Вибрационный датчик вязкости

 

Изобретение относится к исследованию различных свойств материалов, в частности к конструкции вибрационного датчика вязкости. Вибрационный датчик вязкости позволяет расширить круг исследуемых жидкостей, повысить воспроизводимость результатов измерений. Вибрационный датчик вязкости содержит камертон с двумя ножками, у основания которых установлены пьезоэлектрические преобразователи, и полую пружину с входом и выходом для ввода и вывода исследуемой жидкости, установленную между ножками камертона и жестко соединенную перпендикулярно к ним. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g С А1 И 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4617945/31-25 (22) 12. 12,88 (46) 15.10,90. Бюл. Р" 38 (71) Институт химии нефти СР

АН СССР (72) N.À. Полуэктов, А.В. Богословский и Л.К. Алтунина (53) 532.137(088.8) (56) Беляков В,Л. Автоматизация промысловой попготовки нефти и воды.M.:

Недра, 1988, с. 232.

Гочжень Чжу. Паоли Сюй. Измерение вязкости и плотности при помощи колеблющегося шарика. — Приборы для научных исследовании. 1985, N 8, с. 144-147.

Изобретение относится к технике измерения вязкости, в частности к устройству высокочувствительных проточных вибрапионных датчиков, предназначенных для использования в исследовательских лабораториях, в медицине, для контроля технологических процессов.

Иелью изобретения является расширение области применения и повьш ение точности за счет стабилизации фактора формы.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 — зависимость между (с lJF ) и у

Предлагаемый датчик состоит иэ камертона 1,,пьезоэлементов 2, пружины 3, Камертон установлен на опоре 4.

JT .я проведения измерений датчик включается в цепь обратной связи ав- .

„.,BU„„16eez >1

2 (54) ВИБРАПИОНН1!Й ДАТЧИК aS НКОСТИ (57) Изобретение относится к исследованию различных Свойств материалов, в частности к конструкции вибрапионного датчика вязкости. Вибрационный датчик вязкости позволяет расширить круг исследуемых жидкостей, повысить воспроизводимость результатов измерений, Вибрационный датчик вязкости содержит камертон с двумя ножками, у основания которых установлены пьезоэлектрп-<еские преобразователи, и полую пруж1шу с BxoTloM и выходом для ввода и.вывода исследуемой жидкости, установленную между ножками камертона и жестко соединенную перпендикулярно к ним. 2 ил. тогенератора, обеспечивающего работу на частоте резонанса. При этом на один из пьезоэлементов подается возбуждающее напряжение П, с другого пьезоэлемента снимают напряжение Н, пропорциональное амплитуде возникающих механических колебаний.

При движении ножек камертона происходит смещение стенок пружины

1 относительно заключенной в ней жидкости. Трение между пружиной и жидкостью (и в самой жидкости) вызывает дополнительное (по сравнению с потерями в самом камертоне и в пружине) рассеяние энергии. Побротность вибратора уменьшается. Яля достижения той же амплитуде колебаний понадобится большее ITF или при том же возбуждающем напряжении будет меньше амплитуда и, соответственно, П(, 1599711 1ля ньютоновских жидкостей трение !

Между колеблющимся по гармоническому, закону телом и жидкостью описывается, формулой

5. Р

l,g .-(Г где Z

П .„Г—

= A —.  — == С1f, М механическое сопротивление жидкости сила, вызывающая движение; амплитуда колебаний; амплитуда скорости колебаний, плОтнОсть жидкости

Вязкость жидкОсти

>1, А,В, С вЂ” коэффициенты пропорциональности.

Кроме сопротивления жидкости присутствует также сопротивление

U Fo

Е = P

lI ) обусловленное внутренним трением измерительной установки (подвеса) и

Ue — + Z = r jq +

П >к б

Z=H

UFo

В—

1 где 7. — механическое сопротивление; — возбуждающее напряжение при отсутствии жидкости в пружине; 5 — напряжение„ пропорциональное смещению при отсутствии жидкости в пружине.

При стабилизиров".Híîì П имеем «0 . у = К(П, — П ).

i>

Измерения проводят следующим образом.

Находят значение U p, при отсутст- 45 вии жидкости в пружине (заполнении ее воздухом). Находят U „ при заполНении пружины калибровочной жидкоствю.

Определяют коэффициент К по формуле Ь, (1tr " .>

50 где > q — вязкость и плотность каfg 9 к либровочной жидкости.

Палее, при неизменном значении П определяюг П исследуемой жидкости

Находят искомое значение (>1 по формуле jq, = К(П„-- U ) или по калибровочной зависимости, которая может быть построена после определения П ряда жидкостей с изF вестными значениями «ГЯ . При измерениях отсутствует операция погружения пробного тела в жидкость, т,е. исключается зависимость U- от глуби Р ны погружения. Пружина имеет всегда одинаковый объем и внутреннюю поверх-. ность. Таким образом при заполнении автоматически обеспечивается одинаковая площадь контакта пробного тела с жидкостью, что обеспечивает повышение точности и воспроизводимости результатов измерений.

Пример..Латунный камертон 1 с частотой резонанса >". 400 Гц укреплен в опоре 4. Вблизи основания ножек наклеены пьезоэлементы 2. Между ножками камертона плотно вставлена пружина из нержавеющей стали трубчатой формы (толщина стенок Ф0,1 мм) диаметром 12 мм (несколько большем чем расстояние между ножками — 10мм).

При испытаниях датчика пьезоэлементы включались в цепь обратной связи автогенератора. Величина П у поддерживалась постоянной (2,5 В). Измерялось с помощью цифрового вольтметра U F, =

1 В.,Пля заполнения пружины использовались шланги, присоединявшиеся к ее концам. По оси абсцисс (фиг,2) отложены значения U F = II< получен-, ные при заполнении трубки воздухом (т,0), гептаном (т.1) бензолом (т.2), водой (т.3).

Определенная по графику чувствитель1ГЬ %:Т: ..

Использование предлагаемого датчика обеспечивает вьсокую чувствительность в области малых вязкостей; по-, вышение воспроизводимости получаемых результатов; простоту изготовления датчика., Формула и з о б р е т е н и я

Вибрационный датчик вязкости, содержащий камертон с двумя ножками, у основания которых установлены пьезоэлектрические преобразователи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет стабилизации 6>актора формы, он снабжен полой пружиной с входом и выходом для ввода и вывода исследу емой среды, установленной между нож.Ками камертона и жестко соединенной перпендикулярно к ним.

1599711 а идлосюь

Риг, 1

44 0b

ur-uFo,8

; Редактор Т. Парфенова

Заказ 3136 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государствеыного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ъ

Э

1 ь

Составитель JI. Ульянов

Техред А.Кравчку Корректор М, Кучерявая