5. Розрахувати і побудувати взаємну кореляційну функцію з використанням алгоритму цифрової обробки для таких сигналів:

№35

1. Здійснити порівняльну характеристику ротаційних та капілярних віскозиметрів. Вимірювання в'язкості рідин

В'язкість характеризує властивість рідин і газів чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої. Основний закон в'язкості описується формулою Ньютона

(13.1)

де F - тангенціальна (дотична) сила, яка викликає зсув шарів рідини;

S - площа шару, по якій відбувається зсув;

 - динамічна в'язкість, яка характеризує опір рідини зміщенню її шарів;

- градієнт швидкості V течії (швидкості зміни її від шару до шару) по нормалі r.

Використовують також поняття кінематичної в’язкості , яке відповідає відношенню динамічної вязкості до густини середовища. Одиниця кінематичної в’язкості в ситемі СІ - Пас, в системі СГС – П (пуаз), одиниця кінематичної в’язкоті в СІ – м²/с, в СГС – ст (стокс).

Співвідношення між названими одиницями:

1П=10^-1Пас, 1ст==10^-4м²/с

В’язкість рідин із збільшенням температури зменшується, а газів збільшується. Засоби вимірювання в’язкості називаються віскозиметрами.

13.1 Капілярні віскозиметри.

Витік рідини через капіляр описується законом Пуазейля

, (13.2)

де Q - об'ємна витрата рідини;

d, l - внутрішній діаметр і довжина капіляру;

Р₁, Р₂ - тиск рідини до і після капіляру вздовж потоку.

При постійній витраті рідини вираз (13.2) можна перетворити до виду:

k, (13.3)

де k=128lQ/d⁴ – постійний коефіцієнт.

На рис.13.1 показана схема капілярного віскозиметра, в якому значення динамічнох в’язкості визначається за перепадом тиску на капілярі, тобто за допомогою формули(13.3).

Рисунок 13.1 – Схема капілярного візкозиметра Насос 1, який приводится в рух двигуном 2 забезпечує постійну подачу рідини в змійовик 3 (Q=51мл/хв). Рідина нагрівається в змійовику до температури масла (t=50C або 100С), яке заповнює термостат 6. Проходячи через капіляр 4 рідина на виході має тиск менший, ніж на вході капіляру. Перепад тиску на капілярі вимірюється дифманоментром 5. Діапазон вимірювання від (0…2)10^-3Пас до (0…1000)10^-3 Пас. Класи точності віскозиметрів – 1,5…2,5.

13.3. Ротаційні візкозиметри

Принцип дії базується на вимірюванні обертового моменту, який виникає на осі ротора, зануреного у вимірюване середовище, при взаємному їх переміщенні. Крутний момент описується виразом:

М=k, (13.6)

де k - постійний коефіцієнт, який залежить від конструкції ротора;

 - кутова швидкість обертання ротора.

На рис. 13.3 показані різні конструкції елементів обертання ротаційних віскозиметрів. Таким елементом обертання може бути циліндр (рис.13.3,а), куля (рис.13.3,б), диски на спільному валі (рис. 13.3,в). В'язкість визначається за моментом сил тертя, який виникає при обертанні тіла, зануреного в рідину.

Рисунок 13.3 – Схеми ротаційних віскозиметрів.

В інших віскозиметрах момент обертання, який створюється диском (рис.13.3 г) або циліндром (рис.13.3,д), передається через рідину диску або циліндру 3. Диску або циліндру обертовий рух надається синхронним двигуном 1. Обертовий момент, який виникає на диску або циліндрі 3, а значить, на шківі 5, який знаходиться на одному валі 4 з диском 3 пропорційний динимічній в’язкості. Цей момент зрівноважується силою пружної деформації пружини 7, з’єднаної з гнучкою ниткою 6, що прикріплена до шківа 5. Значення деформації пружини можна спостерігати за шкалою 8. При допомозі перетворювача 9 сила пружної деформації перетворюється в уніфікований сигнал.

Діапазон вимірювання ротаційних візкозиметрів – (0,01…1000)Пас. Класи точності в межах (1…2,5).