Вискозиметр — SU 868470 (original) (raw)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветснихСоциалистическихРеспублик оц 868470 РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61 Дополнительное к авт. сви 51)М. Кл. 22) Заявленос присоединени23) Приоритет 4,01,80 (21 м заявки МО 8 б 418 н 11/ Государственный комнт СССР по делам изобретений н открытийОпубликов Дата опубл ллетень Мо ия 30098 ЗЮ 981. Б 53) УДК 532.1) ВИСКОЗИМЕ ий декремент затухания.колебани0 вычисляют по формуле ройс т. кихплав- флю еи -Адо - амплитубания,А - амплиту начального коле- конечного колеба ий.по извест кинематичесой жидкосчисло колебан тр, Используя величину ным формулам вычисляют аю- кую вязкость исследуем ти 21,Однако в типа определ светового пя ся визуал ность отс сопровожд ками, что вычисляемых ме того, про ний быстро д пятна весьма риментатора,дается постоя ниемеЧтобы по ф необходимыеьно, чета аетс отр туд,е отк Изобретение относится к уст вам для измерения вязкости жид сред, в частности вязкости рас ленных металлургических шлаков сов и металлов.Известны вискозиметры, содержащие сосуд с жидкостью, сопряженный с упругим элементом и совершающий.затухающие колебания 1 1.1Наиболее. близким по конструкции к предлагаемому является вискозиме содержащий осветитель, отсчетную линейку, подвесную систему, включ щую в себя подвешенный на упругой проволоке сосуд, наполненный иссле дуемой жидкостью и зеркальце, жест ко связанное с сосудом. В ходе эксперимента на существую щих вискоэиметрах измеряют период колебаний сосуда и величину отклонений от равновесного положения свето" вого пятна отраженного от зеркальца подвесной системы, которые регист рируются с помощью отсчетной шкалы.По велйчине отклонений вычисдяют координату равновесного положения зайчика и находят амплитуду колебаний подвесной системы. Логарифмичес вискозиметрах подобногоейие величины отклонениятна по линейке производитвследствие чего точневелика и оно частоя значительными ашибажается на надежностизначений вязкости. Кроцедура отсчета отклоневижущегося световогоутомительна для экспепоскольку она сопровожиным зрительным ряжелучить значени и для расчета по нлонения светового пятна, необходимопроделать определенные математические операции.Цель изобретения - повышение точности измерений и надежности работы,Указанная цель достигается тем;что вискозиметр, содержащий сосудс исследуемой жидкостью, подвешенный на упругой нити, зеркальце, жестко связанное с сосудом и осветитель,установленный напротив зеркальца,он снабжен двумя фотоэлектрическимипреобразователями, установленными натраектории светового пятна, отражаемого от зеркальца, и к выходу которых подключены усилители-формирователи импульсов, соединенные своими 15выходами со входами электронного хронометра, который соединен с регистрирующим прибором,На чертеже представлена схема предлагаемого вискозиметра, 20Вискозиметр содержит сосуд 1 сжидкостью, подвешенный на упругойнити 2, зеркальце 3, жестко связанноес сосудом 1 и освещаемое осветителем 4, фотоэлектрические преобразователи 5 и б, которые располагаютсяна траектории отраженного световогопятна, симметрично относительно егоравновесного положения. К выходуфотоэлектрических преобразователей5 и б подключены усилители-формирователи импульсов 1 и 8, хронометр, которыйуправляется импульсами от усилителей 7и 8, цифропечатающего устройства 10,фиксирующего показания хронометра 9.Вискозиметр работает следующим 35образом.При крутильных колебаниях подвесной системы световое пятно осветителя 4, отраженное от зеркальца 3,последовательно проходит преобразователи 5 и б, расположенные по траектории пятна. При освещении преобразователя 5 на его выходе возникает электрический импульс, который черезусилитель 7 запускает хронометр 9,При последующем освещении световымпятном преобразователя б хронометростанавливается. Время прохождениясветовым пятном расстояния между преобразователями фиксируется цифропечатающим устройством. чтобы при обратном ходе светового пятна не произошловключения хронометра, последний работает в режиме задержки временипоследующего включения, т.е. он55вновь может быть включен только темимпульсом, который поступит от усилителя за время большее, чем половина периода колебаний пятна, считаяот момента предыдущего включения.Поскольку расстояние между преобразователями постоянное, то время прохождения егосветового пятначисленно совпадает со средней скоростью пятна на участке его траектории между преобразователями, В ходеэксперимента фиксируется средняя скорость светового пятна во время начального колебания Ч )и во время конечного колебания (Ч) .По значениям Ч и Чт находят логарифмический декремент затухания подвесной системы К , который является исходной величиной для вычисления вязкостиО = - еи -ч,Оценим относительную ошибку величины декремента затухания, найденного по измеряемым на предлагаемом вискозиметре параметрам.Указанная формула для вычисления логарифмического декремента затухания является приближенной, Точное выражение д , как следует из теории колебаний, имеет вилд"= - ЕИ +Ф Ч ф/Ч - мгновенная скорость световорго зайчика в точке, соответствующей равновесному положению светового зайчика во время начального колебания;Ч - мгновенная скорость светового зайчика в той ке точке вовремя конечного колебания.Связь между Ч и Ч выражается соотношениемАа Очд ч(др) Чо) + (дЧ Чу )ф И (Уо) Можно считать, что обычно А = - р Ар, и если выбрать Х=0,01 Ар, то разность между Ч и Ч будет равнаЬЧо =Ар (в (1-0 9999)Ю =Ау в (1-0,9980) Это приводит к относительной ошибке, равной 0,0009 или 0,09 Ъ.Измерение скорости движения отраженного светового пятна, как указано выше, сводится к измерению интервалов времени электронным хронометром. Ошибка определения д , вносимая неточностью измерения промежутков времени, равна дд (жаИсх) (Ао+ ду)ЕИ (ДЫД)Г - период колебаний подвеснойсистемы; где где А - амплитуда колебаний;Х - половина расстояния междупреобразователями;(Ю - циклическая частота колебаний.Из формулы следует, что при Х=0,1 А 7=0,9980 Ч, а при Х=0,01 А У =0,9999 Ч т.е. при уменьшении расстояния между преобразователями Ч приближается к Ч . Относительная ошибка в опре/делении декремента затухания равна868470 При 5При замере вязкости Т-период обычно близок к 4 с. У цифровых хронометров ЬГ =10 с. Используя эти величины, получим, что 6 Яд составляет 7, 5 10 или 0,08. Суммарная относительная 10 ошибка определения О по параметрам, измеряемым на предлагаемом вискозиметре, составляет 0,09+0,.08=0,17. В тех же условиях, принимая, что абсолютная погрешность визуального 15 отсчета амплитуды равна 0,05 мм, получим, что относительная ошибка определения Г по параметрам, измеряемым на известном вискозиметре, рав,на 2,4.П р и м е р. Определена кинематическая вязкость железа, содержащего 1 углерода пои 1550 С на поедлагаеомом вискозиметре и известном. Подвесная система вискозиметра имела период колебаний 4,22 с. Параметры Измерения Вязкость, сст С помощью электроннойсистемы Визуальный отсчет по линейке 0,771 0,753 0,782 О,/90 0,783 0,731 0,742 0,770 0,7 77 0,749 Средняя квадратичная ошибка 0,0425 0,0147 усилители-формирователи импульсов,соединенные своими выходами совходом электронного хронометра, ко торый соединен срегистрирующим прибором. Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вертман А.А., Самарин А.И. Методы исследования, свойств металлических расплавов. М., 1969, с.25-43.2. Филиппов С.И. и др. Физикохимические методы исследования металлургических процессов, М., "Химия",46 1968, с.250-252 (прототип) Ь- абсолютная погрешность хронометра.А=0,1 Ав и Х=0,01 Ав, получймд( 2207 сдГКЕи 4 О Вискозиметр,.содержащий сосуд с исследуемой жидкостью, подвешенный на упругой нити, зеркальце, жестко связанное с сосудом и осветитель, установленный напротив зеркальца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы он снабжен двумя фотоэлектрическими преобразователями, установленными на траектории светового пятна, отражаемого от зеркальца, к выходу которых подключены движения подвесной системы чзмерялисс помощью электронной системы, кудавходили два фотодиода, расположенныепо ходу траектории светового пятнана расстоянии 2 мм друг от друга,двухканальный усилитель-формировательимпульсов, цифровой хронометр Ф 599,транскриптор Ф 595, цифропечатающаямашинка УЭМ. Для сравнения применяли обычный метод определения амплитуд колебаний с помощью отсчетнойлинейки длиной 700 мм. Результаты измерения вязкостипредставлены в таблице. Из таблицы видно, что применение электронной системы повышает точность измерения в. 2,8-3 раза. От экспериментатора не требуется никакого зрительного напряжения, что исключает субъективную ошибку. Запись измеряемых данных автоматизиоована, упрощается их математическая обработка.Применение предлагаемого вискозиметра уменьшает погрешность измерения вязкости, снижает трудоемкость измерения.