Вибрационные (ультразвуковые) вискозиметры.
Вискозиметры этого вида компактны, удобны, но не достаточно точны.
Принцип действия вибрационных вискозиметров основан на измерении того или иного эффекта, возникающего при взаимодействии исследуемой жидкости с колеблющейся в ней упругим телом – вибратором. Этот эффект зависит от вязкости жидкости; с увеличением вязкости жидкости возрастает сопротивление, оказываемое вибратору жидкостью.
Вибратор обычно изготавливается из ферромагнитного материала со значительным магнитострикционным эффектом (прямой эффект – линейные размеры тела меняются в направлении магнитного поля в зависимости от его напряженности: обратный эффект – механические напряжения в теле меняют его магнитное состояние).
Обычно для возбуждения колебаний вибратора применяется электромагнитная система. При этом вибратор не связан непосредственно с катушкой электромагнита, а эта связь осуществляется посредством магнитного поля. Для низкочастотных вибраторов целесообразно применять крутильные колебания (рисунок 177), для высокочастотных – продольные (рисунок 178).
|
|
1 – изолирующая гильза, 2 – колеблющийся элемент, 3 – обмотка возбуждения, 4 – датчик параметров возбуждения |
|
Рисунок 177 – Устройство, в котором генерируются продольные колебания стержня
|
Рисунок 178 – Устройство, в котором генерируются крутильные колебания стержня |
Возможны два режима работы вибраторов: в первом случае мерой вязкости является амплитуда колебаний, во втором – их частота.
1) Осуществляется взаимосвязь между вязкостью анализируемой жидкости и амплитудой колебаний, колебания генерируются в непрерывном режиме (рисунок 116).
.
При повышении амплитуды,
уменьшается.
Эта система не содержит внешнего генератора и сама являет собой генератор колебаний. В датчик 1 помещается пластина, одна из половин которой находится в жидкости, вязкость которой измеряется. Усилитель 2 воспринимает сигналы с датчика. Затем сигнал идет на регистратор, этот же сигнал подается на ограничитель амплитуды 3. На выходе данного усилителя получаем сигналы с той же частотой, что и на входе, но с ограниченной амплитудой. Эти сигналы запитывают катушку, генерирующую колебания.
Вышеприведенный эффект можно наблюдать в микрофонах и колонках.
|
|
1 – датчик, 2 – усилитель с линейной характеристикой, 3 – усилитель с ограничением амплитуды, 4 – регистратор
Рисунок 179 |
1 – датчик вискозиметра (электромеханическая система), 2 – импульсный генератор электрических сигналов, 3 – усилитель компаратор, 4 – устройство запуска генератора, 5 – регистратор частотомер Рисунок 180 |
2) Осуществляется взаимосвязь между вязкостью анализируемой жидкости и частотой колебаний. Колебания генерируются через определенные промежутки времени (рисунок 180).
Генератор 2 генерирует электрический сигнал, который преобразуется в акустический и через некоторое время данный генератор отключается. Колебания со временем затухают. Как только колебания достигнут определенного придела, который регистрируется компаратором, генератор снова запускается. Таким образом, мерой интенсивности затуханий является величина интервалов времени между последовательными возбуждениями генератора импульсов, Чем больше вязкость, тем меньше интервалы времени между импульсами.
Т.е.
, (307)
где
- частота колебаний.
Физически, это
зависимость представлена наоборот
.
Экзаменационный билет № 9