Устройство для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

Устройство для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социапистичесних

Реснубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6» ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0б0380 (2») 2890347/18-25 (51)IA.

G N 11/00 с присоединением заявки HII (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

Il0 делам изобретений н открытий

Опубликовано 300981 Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 300981 (53) УДК 5 4 8 . 1 37 (088. 8»! ,1

М.М.Анисимов, A.C.Ëàãóíî»I -и А;Е;Лукьянов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный заочный машиностроительныи институт (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ВРАЦАТЕЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

20 ь Яюь0

Зл ц» где

Изобретение относится к области физико-химических измерений и может быть использовано в приборостроении, электронной, химической, часовой 5 промышленностях, а также в практике научных исследований.

Известно устройство для определения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, включающее вращающийся магнит, неподвижную камеру с находящимся в ней исследуемым жидким кристаллом. При вращении магнита на жидкий кристалл действует вращающий момент, определяемый по углу закручивания кварцевой нити, на которой подвешена камера (1J. Коэффициент вращательной вязкости определяют по формуле »Г вЂ” коэффициент вращательной л вязкости

М вЂ” вращающий момент; угловая скорость вращения магнитного поля;

С вЂ” постоянная кручения кварцевой нити, 30 о/.о — угол закручивания нити без вращения магнитного поля (нулевое положение);

C(— угол закручивания нити при вращении магнитного поля.

Однако устройство не устраняет влияния граничных эффектов в виду малого объема исследуемого вещества капилляр), имеются конструктивные трудности подвеса камеры с жидким кристаллом на кварцевой нити. Конвективные потоки, воздуха при термостатировании, вибрации при вращении магнита, необходимость определения постоянной кручения нити ухудшают чувствительность и затрудняют процесс измерения. Ограничен диапазон угловых скоростей вращения магнита, так как вследствие неоднородности магнитного поля и отступлений от осевой симметрии в форме камеры, при определснных скоростях вращения магнита возможны вращательные качения камеры; имеются трудности в определении нулевого положения угла закручивания нити в результате его смещения в сторону вращения магнита относительно положения в покоящемся магните.

868467

При вращении вектора магнитной индукции директор вращается с запаздыванием по фазе таким, что момент трения (D и магнитный момент

1 уравновешиваются. В силу того, что 5 поглощение ультразвука максимально в случае распространения ультразвуковых импульсов ориентации во вращающем. ся магнитном поле, отклонение экстремальных значений "анизотропии" коэф- IQ фициента поглощения ультразвука от направления вектора магнитной индукции определяет сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и директором, а следовательно и вращательную вязкость, определяемую по формуле д (В 5i g

Т и ии î где д х — анизотропия диамагнитной восприимчивости;

 — индукция магнитного поля;

g — сдвиг фаз между вектором магнитной индукции и директором; 25

М вЂ” магнитная проницаемость.

Кроме того устройство не позволяет непосредственно определять сдвиг фаз 8, так как величина этого сдвига определяяется дополнительной рас- ЗО шифровкой записей отметок направления вектора магнитной индукции и экстремальных значений амплитуд импульсов. На точность измерений оказывает отрицательное влияние нестабильность амплитудных характеристик генератора и усилителя. При определении температурной зависимости коэффициента вращательной вязкости необходимы дополнительные регулировки, так как при измерении температуры 40 сильно меняется коэффициент поглощения ультразвука.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство 4 для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащее камеру, заполненную ис" следуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращения вокруг камеры, которая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и пр:емный пьезопреобразователи, установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьезопреобраэователю, измерительный блок, подключенный к выходу приемного пьеэопреобразователя и регистрирующий блок (2).

Цель изобретения — уменьшение вре- фО мени измерений и повышение их точности

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения коэффициента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащем камеру, заполненную исследуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращения вокруг камеры, которая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и приемный пьезопреобразователи, установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьезопреобразователю, измерительный блок, подключенный к выходу приемного пьезопреобразователя, и регистрирующий блок, оно снабжено дополнительной парой пьезопреобразователей, образующих. акустический канал, направление которого перпендикулярно направлению акустического канала, образованного первой парой пьезопреобразователей и двумя катушками, установленными в камере, причем оси катушек размещены параллельно акустическим каналам, а измерительный блок включает два фазометра, входы первого из которых соединены с приемными пьезопреобразователями, входы второго — с катуш— ками и выходом первого, а регистрирующий блок соединен с выходом второго фазометра.

Известно, что в статическом магнитном поле скорость распространения ультразвука зависит от взаимной ориентации волнового вектора К директора и, причем скорость максимальна при .параллельной ориентации и минимальна при перпендикулярной. Вследствие этого возникает разность фаз сигналов, распространяющихся по двум взаимно перпендикулярным направлениям, которую с помощьк фазометра преобразуют в постоянное напряжение.

При вращении директора магнитным полем скорость распространения звука по этим направлениям периодически изменяется, что приводит к появлению на выходе фазометра переменного напряжения. Наличие вращательной вязкости приводит к тому, что переменное напряжение на фазометре отстает по фазе от напряжения, индуцированного в катушках, установленных между полюсами вращающегося магнита. Указанный сдвиг фаэ g, определяющий враЯательную вязкость, преобразуется вторым фазометром в постоянное напряжение, фиксируемое регистрирующим блоком.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Неподвижно укрепленная между полюсами постоянного магнита 1 камера 2 заполнена жидким кристаллом 3. Изучающие пьеэопреобразователи 4 и 5 соединены с генератором .6, а прием,ные пьезопреобразователи 7 и 8 соединены со входами первого фазометра

9. Выход первого фазометра и катушки 10 и 11 соединены со входами второго фаэометра 12, выход которого связан с регистрирующим блоком 13.

868467

Вращение магнита 1 вызывает периодическое изменение скорости распространения ультразвука в акустических каналах и появление переменного напряжения в катушках 10 и 11. Возникающую на приемных преобразователях изменяющуюся разность фаэ сигналов первый фазометр преобразует в переменное напряжение, которое сравнивается по фазе с напряжением на катушках во втором фазометре, а полученное на выходе детектора постоянное напряжение фиксируется регистрирующим блоком. Постоянный магнит индукцией

3 кГс установлен на платформу установки для проверки гидроприборов

УПГ-56. В камеру диаметром 3 см, за- 15 полненную жидким кристаллом МББА, устанавливают 4 пьеэопреобразователя основной частоты 3 МГц. Возбуждение пьезопреобразователей производится генератором Г4-18. Принятые.сигна- 2О лы поступают на первый фазометр. Переменное напряжение с выхода фазометра и напряжение с катушек, содержащих

100 витков каждая, поступают на 2-й фазометр, индикатор которого регистрирует фазовый сдвиг между директором и вектором магнитной индукции.

Предложенное устройство значительно сокращает время измерений, так как позволяет непосредственно определить сдвиг фаз g между директо- 30 ром и вектором магнитной индукции.

Методы фазометрии позволяют повысить точность измерений, а непосредствен. ное измерение угла 8 дает возможность также автоматизировать процесс измерений коэффициента вращательной вязкости.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффи,циента вращательной вязкости жидких кристаллов, содержащее камеру заполненную исследуемым веществом, магнит, установленный с возможностью вращения вокруг камеры, каторая помещена в зазоре между полюсами магнита, излучающий и приемный пьеэопреобраэователи, установленные на стенках камеры и образующие акустический канал, генератор, подключенный к излучающему пьеэопреобраэователю, измерительный блоК, подключенный к выходу приемного пьезопреобразователя, и регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, оно снабжено дополнительной парой пьеэопреобразователей, образующих акустический канал, направление которого перпендикулярно направлению акустического канала, образованного первой парой пьезопреобраэователей и двумя катушками, установленными в камере, причем оси катушек размещены параллельно акустическим каналам, а измерительный блок включает два последовательно соединенных фаэометра„ входы первого иэ которых соединсны с приемными пьезопреобразователями„ входы второго — c катушками и выходом первого, а регистрирующий блок соединен с выходом второго фазометра.

Источники информации„ принятые во внимание при экспертизе

1. Prost I., Gasparovs Н. "Liquid

crystals" Phys. Lett, 36А, р.24 -246, 1971, 9 3.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 268293, 04.11.78 (прототип) .

8684б7

Составитель Э.Скорняков

Техред A.A÷ Корректор С.Шекмар

Редактор Е.Лушникова

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 8308/57 Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5