Спосіб вимірювання в’язкості рідини та пристрій для його здійснення

1 Спосіб вимірювання в'язкості рідини, що включає деформування рідини сприймаючим елементом, що обертається, та визначення часу розгортки кута закручування торсюну, який відрізняється тим, що спочатку визначають повний фазовий зсув, який рівний сумі КІЛЬКОСТІ фазових циклів, рівних 2 -ті і фазовому зсуву в межах п фазового циклу 0 2-ті що відповідає часу розп гортки кута закручування торсюну, а потім визначають в'язкість рідини за формулою Л= 4-Ti-R-Cr. П-COfJ [Мфц N, і де R - стала сприймаючого елементу 2, С - пружність торсюну З, N, - КІЛЬКІСТЬ імпульсів на виході блока 12 в межах фазового циклу, «0 - постійна кругова частота оберту торсюну, п - КІЛЬКІСТЬ отворів у диску 4, 5, ІЧфЦ - КІЛЬКІСТЬ фазових циклів, ІЧфц - КІЛЬКІСТЬ імпульсів квантування в фазовому циклі 2 Пристрій за п 1, який складається із двигуна, торсюну, двох дисків з отворами, сприймаючого елементу, двох оптичних датчиків, двох формувачів, фазового детектора, що відповідає ключу, часо-імпульсного перетворювача, що відповідає генератору квантуючих імпульсів та лічильнику, який відрізняється тим, що в нього додатково введено реверсивний лічильник фазових циклів, який послідовно з'єднаний з блоком узгодженого об'єднання цілої і дробової частини повного фазового зсуву та обробки інформації та блоком відображення в'язкості рідини Nіфф Винахід відноситься до способів вимірювання в'язкості рідини ротаційними пристроями та може бути використаний для контролю і дослідження реологічних властивостей рідини в медицині, ХІМІЧНІЙ, нафтохімічній та харчовій промисловості Відомий спосіб вимірювання в'язкості [1], що полягає у деформуванні рідини вимірювальним тілом, що обертається і вимірюванні часового інтервалу рівного часу розгортки кута закручування торсюну відносно корпусу Такий спосіб реалізується пристроєм [2] для вимірювання в'язкості рідини, який складається з оптронних пар, формувачів, ключа, генератора квантуючих імпульсів і лічильника Однак використаний спосіб обмежується умовою а < 2 ті де а - кут закручування торсюну відносно корпусу В основу винаходу поставлене завдання збільшення діапазону вимірювання із одночасним збільшенням точності Завдання вирішується тим, що вимірювання в'язкості рідини проводиться одночасно шляхом 2-71 вимірювання КІЛЬКОСТІ фазових циклів рівних , п що відповідають КІЛЬКОСТІ часових інтервалів рівних часу розгортки кута закручування торсюну ' л , і вимірюванні фазового п зсуву в межах [0, 2-71 |, що відповідає часовому відносно корпусу на інтервалу рівному часу розгортки кута закручуван2-71 ня торсюну відносно корпусу в межах [0, ], і об'єднанням результатів вимірювання В пристрої для здійснення даного способу, що складається із фазового детектора, додатково введений паралельно під'єднаний вимірювач фазових циклів та блок узгодженого об'єднання цілої о 47019 і дробової частини повного фазового зсуву та обробки інформації На фіг 1 приведена структурна схема для здійснення способу вимірювання в'язкості рідини Пристрій для вимірювання в'язкості рідини складається із двигуна 1, сприймаючого елементу 2, торсюну 3, який обладнано датчиками кута повороту 4 і 5, виконаних у вигляді дисків з однаковою КІЛЬКІСТЮ отворів п, рівномірно нанесених по периферії диску і оптронних пар 6 і 7 Оптронна пара 6 через формувач 8 з'єднана зі входом 1 реверсивного лічильника фазових циклів 10 і фазового детектора 1 1 , а оптронна пара 7 через формувач 9 зі входом 2 реверсивного лічильника фазових циклів 10 і фазового детектора 11 Фазовий детектор 11 через часо-імпульсчий перетворювач 12 і реверсивний лічильник фазових циклів 10 з'єднанні послідовно з блоком узгодженого об'єднання цілої і дробової частини повного фазового зсуву та обробки інформації 13 і блоком відображення в'язкості рідини 14 Пристрій працює наступним чином Під ДІЄЮ В'ЯЗКІСНОГО опору дослідної речовини обертові рухи сприймаючого елементу 2 зменшуються і диск 5, жорстко зв'язаний зі сприймаючим елементом 2, починає відставати по фазі від диска 4 жорстко зв'язаного з валом двигуна 1 Виникаючий крутний момент закручує торсюн 3, причому величина вимірюваної в'язкості пропорційна ступінню закручування торсюну 3 або, що теж саме, зсуву фази між отворами дисків 4, 5 Величина зсуву фази між отворами вимірюється наступним чином При обертанні дисків 4, 5 світловий потік від світло ДІОДІВ оптопар 6 і 7 через отвори в дисках 4, 5 попадає на фото діоди оптопар 6 і 7, які при цьому виробляють електричні імпульси Імпульси нормуються формувачами 8 і 9, і поступають на вхід реверсивного лічильника фазових циклів 10 і фазового детектора 11 На виході реверсивного лічильника фазових циклів 10 отримуємо кількість цілих фазових циклів рівних 2-ті яка відпоп відає ЦІЛІЙ частині повного фазового зсуву На виході фазового детектора - часовий інтервал, рівний фазовому зсуву в межах фазового циклу [0, 2-71 ], який поступає на вхід часо-імпульсного пеп ретворювача 12 де цей інтервал квантують прямокутними імпульсами з частотою fKB і на виході якого отримуємо КІЛЬКІСТЬ імпульсів, що дорівнює фазовому зсуву в межах фазового циклу [0, 2-ті ] і від повідає дрібній частині повного фазового зсуву В блоці 13 виконується додавання цілої та дрібної частин повного фазового зсуву з послідуючим перетворенням у відповідну в'язкість рідини і виводом на блок 14 відображення в'язкості рідини Таким чином за час вимірювання рівний часу розгортки проводиться операція визначення фазового зсуву (фіг 2) Повний фазовий зсув за інтервал [t-i, Ь] JJdcodt + де coo - постійна кругова частота оберту торсюну, ti = const - час протягом якого встановлюється соо на нижньому КІНЦІ торсюну при відсутності в'язкості в ДОСЛІДНІЙ рідині Ь - var - час протягом якого встановлюється соо на нижньому КІНЦІ торсюну при наявності в'язкості в ДОСЛІДНІЙ рідині Реверсивний лічильник фазових циклів 10 здійснює квантування фазового зсуву із дискретою ., 2-71 тобто 2-я Nфц. де п - КІЛЬКІСТЬ отворів у диску 4 та 5, Для покращення точності до результатів вимірювання фазових циклів додаються результати вимірювання фазового зсуву в межах фазового циклу де N, - КІЛЬКІСТЬ імпульсів на виході блоку 12 в межах фазового циклу, ІЧфц - КІЛЬКІСТЬ імпульсів квантування в фазовому циклі У блоці 13 в'язкість рідини розраховується як л де R - стала сприймаючого елементу 2, С - пружність торсюну З Таким чином, поліпшення точності виміру повного фазового зсуву приводить до поліпшення точності вимірювання в'язкості рідини, крім того точність вимірювання залежить тільки від рівня квантування при вимірюванні повного фазового зсуву Всі функціональні блоки запропонованого пристрою (фіг 1) широкого застосування та легко підлягають інтеграції Позитивний ефект у порівнянні із прототипом полягає у - збільшенні точності вимірювання в'язкості рідини, - розширенні динамічного діапазону вимірювання в'язкості, - збільшенні швидкості вимірювання, - універсалізації приладу для вимірювання в'язкості рідини, - покращенні можливостей автоматизації процесів вимірювання в'язкості рідини ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ 1 А С № 1236346 (СССР) Способ измерения вязкости / Белоусов В В и Князев Е Н Опубл В Б И 1986 № 2 1 2 А С № 1245948 (СССР) Ротационный вискозиметр / Долотов П Н , Белоусов В В , Князев Е Н , Чернышев А А Опубл В Б И 1986 № 27 47019 A CO s ZZ ю coo * і 1 3 9 І4 ^ n -•*12~ Фіг. 1 t, Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 t 2