Устройство для измерения объемной прочности жидкости

Устройство для измерения объемной прочности жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике исследования физических свойств материалов и может быть использовано для определения объемной прочности веществ в вязкотекучем состоянии. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения достоверности оценки приращений растягивающей силы и объема исследуемой жидкости. В устройство, содержащее U-образную трубку 1 с краном 2, заполненную ртутью 3, герметичную камеру 4, трубопровод 5, дроссельный кран 6, ресивер 7, вакуумный насос 8, датчик 9 перемещения, датчик 10 растягивающей силы , вариометр 11, мановакуумметры 12 и 13, кран 14 и регистратор 17, введены кнопка 15, аналого-цифровой преобразователь 16, узел 18 управления и узел 19 измерения. Определение момента наступления предельного значения растягивающей силы осуществляется совместной работой узла 18 управления и узла 19 измерения. Кнопкой 15 приводят устройство в состояние измерения после установления требуемой скорости нарастания растягивающей силы. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Оа2. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1272176

1 (21) 4663175/25 (22) 20.03.89 (46) 23.03.91. Бюл. № 11 (71) Институт химии неводных растворов

АН СССР (72) Е. Л. Грузнов, А. М. Колкер, Г. И. Егоров и Л. П. Грузнов (53) 532.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1272176, кл. G 01 N ll/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОБЪЕМНОЙ ПРОЧНОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике исследования физических свойств материалов и может быть использовано для определения объемной прочности веществ в вязкотекучем состоянии. Цель изобретения — повышение точности измеÄÄSUÄÄ 1636724 A 2

2 рений за счет увеличения достоверности оценки приращений растягивающей силы и объема исследуемой жидкости. В устройство, содержащее U-образную трубку 1 с краном 2, заполненную ртутью 3, герметичную камеру

4, трубопровод 5, дроссельный кран 6, ресивер 7, вакуумный насос 8, датчик 9 перемещения, датчик 10 растягивающей силы, вариометр 11, мановакуумметры 2 и 13, кран 14 и регистратор 17, введены кнопка 15, аналого-цифровой преобразователь 16, узел 18 управления и узел 19 измерения. Определение момента наступления предельного значения растягивающей силы осуществляется совместной работой узла 18 управления и узла 19 измерения.

Кнопкой 15 приводят устройство в состояние измерения после установления требуемой скорости нарастания растягивающей силы. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1636724

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к исследованию физических свойств материалов, может быть использовано для определения объемной прочности веществ в вязкотекучем состоянии и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1272176.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения достоверности оценки приращений растягивающей силы и объема исследуемой жидкости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения объемной прочности жидкости; на фиг. 2 — функциональная схема узла управления; на фиг. 3— функциональная схема узла измерения.

Устройство для измерения объемной прочности жидкости содержит (фиг. 1) U-образную трубку 1 с краном 2, заполненную ртутью 3, между поверхностью которой и краном 2 образована герметичная камера 4 изменяемого объема, заполняемая исследуемой жидкостью. Другой конец трубки 1 соединен трубопроводом 5 через дроссельный кран 6 и рессивер 7 с вакуумным насосом 8. На этой же части трубки 1 размещены датчик 9 перемещения, показания которого пропорциональны изменению объема исследуемой жидкости, датчик 10 растягивающей силы, выходное напряженйе которого пропорционально растягивающей силе, вариометр 11 и мановакуумметр 12.

Между рессивером 7, к которому подсоединен мановакуумметр 13 и вакуумным насосом 8 в отводящую магистраль установлен кран 14. Устройство также содержит кнопку 15, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, регистратор 17, узел 18 управления и узел 19 измерения.

Кнопка 15 подключена входным выводом к источнику питания U„(ve показан) и выходным выводом — к первым входам узла 19 измерения и узла 18 управления, третий вход которого соединен с выходом датчика 9 перемещения, Выход датчика 10 растягивающей силы соединен с вторым входом узла 18 управления и с первым входом АЦП 16, подсоединенного вторым входом к первому выходу узла 19 измерения, второй выход которого соединен с четвертым входом узла 18 управления. Выходная шина АЦП 17 соединена с входом регистратора 17.

Узел 18 управления содержит (фиг. 2) генератор 20 импульсов, первый элемент 21 задержки, триггер 22, первый компаратор 23, первый элемент И 24, первый счетчик 25 импульсов, первый цифроаналоговый преобразовател ь (ЦАП) 26, второй компаратор

27, второй элемент И 28, второй счетчик

29 импульсов, ЦАП 30, третий 31 и четвертый 32 элементы И. Триггер 22, обнуляющий вход которого является первым входом узла, подсоединен обнуляющим входом к об5

55 нуляющим входам первого и второго счетчиков 25 и 29 импульсов и к первому входу элемента 21 задержки, подключенного выходом к счетному входу триггера 22.

Первый компаратор 23, первый вход которого является вторым входом узла, подключен вторым входом к выходу первого

ЦАП 26 и выходом — к первому входу первого элемента И 24, второй вход которого, являющийся третьим входом узла, соединен с первым входом второго элемента

И 28. Второй компаратор 27, первый вход которого является четвертым входом узла, подсоединен вторым входом к выходу второго ЦАП 30 и выходом — к второму входу второго элемента И 28, третий вход которого соединен с выходом генератор 20 импульсов и с третьим входом первого элемента И 24, подсоединенного выходом к счетному входу первого счетчика 25 импульсов и к первому входу третьего элемента

И 31, выход которого является первым выходом узла. Выход второго элемента И 28 соединен со счетным входом второго счетчика 29 импульсов и с первым входом четвертого элемента И 32, выход которого является вторым выходом узла. Выход триггера 22 соединен с вторыми входами третьего и четвертого 31 и 32 элементов И.

Выходные шины первого и второго счетчиков 25 и 29 импульсов подсоединены к входным шинам соответственно первого и второго ЦАП 26 и 30.

Узел 19 измерения содержит (фиг. 3) третий счетчик ЗЗ импульсов, третий ЦАП

34, задатчик 35, четвертый ЦАП 36, третий компаратор 37, пятый элемент И 38, четвертый счетчик 39 импульсов, пятый

ЦАП 40, задатчик 41, шестой ЦАП 42, четвертый компаратор 43, второй элемент 44 задержки, элемент HE 45 и элемент ИЛИ

46, первый вход которого является первым входом узла. Элемент ИЛИ 46 подсоединен вторым входом к выходу второго элемента 44 задержки и выходом — к обнуляющим входам третьего и четвертого счетчиков 33 и 39 импульсов, счетные входы которых являются соответственно вторым и третьим входами узла. Выходная шина третьего счетчика 33 импульсов соединена с входной третьего шиной ЦАП 34, выход которого соединен с первым входом третьего компаратора 37. Выход задатчика 35 подключен через четвертый ЦАП 36 к второму входу третьего компаратора 37, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И 38, выход которого является первым выходом узла. Выходная шина четвертого счетчика

39 импульсов под к ючена через пятый

ЦАП 40 к первому входу четвертого компаратора 43, выходная шина задатчика 41 подсоединена через шестой ЦАП 42 к входу четвертого компаратора 43, выход которого соединен с вторым входом пятого элемен1636724 та И 38, с входом элемента НЕ 45, выход которого является вторым выходом узла, и с входом второго элемента 44 задержки.

Работа узла 18 управления заключается в следующем (фиг. 2).

При подаче управляющего импульса на первый вход узла происходит обнуление триггера 22, первого и второго счетчиков

25 и 29 импульсов. Напряжения на выходах первого и второго ЦАП 26 и 30 становятся равными нулю, т. е. заведомо меньшими напряжений на втором и третьем входах узла, которые пропорциональны текущим зна10 чениям объема исследуемой жидкости и растягивающей силы. Поэтому на выходах первого и второго компараторов 23 и 27 появляются разрешающие потенциалы, которыми открываются первый и второй элемент

И 24 и 28, ранее открытые по первому

15 входу разрешающим потенциалом с третьего входа узла. Импульсы с выхода генератора

20 начинают поступать на счетные входы первого и второго счетчиков 25 и 29 и суммируются этими счетчиками. Одновременно с увеличением кодов счетчиков 25 и 29

20 выходные напряжения первого и второго

ЦАП 26 и 30 не превысят (на очень малую величину, не превышающую перепад напряжения при увеличении кодов первого и второго счетчиков 25 и 29 на единицу) напряжения ссютветственно на втором и четвертом входах узла. Как только это произойдет, появятся запрещающие потенциалы на выходах соответственно первого и второго компараторов 23 и 27. Подача импульсов на счетные входы первого и второго счетчиков 25 и 29 импульсов, а следовательно, увеличение напряжений на выходах первого и второго ЦАП 26 и 30 прекращаются. При дальнейшем увеличении напряжений на втором и четвертом входах узла и при их превышении над напряжениями ЦАП 26 и 30 соответствующий компаратор открывает первый элемент И 24 (или) второй элемент И 28 и пропускает на счетные входы первого счетчика 25 импульсов

35

40 (или) второго счетчика 29 импульсов такое количество импульсов, чтобы подаваемые на вторые входы соответственно первого ком- 45 паратора 23 (или) второго компаратора 27 напряжения с выходов первого и второго

ЦАП 26 и 30 вйовь стали больше напряжений на соответствующих входах блока.

Режим подготовки узла 18 управле50 ния непосредственно к анализу состояния жидкости продолжается до тех пор, пока задержанный первым элементом 21 задержки управляющий импульс напряжения не поступит на единичный вход триггера 22. На выходе этого триггера появляется разреша55 ющии потенциал, которым открываются по первым входам третий и четвертый элеувеличиваются и выходные напряжения связанных с ними ЦАП 26 и 30. Указанные 25 процессы продолжаются до тех пор, пока менты И 31 и 32. С этого момента импульсы с выходов первого и второго элементов И 24 и 28 передаются не только на счетные входы первого и второго счетчиков

25 и 29 импульсов, но и через третий элемент И 31 (или четвертый элемент И 32) будут передаваться соответственно на первый и второй выходы узла 18 управления.

На третий вход узла 18 управления подается и запрещающий потенциал (на время анализа состояния исследуемой жидкости).

При этом запираются по первым входам первый и второй элементы И 24 и 28. Импульсы на счетные входы первого и второго счетчиков 25 и 29 импульсов не подаются, и напряжения на выходах первого и второго ЦАП 26 и 30 узла оказываются несколько меньшими напряжений на втором и четвертом входах узла. Это рассогласование быстро устраняется при подаче разрешающего потенциала на третий вход узла после окончания анализа. Возникающие при этом импульсы на выходах первого и второго элементов И 24 и И 28 также оказываются переданными на первый и второй выход узла 18 управления.

Узел 19 измерения работает следующим образом. Перед началом измерения в задатчики 25 и 41 записываются коды соответственно предельно допустимого приращения объема жидкости и приращения растягивающей силы, после чего осуществляется очередная проверка сохранности объемной прочности жидкости. При подаче им пульс а на первый вход узла 18 измерения (при нажатии на кнопку 15) происходит обнуление третьего и четвертого счетчиков 33 и 39 импульсов. После этого узел 19 измерения подготовлен к работе. Импульсы, подаваемые на второй и третий входы узла 19 измерения, передаются на счетные входы соответственно третьего и четвертого счетчиков

33 и 39 импульсов и суммируются ими, что ведет к увеличению значений кодов, хранящихся в этих счетчиках, а следовательно, и напряжений на выходах соответственно третьего и пятого ЦАП 34 и 40. Эти напряжения подаются на первые входы соответственно третьего и четвертого компараторов 37 и 43, на вторые входы которых подведены напряжения с выходов соответственно четвертого и шестого ЦАП 36 и 42, которые пропорциональны кодам соответственно первого и второго задатчиков

35 и 41. До тех пор, пока напряжения на первых входах третьего и четвертого компараторов 37 и 43 меньше напряжений на их вторых входах, на выходах третьего компаратора 37 и четвертого компаратора

43 формируются запрещающие потенциалы.

По мере увеличения кода четвертого счетчика 39 импульсов и напряжения на выходе пятого ЦАП 40, оно в какой-то момент времени станет большим по величине напря1636724

25 жения на втором входе четвертЬго компаратора 43. Это произойдет после того, как будет достигнуто в очередной раз требуемое приращение растягивающей силы. На выходе четвертого компаратора 43 появится разрешающее напряжение, которое инвертируется элементом НЕ 45 (фиг. 3) и в виде зайрещающего напряжения выдается на второй выход узла 19 измерения, и передается на третий вход узла 18 управления, и запирает по первым входам его первый и второй элементы И 24 и 28 на время анализа.

Этим напряжением открывается по второму входу пятый элемент И 38 (фиг. 3). Это напряжение подается на вход второго элемента 44 задержки, в котором передний фронт перепада напряжения задерживается на время анализа.

Если в рассматриваемом режиме приращение объема исследуемой жидкости не превосходит заданного допуска, то напряжение на выходе третьего ЦАП 37 меньше напряжения на выходе четвертого ЦАП 36, и при этом на выходе третьего компаратора 37 сохраняется запрещающий потенциал. Под его воздействием по второму входу остается закрытым пятый элемент И 38.

Управляющий сигнал на первом выходе узла 19 измерения отсутствует. Через промежуток времени, определяемый параметрами второго элемента 44 задержки, фронт перепада напряжения с выхода четвертого компаратора 43 появляется на выходе второго элемента 41 задержки 44 и через элемент

ИЛИ 46 передается на обнуляющие входы третьего и четвертого счетчика 33 и 39 импульсов, входы которых становятся равными нулю. Нулевыми становятся напряжения и на выходах третьего и четвертого ЦАП 34 и

36. Напряжение на первом входе четвертого компаратора 43 становится меньшим напряжения на его втором входе, а следовательно, напряжение на выходе этого компаратора станови- ся запрещающим. После инвертирования элементом НЕ 45 оно в виде разрешающего потенциала выдается на второй выход узла 19 измерения и через третий вход узла 18 управления открывает по первым входам первый и второй элементы

И 24 и И 28. Начинается новый цикл анализа об.ьемной прочности жидкости.

Снимается обнулящий потенциал с соответствующих входов третьего и четвертого счетчиков 33 и 39 импульсов, пятый элемент И 38 запирается по первому входу.

Если произошло нарушение объемной прочности жидкости, то приращение объема исследуемой жидкости, а следовательно, код на выходе третьего счетчика 33 импульсов и напряжение на выходе третьего LIAH 34 превышают некоторое допустимое значение.

Напряжение на первом входе третьего компаратора 37 становится большим напряже30

55 ния на его втором входе, а следовательно, на выходе этого компаратора появляется разрешающий потенциал. Поскольку в режиме анализа пятый элемент И 38 открыт по первому входу, появление разреШающего потенциала на его втором входе приводит к появлению разрешающего потенциала на выходе пятого элемента И 38, а следовательно, и на первом выходе узла 19 измерения, которым АЦП 16 (фиг. 1) включается в работу.

Устройство для измерения объемной прочности жидкости работает следующим образом.

Через кран 2 в камере 4 заливают испытуемую жидкость так, что ее уровень находится выше запирающего элемента крана 2.

Краны 6 и 14 открыты. В задатчики 35 и 41 (фиг. 3) узла 19 измерения вводят соответственно код граничного приращения объема жидкости, которое возможно без нарушения объемной прочности жидкости, и код приращения растягивающеи силы, после которого осуществляется анализ на отсутствие нарушения объемной прочности жидкости. Закрывают краны 2, 6 и 14. Вакуумным насосом 8 создают в ресивере 7 разрежение, контролируемое визуально мановакуумметром 13.

После создания необходимого разрежения, открывая дроссельный кран 6, устанавливают заданную скорость увеличения растягивающей силы, контролируемую вариометром 11, а саму растягивающую силу измеряют датчиком 10 растягивающей силы, электрический выход которого подключен к второму входу узла 18 управления и к первому входу АЦП 16. Нажимают кнопку 15, с помощью которой в узле 18 управления и узле 19 измерения подается командный импульс от источника питания U„, которым элементы этих узлов приводятся в исходное состояние. Затем, работая в первом ре.жиме, узел 18 управления отслеживает выходные напряжения датчика.9 перемещения и датчика 10 растягивающей силы без выдачи импульсов на первый и второй выходы узла 18. После того, как собственные напряжения узла 18 управления за короткий промежуток времени впервые сравняются и незначительно превысят напряжения на выходах датчика 19 перемещения и датчика 10 растягивающей силы, узел 18 управления перейдет во второй режим работы.

В этом режиме импульсы, с помощью которых формируются внутренние напряжения узла 18 управления, выдаются соответственно на первый и второй его выходы, с которых сигналы проходят соответственно на второй и третий входы узла 19 измерения. В этом узле на основе поступающих серий импульсов формируются внутренние напряжения, пропорциональные приращениям объема жидкости и растягивающей силы. Как только приращение растягивающей силы станет равным заданному импуль1636724

Формула изобретения

55 сом с второго выхода узла 19 измерения, подаваемым на четвертый вход узла 18 управления, узел 18 управления на короткий промежуток времени анализа прекращает отслеживание напряжений с выходов датчиков 9 перемещения и датчика 10 растягивающей силы, а следовательно, выдавать импульсы на собственные первый и второй выходы.

В узле 19 измерения в условиях постоянства кодов счетчиков 33 и 39 импульсов осуществляется анализ текущего состояния исследуемой жидкости. Если при заданном приращении растягивающей силы увеличение объема жидкости не превосходит заданного критического значения, то нарушение объемной прочности жидкости не произошло, то нарушение объемной прочности жидкости не произошло, и через заданный промежуток времени узел 18 управления и узел

l9 измерения начнут очередной цикл анализа. Если при заданном приращении растягивающей силы приращение объема жидкости превосходит заданное значение, то устройством фиксируется нарушение объемной прочности жидкости. На первом выходе узла !9 измерения появляется управляющий сигнал, которым включается в работу АЦП

l6, фиксирующий значение растягивающей силы, при которой происходит нарушение объемной прочности исследуемой жидкости.

Результат измерения высвечивается на регистраторе 17.

Использование изобретения позволяет повысить точность измерений за счет автоматизации измерения приращений объема исследуемой жидкости и растягивающей силы и процесса оценок момента нарушения объемной прочности жидкости.

1. Устройство для измерения объемной прочности жидкости по авт. св. Ко 1272176, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения достоверности оценки приращений растягивающей силы и объема исследуемой жидкости, в нем блок индикации содержит аналого-цифровой блок индикации содержит аналого-цифровой преобразователь, узел управления, узел измерения, регистратор и кнопку, подключенную входом к выходу источника напряжения и выходом — к первым входам узла управления и узла измерения, аналогоцифровой преобразователь подсоединен первым входом, являющимся первым входом блока индикации, к второму входу узла управления и к выходу датчика растягивающей силы, вторым входом — к первому выходу узла измерения и выходной шиной — к входу регистратора, третий вход узла управления, являющийся вторым вхо5

40 дом блока индикации, соединен с выходом датчика перемещения, четвертый вход узла управления соединен с вторым выходом узла измерения, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к первому и второму выходам узла управления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем узел управления содержит генератор импульсов, первый элемент задержки, первый и второй компараторы, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй счетчики импульсов и первый и второй цифроаналоговые преобразователи и триггер, обнулящий вход которого, являющийся первым входом узла, подсоединен к обнуляющему входу первого и второго счетчиков импульсов и через элемент задержки — к единичному входу триггера, первый компаратор, один вход которого является вторым входом узла, подключен другим входом к выходу первого цифроаналогового преобразователя и выходом— к первому входу первого элемента И, второй вход которого, являющийся третьим входом узла, соединен с первым входом второго элемента И, второй компаратор, первый вход которого является четвертым входом узла, подсоединен вторым входом к выходу второго цифроаналогового преобразователя и выходом — к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с третьим входом первого элемента И, подсоединенного выходом к счетному входу первого счетчика импульсов и к первому входу третьего элемента И, выход которого является первым выходом узла, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика импульсов и с первым входом четвертого элемента И, выход которого является вторым выходом узла, выход триггера подсоединен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходные шины первого и второго счетчиков импульсов соединены соответственно с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем узел измерения содержит первый и второй задатчики, третий и четвертый счетчики импульсов, третий, четвертый, пятый и шестой цифроаналоговые преобразователи, третий и четвертый компараторы, пятый элемент И, второй элемент задержки, элемент НЕ и элемент ИЛИ, один вход которого является первым входом узла, подсоединенный другим входом к выходу второго элемента задержки и выходом — к обнуляющим входам третьего и четвертого счетчиков импульсов, счетные входы которых являются соответственно вторым и третьим входами узла, выходная шина третьего счетчика импульсов соединена с входной шиной

1636724

Составитель В. Костюхин

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 810 Тираж 385 Поди и сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

11 третьего цифроаналогового преобразователя, третий компаратор подключен первым входом к выходу третьего цифроаналогового преобразователя, выходом — к первому входу пятого элемента И и вторым входом— к выходу четвертого цифроаналогового преобразователя, входная шина которого соединена с выходами первого задатчика, выходная шина четвертого счетчика импульсов соединена с входной шиной пятого цифроаналогового преобразователя, четвертый компаратор подсоединен первым входом к выходу пятого цифроаналогового преобразователя и вторым входом — к выходу шестого цифроаналогового преобразователя, входная шина которого соединена с вь1ходной шиной второго задатчика, выход четвертого компаратора подключен к входу второго элемента задержки, к входу пятого элемента И и к входу элемента НЕ, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами узла.