Виброреометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ :оюз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от ант. свидетельства ¹

Заявлено 11 IV,1972 (№ 1770930/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26,Х.1973. Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 25.1П.!974

М. Кл. 6 Оlп 11/16

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий

УДК 532.137(088.8) Авторы изобретения

В. А. Козлов, А. С. Беляков и В. В. Муратов

Заявитель

ВИБРОРЕОМЕТР

Изобретение относится к измерению реологических характеристик вязкоупругих жидкостей с использованием вибрационных датчиков.

Известен вибрационный вискозиметр (виброреометр), содержащий электродинамический вибратор, вибрируемую насадку, погруженную в испытуемую среду, и,вторичную схему.

Однако известный .виорореометр дает недостаточную точность измерений в широком диапазоне частот.

Целью изобретения является повышение точности измерений в широком частотном диапазоне.

Для этого виброреометр снабжен двумя пьезоэлектрическими датчиками, один из которых укреплен па пластине и погружен в испытуемую среду, а другой закреплен на пластине выше уровня исследуемой среды, причем пьезоэлектрические датчики подключены к электронному блоку, обрабатывающему сигналы, поступающие с пьезоэлектрических датчиков.

Изобретение пояснено чертежа<ми.

На фиг. 1 приведена схема виброреометра; на фиг. 2 — разрез А — А измерительной пластины.

Виброреометр содержит сосуд l с исследуемой жидкостью 2 и измерительную пластину

3 с двумя пьезоэлектрическими датчиками 4 и 5, Измерительная пластина 3 закреплена при помощи стержня 6 на упругой подвеске 7.

1-!а стержне 6 находится катушка 8, расположенная в зазоре постоянного магнита с полюсами 9 и !О. Катушка 8 подключена к звуковому генератору ll. Пьезоэлектрические датчики 4 и 5 состоят из плоских пьезоэлементов

l2 и 13 соответственно (фиг. 2), вклеенных в измерительную пластину 3, например при помощи эпоксидного лака. На консольных кон10 цах пьезоэлементов укреплены диски 14 и 15, Для защиты пьезоэлементов от воздействия исследуемой жидкости между дисками 14 и 15 и пластиной 3 вклеены упругие (например резиновые) шайбы 16 и 17. Пьезоэлементы !2 и

15 13 при помощи выводов 18 и 19 (фиг. 1) соединены с электронным блоком 20.

Виброреометр работает следующим образом.

Сосуд I заполняют исследуемой жидкостью

20 2 таким образом, чтобы нижний пьезодатчик

4 был полностью погружен в нее, а верхний счьезодатчпк 5 не контактировал с исследуемой жидкостью. Катушку 8 питают от генератора

11 рабочим током заданной частоты и приво2S дят в колебательное движение систему, содержащую катушку 8, стержень 6, упругую подвеску 7 и измерительную пластину 3 с двумя пьезодатчиками 4 и 5.

Пьезодатчик 4, погруженный в исследуемую

30 жидкость 2, вырабатывает электрический сиг403999 (U,— U2) и U2.

40 нал U>, являющийся функцией амплитуды и частоты колебаний, массы диска 14 и величины механического импеданса исследуемойжидкости, причем

U, = А, А (— т, а2 + z i m), (1) где: k> — чувствительность пьезоэлемента 12, А — амплитуда вибраций, m — масса диска 14, а — круговая частота вибраций, 10

z — механический импеданс измеряемой жидкости, i=+ — 1 — мнимая единица.

Жесткость упругой шайбы 16 можно считать пренебрежительно малой по сравнению с жесткостью пьезоэлемента 12. Пьезодатчик

5, не контактирующий с исследуемой жидкостью, вырабатывает электрический сигнал U>, являющийся функцией амплитуды и частоты колебаний и массы диска 15. 20

U2 = — kaAm,оР, (2) где к2 — чувствительность пьезоэлемента 13, т2 — масса диска 15.

При условии, что пьезодатчики 4 и 5 иден- 2s тичны и жесткость резиновых шайб 16 и 17 намного меньше жесткости пьезоэлементов 12 и 13, механический импеданс жидкости определяют по формуле

30 (3) 2 где (z ) — амплитудное значение механического импеданса.

k2

Й, = — — константа прибора.

m2

Фазовую составляющую механического импеданса определяют по сдвигу фаз между величинами

По измеренным при помощи электронного блока 20 амплитудной и фазовой составляющей механического импеданса с применением известных формул рассчитывают компоненты комплексной динамической вязкости.

Применение пьезоэлектрических датчиков, расположенных непосредственно на измерительной пластине, позволяет исключить влияние массы колеблющихся частей (пластины 3, стержня 6, катушки 8) и жесткости упругой подвески 7 на результаты измерения механического импедапса жидкости.

Применение дифференциального принципа измерения сигналов (U2 — U2) позволяет исключить влияние массы диска 14. Таким образом, конструкция предложенного виброреометра позволяет повысить точность измерения механического импеданса жидкостей и упрощает процесс определения их реологических хар актер истик.

Предмет изобретения

Виброреометр для вязкоупругих жидкостей, содержащий сосуд с исследуемой средой, измерительную пластину, устройство для возбуждения колебаний пластины и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в широком частотном диапазоне, он снабжен двумя пьезоэлектрическими датчиками, один из которых укреплен па пластине и погружен в испытуемую среду, а другой закреплен на пластине выше уровня исследуемой среды, причем пьезоэлектрические датчики подключены к электронному блоку, обрабатывающему сигналы, поступающие с пьезоэлектрических датчиков.

403999

У с.z

Фив.f

Составитель В. Вощанкин

Редактор Л. Зиньковский

Корректор T. Хворова

Техред А. Камышникова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 607/18 Изд. ¹ 186 Тираж 755 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5