Ротационный электровискозиметр

Союз СоветскихСоцнаинстнческнхРеспублик ОЛ ИСАНИЕ 61) Дополнительное к авт, свна 2. О 1(22) Заявл 5 35132/18-25 прнсоелиненнем заявки,% Н 11114 еударстеенын квинте 3) Приорит Опублнк по делам изобретений но 07.08.82. Бюллетень .% 29ликования описания 08 . 0842 УДК Я 8. . 137(088. 8) нрытн а оп и;В, тс рЕ; етоголовД КРу(72) Авторы изобретен А.С,хов, М. ингорин сизико-технрственном университ Горьков институ кии исследовательск при Горьковском го им. Н,И. Лобачевско) РОТАЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОВИСКОЗИМЕ рибо- излуо тоцвискоэиметра, уменьшает егность из-за наличия составляющеймомента уравновешивания, не измеряемой вторицным прибором.5 Намагницивающая катушка этогоприбора соединена с регулируемымисточником питания, синфазным с напряжением питания уравновешенногомоста преобразователя неравновесия,Исполнительная катушка электромагнитного преобразователя уравновешивания подключается на выходноенапряжение усилителя, фаза которогоменяется в зависимости от положенияиндукционного датцика неравновесиями.1Поскольку вторичный прибор неразделяет квадратурные составляющиетока в исполнительной катушке, то п истик жидких сред,Известен ротационный эластовискозиметр, содержащий две рабоцихповерхности, одна из которых связана с приводом, а другая - с силоизмерителем, выполненным в виде электромагнитного преобразователя, катушка намагницивания которого соединена с регулируемым источником питания, а исполнительная катушкасоединена, через усилитель,новешенным мостом, в одно икоторого включен датцик смещения.Датчик смещения, жестко связанс траверсой, укрепленной на измерительном валу, и включен в плечоуравновешенного моста переменно го тока. Такая конструкция датчикаобусловливает обратное воздействиепреобразователя неравновесия - уравновешенного моста на датчик, что с уравэ плеч оказания егоОНаиболеесущности к итационный вивращаемый вн нелинеиним по тех уд ли об ическойется роржащийвнутрен тению,явл метр, сод цилиндр,к Изобретение относится рам для измерения вязкост чения реологических харак ает чувствительность эласто 3 91 о 1ний цилиндр, преобразователь еравновесия, псеобразователь уравновешивания и отсчетное устройство,Функцию преобразователя неравновесия в данном приборе выполняютавтсгенератор, модулятор зг 1 ектрсмагнит., сигнальная обмотка на рамке,усилитель низкой частоты фазовращ.тель, фазовый детектор и усилительпостоянного тока, Функцию же преобразователя уравновешивания выполняютэлектромагнит, исполнительная обмотка на рамке, соединенная с коммутируемым сопротивлением Г 2 .К недостаткам известного вискозиметра следует отнести то, что к егорамке прикреплены три токоподводачто значительно снижает чувствительность прибора, а для обеспеченияточности и повторяемости показанийтокоподводы изготовлены иэ материалас механическими свойствами, инвариантными к окружающей темг,ературе,Лвтсгенератор известного висксзиметра весьма стабильньй, ибо, в противном случае, Фаэовращатель имеетчастотно-зависимый Фазовый сдвигприводящий к изменению начальныхусловий. Это обстоятельство,. а такжетемпературная и временная нестабильзоность параметров модулятора, фазовращателя и фазового детектора снижаютточность и стабильность измерений.Компенсационный ротационный вискозиметр построен по методу астатического уравновешивания измеряемогомомента вязкостного трения. При постоянной величине момента вяэкостногстрения система уравновешивания неимеет статической ошибки, Но при ис"следовании зависимости напряжения сдвига от скорости деформации на вход вискозиметра подается измеряемый момент вязкостного трения, изменяющийся примерно с постоянной скоростьюМ,ц):М 4 М где М - постоянная составляющая момента вязксстного трения:М - скорость изменения измеряемого момента.9 этом случае появляется сксрост" ная ошибка, величина которой зависит как ст скорости деформации, так и ст исследуемой жидкости, что делает невозможным коррекцию этой ошибки при градуировке. Повысить точность измерительного прибора можно только псвышая порядок астатлзма системыуравновешивания,8 ыхсднси ток в известном висксзиметре нели ейнс зависит от угла поворота воспринимающего цилиндра. Поскольку уравновешивание статическое,то нелинейность датчика преобразователя неравновесия выражается в нели,-ейности шкалы порядка С,5 х. Однакоесли погрешность измерения вязкости,обусловленная отклонением скоростивращения привода внешнего цилиндраот номинальной, составляет не более0,2. при лспользовании синхронногодвигателя,. одкл;оченного к напряжению -ра ышлечнси сети, то пс;решность с 1 нелинейности составляе весьмазначительную величину,8 исполнительной обмотке, находящейся на одной рамке с сигнальнойобмоткой., наводится напряжение высокой частоты и выделяется на коммутируемом резистсре, годключенном навход образцового вольтметра, котооый,будучи цифровым, имеет на входе спе-.циальный фильтр, вносящий дополнительную погрешность.При изучении деформациснньх свойствупругих жидкостей на процессе перехода через предел прочности очень сильное влияние может оказывать жесткость измерительного устройства малое значение которой может способствовать сильному повышению скорости деформации. При изучении жидкостей с высокой скоростью релаксации напряжения сдвига уравновешивающее устройство отличастся высокой жесткостью, однав известном висксзимстре жесткость, определяемая быстродействием системы автоматического уравновешивания, не может обеспечить стабилизацию скорости деформации сдвига.Цель изобретения - повышение точности измерения вязкости и улучшение динамических характеристик.Поставленная цель достигается тем, что в ротационном злектровискозиметре, содержащем вращаемый внешний цилиндр с исследуемой жидкостью, внутренний цилиндр, преобразователь неравновесия, преобразователь уравновешивания и отсчетное устройство, преобразователь неравновесия содержит два автогенератора, частотно-задающие элементы которых выполнены в виде двух пар пластин, между которыми помещена закрепленная на оси внутреннегс цилиндра круглая пластинка9494с симметричными вырезами, два тактирующих устройства, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик, причем выход каждого автогенератора соединен с одним из входов соответствующего тактирующего устройства, другие входы которого соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы тактирующих устройств подключены к разным входам реверсие е ного сцетцика, выход которого соединен с входом отсчетного устройства, преобразователь уравновешивания содержит преобразователь цифрового кода в ток, выход которого соединен с обмоткой уравновешивания, расположенной под углом к оси полюсов кольцевого магнита, закрепленного на одной оси с внутренним цилиндром, вход преобразователя цифрового кода в ток подключен к выходу реверсивного счетчика.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. 25Схема содержит внешний вращаемый цилиндр 1, внутренний цилиндр 2, кольцевой магнит 3, обмотку 4 уравновешивания, ось 5, круглую пластинку б с вырезами, частотно- задающие элементы 7, автогенератор 8, преобразователь 9 цифрового кода в ток, цифровое отсчетное устройство 10, тактирующие устройства 11, ревер сивный счетчик 12, генератор 13 тактовых импульсов, тактирующее устройство 14, автогенератор 15, частотно-задающие элементы 16 и несущую рамку 17.К синхронному электроприводу подсоединен внешний цилиндр 1, в котором размещен внутренний цилиндр 2. Внутренний цилиндр 2, жестко связан с кольцевым магнитом 3, закрепленным на оси 5, которая установлена на несущей рамке 17. На оси 5 закреплена круглая пластинка 6, имеющая вырезы расположенные симметрично по диаметру и находящиеся между пластинами двух пар конден саторов частотно-задающих элементов5 ч 7 и 16 автогенераторов 8 и 15. Выходы автогенераторое 8 и 15 соединены соответственно с входами тактирующих устройств 11 и 14, на другие входы которых подключены выходы генератора 13 тактовых импульсое, Вы" ходы тактирующих устройств подклюце- ны на входы прямого и обратного сче 17 бта резерсивного счетчика 12. Выходсчетчика 12 соединен с входами цифрового отсцетного устройства 10 и преобразователя 9 цифрового кода в ток,который связан с обмоткой 4 уравновешивания и вместе с ней и кольцевыммагнитом 3 составляет преобразовательуравновешиванияИзмерение вязкости предлагаемымвискозиметром осуществляется следующим образом.Исходное положение подвижной частипреобразователя неравновесия обуславливает такое состояние емкостныхчастотно-задаоцих элементов 7 и 16,при котором частоты автогенераторое.8 и 15 равныс : , 1)где Г и 11 - соответственно частоты импульсов на выходах автогенераторов.Поэтому состояние реверсивногосцетчика 12, отражаемое цифровымотсчетным устройством 10, определяется выражением1 рЙ=.ф -ка:о, ц0где Й - состояние счетцика;время измерения, равное периоду между двумя несовпадающими тактовыми импульсамигенератора 13,В этом случае / И=О / ток на выходепреобразователя 9, протекающий черезобмотку 4 уравновешивания, также равен нулю1=0 (3)Таким образом, уравновешивающий момент, обусловленный током уравновешивания 1 и магнитным потоком Ф кольцевого магнита 3 также равен нулюМ=1,Щ 1 (Ф где Ф - число витков обмотки уравновешивания;Ч - угол поворота подвижной части цувствительного элемента вискозиметра. Исходное положение, при котором выполняется условие (1) устанавливается автоматически, так как только в этом случае выполняется равенство (3), обеспечивающее И=0, а значит, и неподвижность оси 5 внутреннего цилиндра.При работе еискозиметра внешний цилиндр 1 с исследуемой жидкостьювижнои части чувствительного элемента и эта зависимость сказывается на переходном процессе уравновешивания, Чтобы исключить влияние зависимости момента уравновешивания от угла поворота подвижной части на круглой пластинке б сделаны вырезы таким образом, чтобы разность частот автогенераторов зависела от угла поворота согласно уравнениюд т=дгс 5 п(9)Этим повышается устойчивость и точность вискозиметра в переходных режимах уравновешивания.Указанная зависимость (4) момента уравновешивания от угла поворота подвижной части используется для стабилизации скорости деформации при измерении момента вязкостного трения жидкостей с высокой скоростью релаксации напряжения сдвига. Обмотка 4 уравновешивания и кольцевой магнит 3 расположены таким образом, что при движении внутреннего цилиндра под действием момента вязкостного трения угловой градиент магнитного поля полюсов кольцевого магнита, разноименных с близлежащими полюсами обмотки уравновешивания, увеличивается, т.е, дф/дЧ возрастает с увеличением М. Это обстоятельство приводит к тому, что даже при неизменном токе уравновешивания, который из-за инерционности системы уравновешивания не может мгновенно изменяться, подвижная система обладает жесткос 3 тью, необходимой для стабилизации скорости деформации.Погрешность вискозиметра в установившемся режиме и в режимах реальных46 скоростей изменения напряжения сдвига исследуемых жидкостей определяется только погрешностью преобразователя цифрового кода в ток. При использовании типовых цифро-аналоговых преобра 45 зователей, построенных на интегральных схемах, эта погрешность находится в пределах 005.Таким образом, в предлагаемом изобретении значительно повышена точность измерения вязкости и обеспечено улучшение динамических характеристик.Данный электровискозиметр предназначен для изученияреологических характеристик структурированных жидкостей. Наличие цифрового выхода результатов измерений позволяет использовать для обработки этих резуль. татов цифровую вычислительную машину,формула изобретенияРотационный электровискозиметр, содержащий вращаемый внешний цилиндр, внутренний цилиндр, преобразователь неравновесия, преобразователь уравновешивания и отсчетное устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений вязкости и улучшения динамических характеристик, преобразователь неравновесия содержит два автогенератора, частотно"задающие элементы которых выполнены в виде двух пар пластин, между которыми помещена закрепленная на оси внутреннего цилиндра круглая пластинка с симметричными вырезами два тактирующих устройства, генератор тактовых импульсов и реверсивный счетчик, причем выход каждого автогенератора соединен с одним из входов соответствующего тактирующего устройства, другие входы которого соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы тактирующих устройств подключены к разным входам реверсивного счетчика, выход которого соединен с входом отсчетного устройства, преобразователь уравновешивания содержит преобразователь цифрового кода в ток, выход которого соединен с обмоткой уравновешивания, расположенной под углом к оси полюсов кольцевого магнита, закрепленного на одной оси с внутренним цилиндром, вход преобразователя цифрового кода в ток подключен к выходу реверсивного счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 301598, кл, С 01 й 11/14 19712. Авторское свидетельство СССРй 702269, кл. С 01 й 11/14, 197299 ч 17 аказ 5732/27 Тираж 7 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наПодпис б д. 1/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Составите актор Н. Рогулич Техред С, Алексеев а Корректор А. Гриценко