Способ измерения вязкости жидкости
Способ включает зондирование потока жидкости, протекающей по магистрали, импульсами ультразвуковых колебаний, прием отраженных сигналов, выделение спектра доплеровского сдвига частот, определение по его характеристикам скорости потока, с использованием которой рассчитывают вязкость. При этом осуществляют пережатие магистрали выше или ниже от места зондирования, а измерение скорости потока осуществляют в момент времени перехода от ламинарного течения к турбулентному, который определяют по спектру доплеровского сдвига частот. Это позволяет измерять вязкость жидкой среды в любой области потока с минимальным воздействием на состав потока без изъятия среды из системы обращения.
Изобретение относится к приборостроению, связанному с измерением свойств жидкостей техникой акустических измерений, и может быть использовано для измерения свойств жидких сред в различных областях техники, особенно в медицине и биологии.
В настоящее время известны способы измерения вязкости жидких сред по времени истечения исследуемой жидкости через капилляр [1], с помощью шаровых зондов [2], ротационных вискозиметров [3] и т.д., позволяющих измерять вязкость жидкости. Недостатками этих методов являются необходимость изъятия из потока или емкости некоторого количества среды для проведения измерений или расположение внутри потока элементов измерительной системы устройств, что не всегда допускается. В случае работы с биологически активными жидкими средами (биореакторы) измерение параметров должно проводиться непрерывно, возврат взятых проб не допускается, что может привести к увеличению расхода жидких сред. В случае необходимости проведения анализов крови возникает комплекс проблем, связанных со стерильностью при взятии крови и последующей ее утилизацией. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и лишенным указанных выше недостатков является способ, основанный на излучении в среду ультразвуковой волны, приеме ультразвукового сигнала, отраженного от неоднородностей среды, выделении сдвига частоты этого сигнала, и определении вязкости с использованием результатов измерения скорости контролируемого потока [4]. Недостатками прототипа являются неудобства проведения исследований этим способом, а именно обязательное согласование зондирующего и принимающего устройства, необходимость проведения подготовительных работ для установки и закрепления на поверхности магистрали приемо-передающих устройств, отсутствие возможности контролировать параметры потока в произвольном месте по потоку. Задача изобретения - создание метода измерения вязкости жидкой среды в любой области потока с минимальным воздействием на состав потока без изъятия жидкой среды из системы обращения без внедрения в систему магистралей. Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности (применительно к медицине и биологии) проводить мониторинг воздействия препаратов или физиотерапевтических воздействий на кровь или биологически активные жидкие среды, обеспечении удобства проведения измерений, неинвазивности, сокращении временных затрат на проведение измерения вязкости. Способ позволяет отслеживать изменения вязкости без внесения каких либо нарушений в состав контролируемого потока. Это достигается за счет того, что в способе измерения вязкости жидкости, протекающей по магистрали, заключающемся в зондировании потока импульсами ультразвуковых колебаний, приеме отраженных сигналов, выделении спектра доплеровского сдвига частоты, определении по его характеристикам скорости потока и вычислении вязкости жидкости, магистраль пережимают выше или ниже от места проведения измерения скорости, по характеру спектрограммы потока жидкости определяют скорость, соответствующую переходу от ламинарного потока к турбулентному, а вязкость определяют по формуле
где 
- вязкость жидкости; V - скорость потока; d - диаметр сосуда; Reкр - критическое число Рейнольдса. Способ заключается в следующем. Генератор ультразвуковых колебаний формирует импульсы зондирующего излучения с заданной частотой повторения импульсов, принимаемый отраженный сигнал преобразуется в электрический и передается в блок обработки доплеровского сигнала. Ультразвуковое воздействие и прием сигнала происходят непрерывно, что позволяет фиксировать всю поступающую информацию в виде спектрограммы и в зависимости от ее характера вырабатывать сигнал выделения значения скорости, соответствующей переходу от ламинарного потока к турбулентному. После этого вязкость жидкости вычисляют по указанной формуле. Поставленная в изобретении задача известными способами не решалась. Сопоставительный с прототипами анализ позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ измерения вязкости жидкости, заключающийся в зондировании потока жидкости импульсами ультразвуковых колебаний, приеме отраженных сигналов, выделении спектра доплеровского сдвига частоты, определении по его характеристикам скорости потока и вычислении вязкости жидкости, отличается тем, что магистраль пережимают выше или ниже от места проведения измерения скорости, по характеру спектрограммы потока жидкости определяют скорость, соответствующую переходу от ламинарного потока к турбулентному, а вязкость определяют по формуле = (V
d)/Reкр
, где - вязкость жидкости; V - скорость потока;d - диаметр сосуда;
Reкр - критическое число Рейнольдса. Таким образом создан действующий образец устройства, подтверждающий работоспособность и эффективность предлагаемого способа, который позволяет проводить измерение вязкости жидкой среды в любой области потока с минимальным воздействием на состав потока, без изъятия жидкой среды из системы обращения, без внедрения в систему. Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1402847, кл. G 01 N 11/02, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N 2061216, кл. G 01 N 11/12, 1989. 3. Авторское свидетельство СССР N 648883, кл. G 01 N 11/00, 1976. 4. Unated States Patent N 4,331,025, кл. G 01 F 1/66, 1982.
Формула изобретения
где
- вязкость жидкости;V - скорость потока;
d - диаметр магистрали;
Re кр - критическое число Рейнольдса.
Похожие патенты:
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения вязкости жидкости в медицине, биологии, а также для научных исследований в условиях новых космических технологий
Изобретение относится к газонефтедобыче и может быть использовано при измерении параметров в буровых растворов
Вискозиметр // 1578585
Изобретение относится к измерениям вязкости жидкостей в широком интервале параметров состояния
Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств порошков, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности
Изобретение относится к технике калибровки чувствительных элементов, измерительных приборов, в частности капиллярных вискозиметров
Изобретение относится к cnotoбаы определения газосодержания в газожидкостных эмульсиях для колоннок с насадкой
Способ измерения вязкости текучих сред // 958908
Изобретение относится к области определения свойств полимерных материалов, в частности индекса расплава, непосредственно в процессе производства
Изобретение относится к измерительной технике и использует измерение времени заполнения емкости объемом (10 мл) смазочным материалом (вязкости среды), плотности, коррозионной активности смазочной среды по бальной системе, сравнивая с эталоном, а также обнаружение в масле продуктов износа узлов трения, неполного сгорания топлива, охлаждающей жидкости
Изобретение относится к измерительной технике
Изобретение относится к медицине, а именно к средствам, предназначенным для измерения физических свойств крови
Способ определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей и устройство для его осуществления // 2500997
Изобретение относится к способам определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей. В способе определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей в качестве датчика вязкости используют частотно-регулируемый привод в комплекте с асинхронным электродвигателем мешалки, у которого стабилизируют синхронную частоту питания и напряжение двигателя. При этом по частоте вращения вала мешалки и температуре жидкости рассчитывают вязкость по соотношению: ν=b0(Ω,t)+b1(Ω,t)ω+b2(Ω,t)ω2, где ν - вязкость полимера, ω - частота вращения вала электродвигателя, t - температура полимера, Ω - стабилизированная синхронная частота электродвигателя, b0, b1 и b2 - коэффициенты, зависящие от синхронной частоты и температуры. Устройство для определения вязкости нелинейно-вязких жидкостей включает измерительную емкость с термометром и мешалкой, вращаемой асинхронным двигателем, который управляется частотным преобразователем регулируемой частоты и напряжения. При этом на вал мешалки прикреплен магнит, перемещение которого фиксируется датчиком Холла и осциллографом, сигналы с которого передаются на компьютер. Техническим результатом изобретения является разработка метода определения вязкости неньютоновских жидкостей на потоке, при котором в процессе измерения не должна разрушаться пространственная структура жидкой среды. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Капиллярный вискозиметр // 2527131
Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для оценки изменений агрегатного состояния клеток крови и точной диагностики расстройств микроциркуляции крови при различных заболеваниях и патологических состояниях. Капиллярный вискозиметр включает основание, рабочий капилляр и опору рабочего капилляра. При этом опора рабочего капилляра присоединена к основанию посредством поворотного устройства, позволяющего устанавливать заданный угол наклона рабочего капилляра относительно горизонта в пределах от -90° до +90°. Кроме того, капиллярный вискозиметр дополнительно содержит устройство измерения угла наклона рабочего капилляра относительно горизонта. Еще одним отличием капиллярного вискозиметра является то, что поворотное устройство включает сервопривод вращения. Кроме того, поворотное устройство может включать привод вращения на базе шагового двигателя. Также капиллярный вискозиметр включает в себя устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре. Устройство измерения скорости перемещения жидкости в капилляре может быть построено на базе двух смещенных относительно друг друга в направлении движения потока оптических датчиков. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение точности. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для комплексного анализа реологических свойств крови in vivo. В зоне интереса зондируют импульсами ультразвуковых колебаний в режиме энергетического цветового допплеровского кодирования протекающий по сосуду поток крови. Определяют диаметр d сосуда, толщину пограничного слоя потока крови, площадь пограничного слоя потока крови, площадь осевого потока крови, частоту сокращений сердца и рассчитывают на основе полученных данных параметры, характеризующие реологические свойства крови: кинематическую вязкость крови ν, число Уомерсли α, параметр α2, коэффициент ε структуры потока. Определяют пиковую систолическую скорость Vps осевого потока крови и среднюю максимальную скорость Vm осевого потока крови, межинтимальный диаметр сосуда и рассчитывают на основе этих параметров число Re Рейнольдса, скорость V сдвига и напряжение τ сдвига. Зондирование проводят с картой распределения интенсивности движения по сечению потока и дополнительно определяют с использованием измерений площадь Sos осевого потока в систолу, площадь Sns потока в систолу, площадь Sod осевого потока в диастолу, площадь Snd потока в диастолу, площадь Sδs в систолу, площадь Sδd в диастолу, время ts систолы, время td диастолы, время t сердечного цикла и рассчитывают на основе полученных данных: усредненную толщину δxs пограничного слоя в систолу (см) по формуле: δxs=Sδs/[√π*(√Sns+√Sos)], где Sδs - площадь пограничного слоя в систолу, Sns - площадь потока в систолу, Sos - площадь осевого потока в систолу; усредненную толщину δxd пограничного слоя в диастолу (см) по формуле: δxd=Sδd/[√π*(√Snd+√Sod)], где Sδd - площадь пограничного слоя в диастолу, Snd - площадь потока в диастолу, Sod-ω - угловая скорость (с-1); νs - кинематическую вязкость крови в систолу (cSt) по формуле: νs=ωδxs2; νd - кинематическую вязкость крови в диастолу (cSt) по формуле: νd=ωδxd2; νh - гемодинамическую вязкость крови (cSt) по формуле: νh=[(νs х ts)+(νd x td)]/t; Σhs - коэффициент реологической эффективности кровотока в систолу по формуле: Σhs=Sos/Sns, где Sos - площадь осевого потока в систолу; Sns - площадь потока в систолу; Σhd - коэффициент реологической эффективности кровотока в диастолу по формуле: Σhd=Sod/Snd, где Sod - площадь осевого потока в диастолу; Snd - площадь потока в диастолу; Σh - коэффициент реологической эффективности кровотока за сердечный цикл по формуле: Σh=[(Σhs х ts)+(Σhd х td)]/t. Определяют характеристики движения эритроцитов в осевом потоке, такие как интенсивность движения, оценивая ее по уровню интенсивности окрашивания цветовой картограммы осевого потока, сравнивая его с уровнем интенсивности цветовой шкалы, расположенной на экране монитора; степень дезорганизации потока по структуре и степени гетерохромности цветовой картограммы осевого потока, для чего определяют структурный коэффициент осевого потока СКОП как отношение площади участков осевого потока с максимальной интенсивностью окрашивания Sm к площади осевого потока So и при СКОП=1 считают структуру потока организованной нормально, а при СКОП<1 – дезорганизованной; градиент интенсивности движения эритроцитов по направлению от стенки сосуда к осевому потоку, оценивая степень локальной устойчивости потока по характеру контуров осевого потока и полос пограничного слоя, степени центрации осевого потока и равномерности толщины пограничного слоя по сечению сосуда. Способ обеспечивает повышение эффективности анализа реологических свойств крови за счет расчета большого числа количественных реологических характеристик кровотока и визуального выявления, что дает возможность локализовать участки сосуда с нарушением гемореологических параметров. 13 ил., 1 пр.
Способ оценки низкотемпературной прокачиваемости моторных топлив для двигателей транспортных средств // 2629201
Изобретение относится к области испытания топлив. Способ включает подачу охлажденного до заданной температуры топлива через фильтр тонкой очистки, варьирование значениями подачи и давления топлива в топливной линии, регистрацию расхода топлива через фильтр тонкой очистки и критической температуры подачи топлива, дополнительно задают значения скорости охлаждения топлива, при этом формируют из 15 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, на каждом этапе заданной продолжительности фиксируют критическую температуру подачи топлива в момент достижения расхода топлива через фильтр тонкой очистки предельного значения, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Тисп низкотемпературной прокачиваемости испытуемого топлива, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива, принятого за эталон Тэт и прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Тис>Тэт рекомендуют топливо к применению в двигателях транспортных средств, при этом обобщенный показатель Тисп(эт) низкотемпературной прокачиваемости топлива вычисляют по заданной формуле. Достигается повышение информативности и достоверности оценки за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации техники. 6 табл.
Вискозиметр и способы его использования // 2646943
Изобретение относится к области промысловой геологии и может быть использовано в процессе добычи углеводородов из подземных геологических формаций. В данном документе описан способ измерения вязкости неньютоновской жидкости для поточного измерения и управления процессом. Процесс включает примешивание добавок к базовому флюиду для формирования неньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость подается в устройство для поточного измерения вязкости для получения результатов измерения реологических параметров. Затем введение добавок к базовому флюиду корректируется с учетом измеренных реологических параметров. Также раскрыта система, предназначенная для достижения указанных целей. Технический результат – повышение результативности корректировки процесса добычи углеводородов из подземных геологических формаций. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
