Эластовискозиметр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцианистическихРеснубник и 890151(51)Ч, Кл. С 01 М 11 2917965 исоединениеи заевк даустюай кеате(23) Приори СССРи иеобретениотерытиЯ публиковано 15.12.81. Бюллетень,% 46(5 К 532,137 (088. 8) Дата опу писании 15.12,81 икован М. С. Катков, В. А. Кузнецов и Н. В. Кузнецова 72) А В , Л. Капиионного при оростроейия зобретеиия нинграцский институт) Заявитель 54) ЗЛАСТОВИСКОЗИМЕТ Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств вещества, а именно к информационно-измерительным поеобразователям и предназначено для определения вязкоупругих характеристик материалов как органического, так и неорганического происхождения.Известно устройство цля измерения динамического модуля упругости С и динамической вязкости т исследуемого материала, основанное на измерении модуля динамической системы и фазы ее колебаний с последующей корреляционной обработкой результатов измеое ни и расчетов величин С и г по измерения составляющих компле модуля материала при их измен времени. Кроме того, в расчет мулах есть постоянные коэффици 1 упругость вспомогательных пру собственное демпфирование к д рактеризующие электро-механич часть устройства, которые могу няться в зависимости от услови кского енин воных форРескУю з й экспевнешних условии, что, в к итоге, приводит к снижениюти измерений. римент нечном точи Изв способ свойст я ок,адающиа периодных функцысокая и следуе20ды перпозволлексно нос ин 6 и т ерений измеряемых велиериала 1 1.Недостатком известногояется принципиальная н и ь по21 а рои т возмо л аналитическим выражениЦВМ. Выбором числчета корреляционбыть достигнута в стно устроиство, реализующее определения вя экоэластичных полимеров, содержащее корпус, зондом, связанный с приводом х перемещений, кювету для исого вещества и датчик амплитумещения штока. Это устройство ет получить информацию о комп- модуле вещества, а также изуоцессы его изменения во време 3 89015Однако выделение модуля и фазы ко-лебаний динамической системы либо определение составляющих комплексного модуля вещества известным устройствомтребует вторичной обработки результа 5тов, что значительно снижает точность измерений динамической вязкости и динамического модуля упругости.Известно устройство для измерения вязкой и упоугой составляющих комплексного модуля, содержащее корпус, штокс зондом, связанный с приводом задающих перемещений, кювету для исследуемого вещества, датчик перемещения штока, обратный преобразователь, статор и якорь которого закреплены соответственно на корпусе и штоке, блоки определения модуля и фазы комплексного модуля, фазонращатель и исполнительныеблоки, причем входы блоков определения модуля и фазы комплексного модулясвязаны с выходами датчиков перемещения штока и задающего перемещения,первый вход фазовращателя соединен свыходом датчика перемещения штока,его второй вход - с выходом второгоисполнительного блока, а выход - с обмоткой статора обратного преобразователя, входы первого и второго исполнительных блоков подключены к выЭОходам блоков определения модул и Фазы комплексного модуля соответственно, выход первого исполнительногоблока подключен к обмотке якоря обратного преобразователя. Применениеблоков определения модуля и фазы комплексного модуля в виде амплитудногои фазового детекторов позволяет обе -спечить высокую точность измерениямодуля и Фазы комплексного модуля 1 3Однако н большинстве технологических процессов требуется получение информации о величинах вязкости и модуля упругости. Для определения их требуется дополнительное вычиснустройство, содержащее перемножители, Кроме того, амплитудный и фазовый детекторы и особенно, фазовращатель,являются сложными техническими устрой 4ствами.Наиболее близким по технической 50 реализации и максимальному количеству общих существенных признаков с заявляемым является эластовискоэиметр, содержащий корпус, шток с зондом, связанный с приводом задающих колебаний, 55 кювету для исследуемого вещества,датчики перемещения штока, усилия и скорости перемещения штока, обратные 1 4преобразователи модуля упругости и вязкости, состоящие из статоров и якорей, закрепленных соответственно на корпусе и штоке, формирователи сигналов модуля упругости и вязкости, выполненнйе в виде множительных устройств, исполнительные блоки каналов модуля упругости и вязкости, причем выходы датчиков перемещения штока и усилия соединены со входами формирователя сигнала модуля упругости, выход которого через исполнительн 1 й блок канала модуля упругости связан с якорем обратного преобразователя модуля упругости, а выходы датчиков скоростн перемещения штока и усилия соединены с входами формирователя сигнала вязкости, выход которого через исполнительный блок канала вязкости связан со статором обратного преобразователя вязкости, а выход датчика скорости перемещения штока сняв зан с якорем обратного преобразователя.Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерения составляющих комплексного модуля.Указанная цель достигается тем, что в известный зластонискозиметр, содержащий корпус, шток с зондом, связанный с приводом задающих перемещений, кювету для исследуемого вещества, обратные преобразователи модуля упругости и вязкости, состоящие иэ статоров и якорей, закрепленных соответственно на корпусе и штрке, датчик перемещения штока, выход которого соединен с сигнальным входом формирователя сигнала модуля упругости, датчик скорости перемещения штока, выход которого соединен с якорем обратного преобразователя вязкости, исполнительный блок канала модуля упругости, вход которого соединен с выходом формирователя сигнала модуля упругости, а выход связан с якорем обратного пре" образователя модуля упругости, исполнительный блок канала вязкости, вход которого соединен с выходом формирователя сигнала вязкости, а выход связан со статором обратного преобразователя вязкости, введены генератор импульсов фиксации, синхронизирующий вход которого связан с приводом задающих перемещений, а формирователи сигналов модуля упругости и вязкости выполнены в виде управляемых ключей, причем управляющие входы формировате890151 лей сигналов модуля упругости и вязкости соединены с соответствующимивыходами генератора импульсов фиксации, а сигнальный вход формирователясигнала вязкостч соединен с выходомдатчика перемещения штока.На фиг. 1 изображена схема описываемого эластовискозиметра; нафиг. 2 - одйн из возможных вариантов выполнения генератора импульсов 1 Ффиксации; на фиг. 3 - представленграфик синхронизации выходных сигналов генератора импульсов фиксации иперемещения стакана 3,Эластовискозиметр содержит электродвигатель 1, вал которого черезпрофилированный кулачок 2 связан сподвижным стаканом 3,. в котором спомощью пружины 4 упруго подвешеншток 5, на котором укреплены шторка 206 фотоэлектрического датчика перемещения штока, якори обратных преобразователей модуля упругости и вязкостис катушками 7 и 8, якорь датчика скорости перемещения штока в виде постоянного магнита 9 и зонд 10, погруженный в кювету 11 с исследуемым веществом 12. Фотоэлектрический датчик перемещения штока включает также неподвижное основание 13 и установленные на 30нем источники 14 и приемники 15 излучения, например, светодиоды и фо -тодиоды. Статор обратного преобразователя модуля упругости, выполненный ввиде постоянного магнита 16, статоробратного преобразователя вязкости скатушкой 7 и статор датчика скоростиперемещения штока с катушкой 18 укреплены на корпусе прибора 1 не пока -зан 1, Генератор импульсов фиксации19 может быть выполнен (см. фиг. 2 )в виде диска 20. закрепленного на валу электродвигателя 1 и имеющего отоверстие 21 и два смещенных на 90 источника 22 и приемника 23 излучения,укрепленных на корпусе прибора с противоположных сторон от диска 20. Кроме того, эластовискозиметр содержитформирователя 24 и 25 сигналов модуляупругости и вязкости, выполненные ввиде управляемых ключей, исполнительные блоки 26 и 27 каналов модуля упругости и,.вязкости, состоящие из последовательно соединенных интегратора иусилителя, Управляющие входы формирователей 25, 24 подключены к первомуи второму выходам генератора импульсов фиксации 19 соответственно, а ихсигнальные входы соединены с выходом Вприемника излучения 15 датчика перемещения штока, Катушка 7 якоря обратного преобразователя модуля упругостичерез исполнительный блок 26 каналамодуля упругости соединена с выходомформирователя 24. Катушка 8 якоря обратного преобразователя вязкости соединена с выходом катушки 18 статорадатчика скорости, а катушка 17 статораобратного преобразователя вязкости через исполнительный блок канала вязкости 27 соединена с выходом формирователя 25,Эластовискозиметр работает следующим образом.При отсутствии вещества 12 в кювете 11 включение приводавызовет гармоническое колебание стакана 3 видахо(1) = а 1 ПЮС, что обуславливаетпоявление периодического сигналах(Т,: АБ 1 п ФС +9 на выходе фотодиодов 15 датчика перемещения штока,амплитуда и фаза которого будет определяться амплитудой и частотой задающих колебаний стакана 3 и параметрами механической части устройства 1,массой, собственным демпфированием, упругостью пружины). Этот сигнал поступает на сигнапьные входы формирователей26 и 24, на вторые входы которых поступают последовательности импульсовс первого и второго выходов генератора импульсов фиксации 19 соответственно. Импульсные сигналы на выходе генератора 19 появляются в моменты прохождения отверстий 21 диска 20 междуоптическими парами 22 23, Диск 20устанавливается на валу электродвигателя 1, т, е. чтобы импульсы,напервом выходе генератора 19 появлялись в.момент прохождения стаканом 3своего среднего положения, т. е. вмоменты времени, для которыхф = цгде и = +, 1, 2, (см, фиг, 3).Так как втор ая оптиче с кая парасветодиод 22 - фотодиод 23 сдвинутаочпо дуге на 90 относительно первоипары, то импульсы 21 на втором выходегенератора появляются со сдвигом от-.носительно импульсов первого выходана четверть периода следования импульсов, т. е, в моменты времени,для которых М= К(2 К+ 12), К = О, 1, г.,.1 В моменты прихода импульсов с генератора 19 на управляющие входы формиро 890151вателей 24, 25, выполненных в виде управляемых ключей, они открываются ипропускают на выход сигнал с датчикаперемещения штока,формирователи настраиваются такимобразом, чтобы в отсутствии вещества12 амплитуда импульсных сигналов наих выходах была равна нулюэто можно сделать, например смещением уровня сигнала на сигнальном входе ключей ). В этом случае нулевыми будутсигналы на выходе исполнительных блоков 26 и 27 и в обратных преобразователях каналов модуля упругости вязкости не будут развиваться компенсирующие усилия,При наличии вещества 12 в кювете11 возникает сопротивление движениюзонда 10, которое обусловлено егокомплексным модулем, Это вызовет изменение амплитуды и фазы колебанийштока 5 и, следовательно, амплитудыи фазы выходного сигнала датчикаперемещения штока, сигнал с которого поступает на сигнальные входы формирователей 24 и 25 сигналов модуля упругости и вязкости. Это происходит потому, что формирователи позволяют выделить соответственно действительнуюи мнимую части частотной характеристики эластовискозиметра, который в своюочередь пропорциональны соответствен -но активной и реактивной составляющимкомплексного модуля исследуемого вещества, т. е. модулю упругости и вязкости.Формула изобретенияЭластовискозиметр, содержащий корпус, шток с зондом, связанный с приводом задающих перемещений, кювету для исследуемого вещества, обратные преобразователи модуля упругости и вязкости, состоящие из статоров и якорей, закрепленных соответственно на корпусе и штоке, датчик перемещения штока, датчик скорости перемещения штока, выход которого соединен с якорем обратного преобразователя вязкости, Формирователь сигнала модуля упругости, сигнальный вход которогосоединен с выходом датчика перемещения штока, и Формирователь сигнала вязкости, исполнительный блок канала модуля упругости, вход которого соединен с выходом формирователя сигналамодуля упругости, а выход связан сякорем обратного преобразователя модуля упругости,и исполнительный блокканала вязкости, вход которого соеди 1 нен с выходом формирователя сигналавязкости, а выход связан со статоромобратного преобразователя вязкости,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения конструкции и повыше 21 ния точности измерений, в него введенгенератор импульсов фиксации. синхронизирующий вход которого связанс приводом задающих перемещений, аФормирователи сигналов модуля упруИ гости и вязкости выполнены в виде управляемых ключей, причем управляющиевходы Формирователей сигналов модуляупругости и вязкости связаны с соответствующими выходами генератора36 импульсов фиксации, а сигнальный входформирователя сигнала вязкости соединен с выходом датчика перемещенияштока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ма 1 зоп д. П. Тйе щеаяигепапйоХ Югерцепсу сйагас 1 егдьСся арр 1 ЫСоояс 11 а 1 огу Сез 1 шц 1 п гЬео 1 ору. Кео 1асса Вс 1 8, В 2, 1969, р. 201-205.411 2.,Авторское свидетельство СССРло зайвке В 2777080,кл. С 01 Х 11/16, 1979.3. Авторское свидетельство СССР9 267163, кл. С 01 Х 11/16, 1968.4. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2383852,кл. С 01 И 11/16, 1976 (прототип).,ф 2 0954/66 Тираж 910 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5