Устройство для измерения вязкости

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (5 l ) Дополнительное «авт. свид-ву(22)Заявлено, 31.03.81 (2!) 32б8111/18"25 с присоединение»н заявки М (23) Приоритет (5}}М. Кл.

G 01 N 11/16

Ржуаерстеаеь»й «еинтет

СССР ав ашин нзебретеннй и втнрытнй

Опубликовано 23.09.82. Бюллетень М 35 (53) ЛК 532 °. 137(088.8) v

Дата опубликования описания 25.09.82 н Р IK9LOPFU) g lC4k

Б.И. Иахнюк, А.В. Поляков, С.Е. Савв и Л.А. Ушаков (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

Изобретение относится к техник& измерения вязкости и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения вязкости жидких продуктов, содержащее датчик вязкости, электронный блок и термокомпенсатор. Для моделирования температурной зависимости вязкости в термокомпенсаторе этого устройства используется полупроводниковый термореэистор, закон электрического сопротивления которого имеет формальное сходство с законом температурной зависимости вязкости жидкостей (1).

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точность измерения вязкости жидкостей в широком.диапазоне температур компенсации,2в что обусловлено неполным соответствием закона электрического сопротивления терморезистора закону температурчой зависимости вязкости жидкостей.

АНИЕ<»»»

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой.ство, в котором моделирование температурной зависимости вязкости осуществляется с помощью электронного функционального преобразователя.

Устройство содержит датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления,,соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение и функциональным преобразователем термокомпенсатора.

Датчик вязкости и электронный блок вырабатывают сигнал, пропорциональный величине текущего значения вязкости, функциональный преобразователь термокомпенсатора, к взводной цепи которого через преобразователь сопротивление-Напряжение подключен термометр сопротивления,сигнал, соответ»ствующий заданной температурной зависимости вязкости.

583 4 тегратор-сумматор 12, разрядную

RC-цепь 13 и выходной усилитель 14.

Устройство работает следующим образом.

Импульс ГТИ опрокидывает триггера 10 и 11 в исходное состояние. Выходным напряжением триггера 10 открывается ключ КЛ„ IllH, начинается за- . ряд емкости С1. Заряд по линейному

1î закону продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе ГПН и напряжение, пропорциональное температуре в точке измерения, поступающее с преобразователя 5 сопротивление-наi5 пряжение на второй вход компаратора

7 не сравняются. При этом компаратор

7 выдает импульс, триггер 10 опрокидывается, ключ КЛ1 замыкается и ГПН возвращается в.,исходное состояние. щ Таким образом, длительность импульса с выхода триггера 10 прямо пропорциональна температуре в точке измерения.

Напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения

1 .

L- U „)- ю ()

11 где Огп и - выходное напряжение генератора пилообразного напряжения, В;

Р1, С1 - зарядная цель (постоянная интегратора), с;

Uon- опорное напряжение, В; пределы интегрирования.

Проинтегрировав выражение (1) и заменив Ого„ на равное ему в момент опрокидыванйя триггера U (напряжение пропорциональное температуре в точке измерения) получаем -<„I u,„

UrnH 0r

1 1 где t<-t - длительность импульса триггера 1О.

Из выражения (2), обозначив t -,„ .U чЕрЕЗ ь1, а ЧЕРЕЗ К„ ПОЛуЧаЮт оп

R1C1

3 960

Выходной сигнал функционального преобразователя управляет глубиной обратной связи выходного усилителя термокомпенсатора, на вход которого подается сигнал от электронного блока устройства.

Функциональный преобразователь этого устройства моделирует зкспоненциальную температурную зависимость вязкости путем кусочно-линейной аппроксимации этой зависимости f 2).

Недостатком известного устройства является дополнительная погрешность измерения, обусловленная моделированием экспоненциальнвй темпе- ратурной зависимости вязкости прямолинейными отрезками.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения вязкости, содержащем датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блокои и выходным усилителем, термокомпенсатор, включающий термометр сопротивления, преобразователь сопротивление-напряжеwe, функциональный преобразователь термокомпенсатора и выходной усилитель, функциональный преобразователь содержит двухвходовой интегратор— сумматор, два триггера и два компаратора, генератор пилообразного напряжения, разрядную RC-цепь и генератор тактовых импульсов, причем генератор пилообразного напряжения соединен с входом первого компаратора, второй вход которого соединен с преобразователем сопротивлениенапряжение„ разрядная RC-цепь соединена с входом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора-сумматора, выходы компараторов соединены с первыми входами триггеров, генератор тактовых импульсов связан с вторыми входами триггеров, а выход триггеров связай с входами интегратора-сумматора.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 вязкости, электронный блок 2 и тер мокомпенсатор 3, включающий термометр ч сопротивления, преобразова-. тель 5 сопротивление-напряжение, генератор 6 пилообразного напряжения (ГПН), компараторы 7 и 8, гене" ратор ..9 тактовых импульсов (ГТИ), триггеры 10 и 11, двухвходовой ин-, 50 „=К„U (3)

Одновременно с ключем КЛ 1 выходным напряжением триггера 11 открывается ключ KJI>. Начинается разряд емкости С через резистор Rg. При достижении равенства напряжений на конденсаторе С и выходе интеграторасумматора 12 компаратор 8 выдает импульс, триггер 11 опрокидывается, 5 9605 ключ КЛ замыкается и напряжение на конденсаторе С восстанавливается до заданного .опорным напряжением уров- ня.

Разряд емкости С через резистор

R описывается выражением

Ф 2 р с

UC- оп.Е,(+) где U - напряжение на емкости С>, с

U - опорное напряжение, т.е.

on начальное напряжение разряда;

R, С вЂ” постоянная времени разряда;

0. „ - время разряда, т.е. длительность импульса триггера 11.

Компаратор 8 сработает в то время, когда напряжение U будет равно выходному напряжению интегратора-сумматора 08Ых откуд

83 6

Исходя из выражений (3, 5 и 7) для выходного напряжения функциональ; ного преобразователя .можно записать !

" т ОSbtX- Од

"„ "о ,где К, ;. коэффициент,учиты-р -с, вающий постоянные иэ выражений (3, 5 и 7), Иэ выражения (8) видно, что функциональный преобразователь осуществляет преобразование вмодного напряжения в выходное по экспоненциальному закону, соответствующему закону температурной зависимости вязкости жидкостей.

Настройка функционального преобразователя на требуемые значения выходного сигнала осуществляется установкой значений коэффициентов

К и Ко или выбором величин R и С, !

Изобретение обеспечивает точное соответствие реальной и моделируемой . температурной зависимости вязкости, что позволяет повысить точность измерений вязкости за счет исключения погрешности моделирования температурной зависимости.

Устройство для измерения вязкости, содержащее датчик вязкости, последовательно соединенный с электронным блоком и выходным усилите40 лем, термокомпенсатор; включающий термометр сопротивления, соединенный с преобразователем сопротивление-напряжение и функциональным преобразователем термокомпенсатора, 4> о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, функциональный преобразователь термо3 компенсатора, содержит двухвходовой интегратор-сумматор, два триггера и два компаратора, генератор пилообразного напряжения, разрядную

RC-цепь и генератор тактовых импульсов, причем генератор пилообразного напряжения соединен с входом первого компаратора, второй вход которого соединен с преобразователем сопротивление"напряжение, разрядная RC-цепь соединена с входом второго компаратора; второй вход которого В я

=О =u -е (з)

R С

SblX "c QO

2$

С выходов триггеров 10 и 11 на входы интегратора-сумматора подаются. импульсы равной амплитуды. Если длительности импульсов 1 и ь не будут Равными, напряжение UBb,õ ин- 30 тегратора-сумматора начнет изменяться, причем если С уЕ напряжение растет, если 7 <Г - напряжение уменьшает я Но при изменении Usblx согласно выражению (5) изменяется и

Это изменение происходит до тех пор, пока не начнет соблюдаться равенство (6)

При этом равенстве напряжение

0зь,„ перестает изменяться. Если в результате изменения температуры в точке йзыерения длительность изменится, напряжение Ueb,ù вновь нач нет изменяться до выйолнения равенства (6).

Таким образом, в установившемся режиме поддерживается равенство (6). Зависимость напряжения на входе функционального преобразователя от температуры в точке измерения описывается выражением

"т="о т (7) где Ко - коэффициент. пропорциональности, 8/Ом;

ЬЯ - прирашение сопротивления термометра сопротивления относительно выбранного начального значения. формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 184515, кл. 42 L 7/02, 1974.

2. Патент llHP Ii" 87189, кл. G 01 N 11/00, 1978 (прототип).

7 960583 соединен с. выходом интегратора-сумматора, выходы компараторов соединены с первыми входами триггеров, генератор тактовых импульсов связан с вторыми входами триггеров, а выход триггеров связан с входами интегратора-сумматора.

Составитель А. Чупрунова

Редактор Г. Безвершенко Техред Л. Пекарь Корректор E. Рошко

Заказ 7250 7 Тираж 7 . Подписное

8НИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

1!303 Москва Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,