей силы судят .по величине возбуждающего напряжения. При изменении температуры изменяется активное сопротивление возбуждающего преобразователя, и одному и то 40 3ции содержит датчик температуры и аналогорешающую схему, дающую поправку на показания вольтметра. Гармонические колебания зонда преобразуются прием ным преобразователем в электрическое5 напряжение и поступают на вход частотно- независимого фазовращателя, а эатем - в усилитель-ограничитель, который преобразует синусоидальное напряжение в импульсы прямоугольной формы. Полосо вой фильтр выделяет лишь первую гармонику, после чего она усиливается по мощности выходным каскадом и пос 1 упает на возбуждающий преобразователь, При изменении вязкости жидкости изменяется величина напряжения на приемном преобразователе, которое и является мерой вязкости, Напряжение на приемном преобразователе регистрируется измерительной схемой Г 21. 20Однако это устройство имеет также усложненную конструкцию из-за наличия усилителя-ограничителя и полосового фильтра в схеме автогенерации, кроме того усилитель-ограничитель и полосовой фильтр являются источником фазо-, вых и амплитудных погрешностей, что снижает точность измерений.Ближайшим по технической сущности30 к предложенному является вибрационный вискозиметр, содержащий измерительный преобразователь с зондом, возбуждающим и приемным электромеханическими преобр азовател ими, "подключ енными соответст 35 венно к выходу и входу схемы автогене- рации, включающей фазовращатель и усилитель мощности, детектор, вход которо го подключен к приемному электромеханическому преобразователю, а выход - к одному из входов сравнивающего устройства, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входу сравнивающего устройства, измерительную схе му, Гармонические колебания зонда пре 45 образуются приемным преобразователем вэлектрическое напряжейие, которое поступает на частотно-независимый фазовращатель. Сдвинутое по фазе напряжение подается на усилитель-ограничи- Я тель, который преобразует синусоидальные напряжения в импульсы прямоугольной формы, С помощью полосового фильт ра выделяется первая гармоника, которая усиливается по мо 1 пности выходным каскадом и через регулировочный потенциометр поступает на возбуждающий преобразователь. Напряжение с приемного нреобраэователя поступает на вход авто5 14му же значению вязкости соответствуютрвзличные значения возбуждающего напряжения при различных температурах.Цель изобретения - повышение точности измерений.Это достигается тем, что вибрвционный вискоэиметр снабжен магазином измерительных резисторов и регулируемымусилителем. Выход сравнивающего устройства подключен к управляющему входурегулируемого усилителя. Магазин измерительных резисторов включен последовательно с возбуждающим преобразователем и подключен ко входу измерительнойсхемы. Регулируемый усилитель включен между фвзовращателем и усилителеммощности, выход которого непосредственно соединен со входом возбуждающегоэлектромеханического преобраэоввтеля.На фиг. 1 представлена функционвльнвя схема вискоэиметрв; на фиг. 2 один из вариантов схемы подключенияизмерительного преобразователя.Вискоэиметр состоит из измеритель 25ного преобразоввтеля вязкости 1, схемы ввтогенерации 2, схемы автоматического регулирования 3 амплитуды колебаний зонда и измерительной схемы 4. Измерительный преобразователь вязкости 1зосодержит приемный электромехвническийпреобразователь электромагнитного типа 5, возбуждающий электромеханический преобразоввтель 6 электромвгнитного типа и зонд 7, часть которого погружена в жидкость, вязкость которой иэ 35 меряется. Схема ввтогенерации 2 состоит из последовательно соединенных фвзоврвщвтеля 8, регулируемого усилителя 9 и усилителя мощности 10, Ко4 О входу схемы ввтогенервции 2 подключен приемный электромеханический преобразователь 5, а к ее выходу - после"довательно соединенные возбуждающий электромеханический преобразователь би магазин45 измерительных резисторов 11. Схемаавтомвтического регулирования 3 вмплитуды колебаний зонда 7 состоит из детектора 12, сравнивающего устройства 13 и источника эталонного напряжения 14, Вход детектора 12 подключен к приемномуэлектромеханическому преобразователю 5, а его выход - к одному из входов сравнивающего устройства 13, на другой вход которого подается напряжение от источника эталонного напряжения 14, Выход сравнивающего устройства 13 подключен к управляющему входу регулируемого усилителя 9. Измерительная,М6схема 4, представляющая собой ламповый вольтметр, своим входом подключенв к магазину измерительных резисторов 11.Один из вариантов подключеня возбуждающего электромехвнического преобрвзоввтеля 6 и мвгаэинв измерительных резисторов 11 к выходу усилителямощности 10 приведен нв фиг. 2, Притаком подключении усилитель мощности10 имеет симметричный выход, однаклемма которого подключенв к возбуж-дающему электромеханическому преобразователю 6, а другвя - к магазину измерительных резисторов 11. Этот вариантподключения имеет преимущество придистанционном измерении вязкости, когда измерительный преобрвзователь вязкости 1 удален на значительное расстояние от оствльной чвсти вискозиметра,твк как один из выводов возбуждающегоэлектромехвнического преобр азоввтеля 6подключен к "земле". Такое подключение ни в коей мере не изменяет работувискозим етрв,Вибрвционный вискозиметр работветследующим обрвзом.Гармонические механические колебвния зонда 7 преобразуются приемнымэлектромеханическим преобрвзоввтелем5 в электрическое напряжение, котороепоступает нв высокоомный вход фазоврвшвтеля 8. Сдвинутое по фазе напряжение усиливается регулируемым усилителем 9, после чего оно поступает на вход усилителя мощности 1 О, С его выхода напряжение поступеет нв возбуждающий электромеханический преобразователь 6 и последовательно с ним соединенный магазин измерительных резисторов 11. При протекании тока через преобразователь 6 и последовательно с ним соединенный магазин измерительных резисторов 11 возникает возбуждающая сила, под действием которой зонд 7 совершает механические колебания, При соблюдении баланса фаз и амплитуд в измерительном преобразователе вязкости 1 и в схеме ввтогенерации 2 возникают гармонические колебв 1 пы с частотой, равной резонансной частоте измерительного преобразователя вязкости 1. Электрическое напряжение с приемнОГО преобразователя 5 поступает также нв высокоомный вход детектора 12, тле выпрямляется и подается на один иэ входов сравнивающего устройства 13. Нв другой вход ЭТОГО УСТРОйСТВВ ПОДВвтся ИВПРЯЖРНИ7 71 42 от источника эталонного напряжения 14.С авравнивающее устройство 13 формирует сигнал, пропорциональный разности напряжений, который и подается на управляющий вход регулируемого усилителя 9 и управляет его коэффициентом усиления.Если величина сигнала, подаваемого на управляющий вход усилителя 9 не равна нулю, то уменьшается или увеличивается коэффицвент усиления регулируемого уси лителя в зависимости от полярности сигнала, изменяя при этом величину тока в возбуждающем электромеханическом преобразователе 6 до тех пор, пока величина сигнала не станет равной нулю, Условием равенства сигнала нулю является постоянное напряжение на приемном электромеханическом преобразователе 5. Величина тока в возбуждающем электромеханическом преобразователе 6 однозначно зависит от вязкости жидкости. Регистрация тока осуществляется по падению напряжения на магазине измерительных резисторов 11, к которому й 6 дключен вход измерительной схемы 4, Изменением величины резистора в магазине измерительных резисторов можно изменять диапазон измерения вязкости жидкости.Пр еимуществом данного вискозиметра перед известным являются упрощение его конструкции в результате отсутствия в схеме автогенерации усилителя-ограничители и полосового фильтра, более высокая точность измерений за счет снижения. фазовых и амплитудных погрешностей в схеме автогенерации и снижеуие погрешности измерения амплитуды возбуждающей силы, Исключение из схемы автогенерации усилнтеля-ограничителя и полосового фильтра приводит к снижению фазо 40 вых и амплитудных погрешностей, Измерение величины тока в возбуждающем электромеханическом преобразователе, а не возбуждающего напряжения, снижает погрешность измерения амплитуды воз 45 буждающей силы, 1 роме того, преимуществом устройства является более широкий температурный интервал измерения вязкости, так как изменение параметров прием ного и возбуждающего электромеханичес 50 ких преобразователей от температуры не снижает измерения вязкости. Это связано с тем, что приемный электромеханический преобразователь подключен к высокоомным входам детектора и фазовра 8шпателя, т, е, работает в режиме холостого хода. Поэтому изменение параметров приемного электромеханического преобр азоветеля, в частности, активного сопро- щвления не изменяет величину электрического напряжения, подаваемого на входы детектора и фазовращателя. Изменение параметров возбуждающего электро- механического преобразователя от температуры не снижает точности измерения вязкости, поскольку мерой вязкости является величина тока в нем.Формула изобретенияВибрационный вискозиметр, содержащий измерительный преобразователь с зондом, возбуждающим и приемным электромеханическими преобразователями, подключенными соответственно к выходу и входу схемы автогенерации, включающей фазовращатель и усилитель мощности, детектор, вход которого подключен к приемному электромеханическому преобразователю, а выход - к одному из входов сравнивающего устройства, источник опорного напряжения, подключенный ко второму входу сравнивакипвго устройства, измерительную схему, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с цепью повьппения точности измерений, он снабжен магазином измерительных резисторов и регулируемым усилителем, а выход сравнивающего устройства подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, при этом магазин измерительных резисторов включен последовательно с возбуждающим преобразователем и подключен ко входу измерительной схемы, а регулируемый усилитель включен между фазовращателем и усилителем мощности, выход которого непосредственно соединен со входом возбуждающего электро- механического преобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1,%оодйагд 3,(, ОЕС 1 ГОВСь,1952, т. 25, % 2, с. 98-100. 2, Авторское свидетельство СССР2 388 75 кл. С 01 Й, 1 1/1 6 1 968. 3. Авторское свидетельство СССР366390, кл. С 01 , 11/16, 1972 1 прототип ) ., Вин дписноеР Тираж 1019Государственного комитета С лам изобретений и открытий Москва Ж, Раущская наб Зак д, 4/5 илиал ППП "Патент, г. Ужгородом Ул. Проектнаяф 74/38 ННИ ИП по 11303