13.3 Ротационные вискозиметры

Ротационные вискозиметры обычно применяются для измерения вязкости реoологических жидкостей.

При вращении тела в вязкой жидкости возникает противодействующий момент, обусловленный вязкостным сопротивлением. Этот момент пропорционален динамической вязкости:

, (305)

где – постоянная прибора.

Ротационные вискозиметры различаются в зависимости от используемой формы вращающегося тела и способа измерения крутящего момента. В качестве вращающегося тела применяются пластины, лопасти, цилиндры, набор дисков и др.

1 – измерительная емкость, 2 – цилиндрический ротор, 3 – электродвигатель, 4 – анализируемая среда Рисунок 174 – Определение вязкости по углу поворота упругой подвески	1 – неподвижный сосуд, 2 – вращающийся диск, 3 – диск, воспринимающий усилие трения со стороны жидкости (измерительный диск), 4 – привод электродвигателя, 5 – шкив, 6 – трос, 7 – блок, 8 – шкала, 9 – указательная стрелка Рисунок 175 – Определение вязкости с помощью уравновешивающей пружины

Измерение крутящего момента производится различными способами:

1) Определение силы тока, потребляемого электродвигателем привода вращающегося тела (рисунок 174). Ток, потребляемый приводом электродвигателя, изменяется в зависимости от вязкости жидкости.

Мощность электродвигателя , т.к. , то

, (306)

т.е. замеряя мощность двигателя можно определить величину момента и перейти к вязкости. Однако для определения мощности необходимо знать КПД двигателя ( ), который во многих случаях определить достаточно трудно.

2) Определение с помощью уравновешивающей пружины (рисунок 175).

Два диска помещены в жидкость. Один из дисков равномерно вращается. Момент вращения, передаваемый через жидкость второму диску, измеряется с помощью пружины. Приводом вращающегося диска служит синхронный двигатель

3) Определение с помощью вискозиметра с вращающимся корпусом. Пространство между коаксиальными цилиндрами заполнено исследуемой жидкостью. При вращении одного из цилиндров с постоянной угловой скоростью жидкость стремится сообщить вращение второму цилиндру для сохранения второго цилиндра в покое к нему должен быть приложен момент, равный и противоположный по знаку моменту, передаваемому жидкостью. Внутренний цилиндр удерживается грузом на весовой платформе. Вращающий момент равен произведению силы тяжести уравновешивающего груза на радиус шкива.

1 – вращающийся корпус, 2 – коаксиальный цилиндр 3 –привод электродвигателя, 4 – грузовая площадка, 5 – шкив, 6 – трос Рисунок 176 – Определение вязкости с помощью вискозиметра с вращающимся корпусом

Экзаменационный билет № 8

1. Погрешности измерений.

При проведении измерений невозможно получить абсолютно точные результаты. Это обусловлено, во-первых, несовершенством методов измерений и средств измерений, во-вторых, влиянием на процесс измерения различных внешних факторов, в-третьих, ошибками, допускаемыми при снятии показаний с приборов и т.д. Вследствие этого, при оценке результатов измерений можно говорить лишь о большей или меньшей степени их приближения к действительным значениям величины. Эта степень приближения оценивается показателем, называемым точностью измерения. Точность измерения может быть охарактеризована погрешностью результата измерения.

Существуют понятия абсолютной и относительной погрешности. Абсолютная погрешность результата измерения или средства измерения:

, (10)

где x - найденное в результате измерения значение измеряемой величины; x₀ - действительное значение измеряемой величины. Так как истинное значение x₀ установить нельзя, то обычно (качество эталонного прибора).

Относительная погрешность:

(11)

или (12)

Как правило . Тогда

(13)

Для нормирования СИ используется понятие приведенной погрешности. Приведенная погрешность суть относительная погрешность СИ:

, (14)

где Q_n – условно принятое нормирующее значение, постоянное во всем диапазоне измерений или его части. В качестве нормирующего можно брать диапазон измерений.

В настоящее время при характеристике средств измерений принято использовать значение верхнего придела диапазона измерений, проведенных данным СИ. В этом случае приведенная погрешность, будучи выражена в %, именуется классом точности СИ. Класс точности (К) определяется по следующей формуле:

, (15)

где - верхний придел.

Принято различать случайные погрешности, промахи и систематические погрешности. Случайные – это те, природа и величина которых обычно неизвестны и они не подчиняются какой-либо закономерности, кроме вероятностной. Такие погрешности могут обнаруживаться при многократных повторных (параллельных) измерениях одной и той же величины. Промахи относятся к погрешностям, возникающим в результате неправильной эксплуатации приборов, неправильного отсчета показаний и т.п. Они имеют субъективный характер, легко обнаруживаются при повторных измерениях и могут быть сведены к минимуму или вообще устранены. Систематические погрешности определяются недостатками, присущими методам измерений и конструкциям приборов. Оценка систематических погрешностей обычно несложна.

С точки зрения точности измерения могут быть проведены техническим и лабораторным методами. При использовании технических методов измерение проводится один раз. В этом случае удовлетворяются такой точностью, при которой погрешность не превышает некоторого определенного наперед заданного значения, определяемого погрешностью применяемой измерительной аппаратуры. При использовании лабораторных методов измерений достигается более высокая точность за счет многократности измерений. В этом варианте за наиболее достоверное значение измеряемой величины принимают среднее арифметическое полученных в результате многократных измерений значений. Далее осуществляют оценку точности результатов измерений посредством учета случайных погрешностей. Из возможности проведения измерений двумя указанными методами следует существование двух методов оценки точности измерений: технического и лабораторного.