Устройство для определения физических свойств веществ

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>9

К АВТОРС ХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 23.01.81 (21) 3239866/18-25 с присоеаинением заявки М (23) Приоритет— (51)M. Кл.

G 01 N l l / l 6

1ооударстеенныЯ коннтет. СССР во делам изобретений и открытнЯ

Опубликовано 07. 08.82. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 1О. 08.82 (53) УДК 548. .137(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Гладкий, Н. Т. Шевелев и В. Е. Барсуков

I 1

Ждановский металлургический институт (71) Заявитель (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения физических свойств веществ, например вязкости, плотности, фазового состава растворов и расплавов, путем измерения параметров колебаний механической колебательной системы, взаимодействующей с исследуемым веществом.

Известно устройство, например вибрационный вискозиметр, содержащий два электродинамических преобразователя, возбуждающий и измерительный, состоящий из неподвижных катушек и постоянных магнитов, жестко связанных посредством штока с механической коле- бательной системой, закрепленной на упругих подвесках (11.

Известно также вибрационное устройство, содержащее две подвижные катушки, расположенные с противопого ложных концов одного неподвижного постоянного магнита, жестко связанные между собой при помощи штока (23.

Недостатком этих устройств является наличие прямой наводки со стороны преобразователя, возбуждающего колебания, на измерительный, искажающей характеристики исследуемого объек-. та. Для устранения этой наводки не-, обходима установка толстых железных экранов между преобразователями и увеличение расстояния между ними.

В случае использования устройства с одним неподвижным магнитом устранить влияние одной катушки на другую удается лишь при использовании магнита значительной длины (100 мм), Это влияние проявляется тем сильнее, чем больше частота колебаний. Такое влияние сказывается на достоверности получаемых с помощью этого устройства данных о физических свойствах веществ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения физических

3 94941 свойств веществ, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещены электромагнитные преобразователи с двумя катушками, закрепленными на штоке и образующими с ра5 бочим органом колебательную систему, связанную с корпусом упругими элементами. В этом устройстве используются два электродинамических преобразователя, каждый из которых состоит из постоянного магнита с магнитопроводом и катушки, расположенной

s магнитном зазоре, причем один из преобразователей служит для возбуждения механических колебаний, а другой — для их регистрации. Подвижные катушки соединены жесткой механической связью друг с другом и упругими элементами, и совместно с рабочим органом образуют механическую колебательную систему. Неподвижные магниты с магнитопроводами расположены зазорами в одну сторону и механически соединены между собой.

Рабочий. орган, представляющий собой шар, закрепленный на штоке колебательной системы, погружается в исследуемую жидкость. Для возбуждения механических колебаний на катушку одного из электродинамических преобра--„ зователей подается переменное напряжение от генератора звуковой частоты.

При колебаниях катушки измерительного преобразователя, механически связанной с катушкой преобразователя, воз35 буждающего колебания, в ней наводится ЭДС, пропорциональная скорость движения катушки в поле постоянного магнита и фиксируемая соответствующим измерительным прибором

Однако такая компоновка устройства также не позволяет полностью исключить взаимное влияние катушек.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерения.

45 . Указанная цель достигается тем, что устройство для определения физических свойств веществ содержит измерительную систему и корпус, снабженный крышками, в котором размещены электромагнитные преобразова50 тели с двумя подвижными катушками, закрепленными на штоке и образующими с рабочим органом колебательную систему, связанную с корпусом упругими элементами, у которого катушки расположены в кольцевых зазорах противоположно направленных неподвижных магнитопроводов с постоянным

9 4 магнитным полем, которые разделены перегородкой из магнитомягкого материала с малой магнитной проницаемостью.

Кроме того, каркасы катушек, щток и крепежные детали выполнены из немагнитного и токопроводящего материала.

Повышение точности и надежности измерений достигается конструкцией предлагаемого устройства в котором исключается наводка со стороны преобразователя, возбуждающего колебания на измерительный. Кроме того, исключено демпфирование колебательной системы за счет возникновения вихревых токов (токов Фуко) в каркасе катушек преобразователей и подвижном штоке.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус- экран 1 с крышками 2 и 3, изготовленный из магнитомягкого материала (железа "Армко ), вкладыш 4 из немагнитного материала (эбонита), в котором закреплены магнитопроводы 5 и 6 с постоянным магнитным полем, зазоры которых направлены в противоположные стороны, шток 7 с крепежными деталями

8 из немагнитного и токонепроводящего материала (текстолита), подвешенный на упругих подвесках (растяжках) 9 и 10 к корпусу, катушку 11 возбуждающего преобразователя, закрепленную на штоке в зазоре одного из магнитопроводов,катушку 12 измерительного преобразователя, закрепленную на том же штоке в зазоре другого магнитопровода. Катушки 11 и 12 намотаны на каркасы 13 и 14 из немагнитного и токонепроводящего материала (текстолита).

Для возбуждения колебаний механической системы, состоящей из обеих катушек, штока с крепежными деталями, упругих подвесок и рабочего органа (не показан) через катушку возбуждающего преобразователя пропускают переменный ток низкой частоты (например, от звукового генератора 1 ).

При колебаниях катушки измерительного преобразователя в поле йостоянного магнита в ней возникает ЭДС, пропор" циональная скорости движения катушки: параметры электрического сигнала измеряют соответствующим измерительным прибором, например ламповым вольтметром 16 переменного тока.

949419

Формула изобретения

Расположенные (фиг. 1) и разделенные вкладышем 4 из немагнитного материала (эбонита) магнитопроводы 5 и 6 с постоянным полем {зазорами в противоположные стороны) практически полностью экранируют катушку измерительного контура от наводок со стороны электромагнитного поля катушки возбуждающего преобразователя, устраняя явление взаимной индукции ка- <о тушек переменного тока с общим магнитным сердечником и повышая эффективность и надежность работы преобразователей.

Корпус 1, снабженный крышками 2 и 3 из магнитомягкого материала (железа нИрмко"), защищает устройство от воздействия внешних электромагнитных полей, что также повышает надежность и стабильность измерений.

Эффект демпфирования колебательной системы при работе устройства, вследствие возникновения вихревых токов в штоке 7, деталях 8 крепления и каркасах 13 и 14 катушек и меняющий свою величину при изменении частоты колебаний системы, полностью устраняется изготовлением указанных деталей из токонепроводящих и немагнитВ ных материалов, что позволяет повы- ЗО сить чувствительность устройства и точность измерений.

Таким образом, конструкция устройства позволяет повысить надежность, .-:. стабильность и точность измерений, так как содержит противоположно-направленные магнитопроводы, разделенные средой с малой магнитной проницаемостью, шток, крепежные детали и каркасы катушек из немагнитного и то- 4в конепроводящего материала и корпусэкран с крышками из магнитомягкого материала.

Прибор работает следующим образом.

На катушку возбуждающего преобра- зователя 11 подают переменное напряжение со звукового генератора 15 постоянной амплитуды. Частоту напряжения устанавливают равной собственной частоте механической колебательной системы (резонанс) и измеряют величину электрического сигнала на измерительной катушке 6 ламповым вольтметром 16 для случая, когда рабочий вискозиметр, представляющий собой обычнО

55 тонкую пластину или пар, не касается . исследуемой жидкости. Затем погружают рабочий орган вискозиметра в исследу- емую среду на определенную глубину, nepei,ещая либо сосу 1 с исследуемой жидкостью либо сам вискозиметр.

Исследуемая жидкость, оказывая гидродинамическое сопротивление движению рабочего органа, зависящее от параметров жидкости, в частности от ее вязкости, изменяет амплитуду и частоту собственных колебаний механической системы вискозиметра. Пропорционально изменению амплитуды меняются и показания вольтметра 16. Следовательно, показания вольтметра в данном случае определяются вязкостью исследуемой среды, и, если вискозиметр предвари- тельно прокалиброван по жидкостям с хорошо изученной вязкостью и плотностью, вязкость исследуемой среды определяется по показаниям вольтметра.

Для измерения вязкости среды частотно-фазовым методом или по затухающим колебаниям схему дополняют необходимыми измерительными приборами (частотомером, фазометром или измерителем декремента затухания).

Таким образом, путем измерения параметров взаимодействующей с исследуемым веществом колебательной системы устройства можно при соответствующей градуировке определять и другие, связанные с вязкостью физические свойства вещества: плотность, фазовый состав, а также химический состав и температуру.

Испытания устройства показали, что при полностью демпфированной колебательной системы и расстоянии между магнитопроводами 5 мм наводки на измерительную катушку со стороны возбуждающего преобразователя отсутствовали. . Добротность колебательной системы, характеризующая чувствительность устройства, возросла по сравнению с известными в 10 раз.

1. Устройство для определения физических свойств веществ, например вязкости, содержащее измерительную систему и корпус, в котором размещены электромагнитные преобразователи с двумя подвижными катушками, закрепленными на штоке и образующими с рабочим органом колебательную систему, связанную с корпусом упругими элементами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, катушки рас949419

5

Составитель A. Соболев

Редактор Н. Рогулич Техред С.Миугнова

Корректор А. Гриценко

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/g

Заказ 5732/27 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 положены в кольцевых зазорах противоположно направленных неподвижных магнитопроводов с постоянным магнитным полем, которые разделены перегородкой иэ магнитного материала, а корпус выполнен иэ магнитомягкого материала и снабжен крышками иэ того же материала.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что каркасы ка- >0 тушек, шток и крепежные детали выполнены из немагнитного и токонепроводящего материала. (Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соловьев А.Н., Каплун А. Б., Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. Новосибирск. "Наука", 1970, с 33

2. Авторское свидетельство СССР

N 609078, кл. G 01 N 11/16, 1978.

3. Соловьев А.Н., Каплун A.Á.

Вибрационный метод измерения вязкости жидкостей. Новосибирск. "Наука", 1970, с. 83 (прототип).