Технические измерения и приборы. Вопрос Преобразователи механических величин и системы дистанционной передачи

• Название: Вопрос Преобразователи механических величин и системы дистанционной передачи
• Дата: 08.02.2022
• Размер: 4.5 Mb.
• Имя файла: Технические измерения и приборы.doc
• Тип: Документы; #354979
• страница: 12 из 13

Измерение вязкости.

Вязкость –величина внутреннего трения, характеризующая сопротивление относительному сдвигу части жидкости или газа.

Эта сила сопротивления:



- динамическая вязкость

- площадь сдвигаемых слоев

- градиент скорости

- скорость сдвига

- расстояние между слоями

Существуют ньютоновские ( не зависит от скорости сдвига) и неньютоновские ( зависит от скорости сдвига) жидкости.

справедливо и для газов: 1 Па с = 10 П

см²/с

Кинематическая вязкость (введена Максвеллом)

м²/с

может быть измерена в Стоксах (см²/с) 1стокс=10^-4м²/с.

В нефтехимической и лакокрасочной промышленности используют условную вязкость:

- время истечения дистиллированной воды

- время истечения жидкости.
Вискозиметры – приборы для измерения вязкости.

1. 
   Капиллярные.
   
2. 
   Ротационные.
   
3. 
   Шариковые.
   
4. 
   Вибрационные.
   

Капиллярные вискозиметры.

Принцип действия основан на измерении перепада давления на концах капилляра, через который протекает жидкость в ламинарном режиме.



Для ламинарного режима движения жидкости через капилляр справедливо уравнение6

- внутренний радиус капилляра

;

Т.е. мы получаем линейную зависимость, для этого и нужен ламинарный режим (первое условие).

В
торое условие Q = const.
ШН – шестеренчатый насос, приводимый в движение двигателем. Он обеспечивает постоянный расход.

Погрешность 1 – 2%.

Ротационные вискозиметры.

Принцип действия основан на измерении момента сопротивления измеряемой среды, оказываемого на вращающееся в ней тело. Этот момент линейно связан с только в ламинарном режиме.



В качестве вращающегося тела (насадки) используют:

• 
  диски
  
• 
  цилиндры
  
• 
  крыльчатки
  

Принципиальная схема:

Я – якорь

Н – насадка

ОВ – обмотка возбуждения

БС – блок сравнения

ИПС – источник стабилизированного напряжения

R_Д – добавочное сопротивление (в цепи питания моста)
Цилиндрическая насадка находится на валу двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Якорь двигателя служит одним из плеч тахометрического моста.

Нагрузочная характеристика:




Т.е. число оборотов постоянно. Это хорошо тем, что у двигателя есть свои потери, которые зависят от скорости вращения, а т.к. она постоянна, то потери тоже постоянны и влияние оказывает только жидкость.

Вискозиметры с падающим шариком.

Принцип действия основан на измерении скорости свободного падения шарика в жидкости при ламинарном движении. При свободном падении скорость постоянна и действует только сила тяжести.

Ламинарный режим нужен для того, чтобы воспользоваться уравнением Стокса:



Стокс показал, что сила трения пропорциональна скорости, т.е. она линейно зависима.

К – коэффициент пропорциональности.

Шар движется равномерно если его вес равен силе трения:



если





- линейная зависимость

поэтому измерение времени происходит на определенном участке


- линейная зависимость

Сигнал – время прохождения расстояния l.

1, 2 ограничительные металлические сетки. Когда шарик находится на сетке 2, включается двигатель и поток увлекает шар вверх, когда он касается сетки 1, то он начинает падать и фиксируется время прохождения расстояния l при постоянной скорости.

Вибрационные вискозиметры.

Принцип действия основан на измерении упругого эффекта при воздействии жидкости на колеблющийся в ней вибратор.

Вибраторы могут работать в двух режимах: импульсном (измеряется скорость затухания свободных колебаний вибратора) и непрерывном (измеряется амплитуда установившихся колебаний).

Типы вибраторов:

Схема вибратора	Тип колебаний	Диапазон частот
	Крутильные	10  100 КГц
	Продольные	10  30 КГц
	Изгибные	100  1000 КГц
	Комбинированные	10  100 КГц

При колебаниях вибратора в жидкости на него действует сила, которая получена Релеем:



Первое слагаемое характеризует активную составляющую силы, которая оказывает деформирующее (тормозящее) действие на вибратор. Второе слагаемое – реактивная составляющая, которая не обладает демпфирующим свойством, а действует подобно присоединенной массе, меняющей частоту собственных колебаний вибратора.

У любого колеблющегося элемента , где с – жесткость, за счет изменения массы и частоты собственных колебаний.

Рассмотрим эквивалентную электрическую схему вибратора, погруженного в жидкость.

П унктиром отмечены элементы, характеризующие параметры жидкости.

- модуль собственной массы вибратора

- модуль упругих свойств вибратора.

- модуль трения в вибраторе

- присоединенная масса

- модуль трения

Можно измерить:

1. 
   Сила тока – собственная амплитуда колебаний вибратора .
   
2. 
   Коэффициент затухания свободных колебаний .
   
3. 
   Декремент затухающих колебаний .
   
4. 
   Ч
   астота колебаний .
   

ИГ – импульсный генератор

ЛУ – линейный усилитель (не вносит фазовых искажений)

ВО – выделитель огибающий

Д – детектор

В – вибратор

УС – устройство сравнения

СИ – счетчик импульсов

2. 
   
   
3. 
   
   

т.к. уровни U₁ и U₂ стабильны, то , где .

Не берут начальным максимальный уровень, т.к. он может быть нестабильным, т.е. не исключается погрешность нестабильности ИГ