Чувствительный элемент вискозиметра

 

Использование: в устройствах для измерения вязкости жидкости. Сущность изобретения: чувствительный элемент вискозиметра выполнен в виде пьезоэлектрической пластины. Пластина выполнена из кристалла пьезоэлектрика, обеспечивающего работу на сдвиговой моде колебаний. На верхней и нижней поверхностях пластины расположены пленочные электроды. Пластина может быть выполнена из кристалла кварца среза yxl+β°, β=34°-35°30ʹ или танталата лития, или ниобата лития. 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам измерения вязкости жидкостей и может быть использовано для экспресс-анализа воды с целью своевременного обнаружения залповых сбросов загрязненных вод и общего слежения за качеством природных и антропогенно измененных вод и стоков.

Известен вискозиметр, содержащий виброрезонирующий чувствительный элемент, генератор и измерительный блок [1] Недостатками известного вискозиметра являются низкая точность определения вязкости, значительные габариты, вес и энергопотребление.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее пьезоэлектрическую пластину в качестве чувствительного элемента вискозиметра [2] К недостаткам этого технического решения можно отнести сложность устройства, возможность его использования только в конкретном технологическом цикле производства.

Задачей изобретения является создание прибора, позволяющего производить экспресс-анализ проб жидкости с высокой точностью в лабораторных и полевых условиях, а также при непрерывном наблюдении за состоянием водного бассейна.

Поставленная задача осуществляется следующим образом.

В устройстве, содержащем пьезоэлектрическую пластину, последняя выполнена из кристалла пьезоэлектрика, обеспечивающего работу на сдвиговой моде колебаний, а на верхней и нижней поверхностях пластины расположены пленочные электроды, что позволяет поверхности диска смещаться параллельно самой себе. Пьезоэлектрическая пластина выполнена из кристалла кварца среза yxl/+ β^о, β 34^о 35^о30^l или из ниобата или танталата лития.

Основным отличием работы данного прибора от известных устройств является использование сдвиговой моды колебаний пьезоэлемента указанного среза. При сдвиговых колебаниях отсутствуют перемещения перпендикулярно границе раздела кристалл жидкость, звук не излучается, т.е. отсутствуют акустические потери, зависящие от внешних факторов и усложняющие обработку данных. Помимо этого добротность данной моды выше по сравнению с другими модами колебаний, т.е. существенно повышается стабильность и точность устройства, упрощается монтаж пластины.

Физическое обоснование предлагаемого устройства.

При сдвиговых колебаниях в жидкости в ней возникают быстрозатухающие моночастотные волны и в колебания вовлекается некоторая часть жидкости, возникает дополнительная сила вязкого трения, увеличивающая декремент затухания.

Устройство работает следующим образом.

Амплитуда и частота колебаний пьезоэлектрической пластины существенно изменяются при проведении чувствительного элемента в контакт с жидкостью. Все изменения фиксируются прибором. Для простых жидкостей достаточно измерять либо сдвиг частоты, либо уменьшение амплитуды. В окончательную форму для вязкости η= Р_o/ρ Δf², где Р_o константа прибора; Δff_o f сдвиг частоты, входит плотность жидкости ρ которую можно измерить независимо либо оценивать качество воды по полученному совокупному параметру η˙ρ так как загрязненная вода отличается изменением как плотности, так и вязкости, но диапазон изменения вязкости существенно превосходит пределы изменения плотности. Константа прибора определяется по калибровке, проводимой на нескольких стандартных органических жидкостях, таких как гексан, октан, ацетон, бензол, толуол, четыреххлористый углерод, спирт и др.

Устройство удобно в эксплуатации и позволяет произвести экспресс-анализ с высокой стабильностью и точностью результатов (до 0,01%).

Формула изобретения

1. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ВИСКОЗИМЕТРА, содержащий пьезоэлектрическую пластину, отличающийся тем, что пьезоэлектрическая пластина выполнена из кристалла пьезоэлектрика, обеспечивающего работу на сдвиговой моде колебаний, а на верхней и нижней поверхностях пластины расположены пленочные электроды.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрическая пластина выполнена из кристалла кварца среза yxl+ β°(β=34°-35°30ʹ). 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрическая пластина выполнена из ниобата лития.

4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрическая пластина выполнена из танталата лития.