Claims (3)
00 Изобретение относитс к способам измерени в зкости пол ризующихс и намагничивающихс сред (магнитные жидкости, жидкие кристаллы и т.д.)Цель изобретени - увеличение точности и упрощение измерений сдвиговой и вращательной в зкостей пол ризующихс и намагичива10,щихс жидкостей в электромагнитном поле. На фиг.1 изображены зависимости й(г) 00 The invention relates to methods for measuring the viscosity of polarizing and magnetizing media (magnetic fluids, liquid crystals, etc.). The purpose of the invention is to increase the accuracy and simplify measurements of the shear and rotational viscosities of polarizing and magnetizing 10 liquids in an electromagnetic field. Figure 1 shows the dependencies of d (g)
2.,(T) на фиг.2 - устройство , реализзющее предлагаемый способ При тормо кении вращающегос сосуда кривые зависимостей угловой скорости вращени тела (и,) от времени (t) дл различных намагничивающихс и пол ризуюлщхс жидкостей имеют одно общее свойство; если осуществить перенормировку временной оси по формуле Т (R , - R, ) (где П . Я . R и R - соответственно сдвигова в зкость и плотность лсидкости, радиус тела и радиус сосуда) и перенормировку скорости вращени тела по формуле Si (t) Я(1Г)/Й2 зависимости Sl (-L) имеют одну общую точку пересечени (Л, С ). Физически это можно объ снить тем, что в стационаре скорость Л вращени тела превьпиает скорость Й вращени сосуда, причем это превьтюние пр мо пропорциона .цьно значению вращательной в зкости; при торможении сосуда скорост уменьшени 52, (t) также пр мопропорционально значению вращательной в зкости . Этим и обусловлено в указанньк безразмерных координатах пересечение в одной точке кривых (t) дл лсидкостей с различными значени ми вращательной в зкости (фиг,1). Подоб ное свойство вл етс специфи1еской особенностью намагничиваю1Ц15хс жидко стей и позвол ет предложить новый способ измерени из в зкостейо Существенным отличительным признаком этого способа вл етс измерение интервала Бремени от начала торможени сосуда и до момента, где скорость вращени тела совпадает со значением S,-Q . Далее вращательна ii и сдви гова 1 в зкости подсчитываютс по простым формулам. Полож11телышй эффект от способа достигаетс прежде всего в упрощении и возможности полной автоматизации измерений, так как наиболее сложна в способе операци фиксации момента совпадени скорости вращени тела с любым уровнем 15е 1лизуетс достаточно просто (применение компаратора). Кроме того 5 предлагаемый способ позвол ет увеличить точность измерени благодар тому, что аппаратна погрещность в измерении интервала времени и в фиксации момента совпадени скорости ) с уровнем Л й практически может отсутствовать (при при-, менении кварцевого генератора и высокоточного компаратора). Значени t , 9. дл конкретного вискозиметра получаютс предварительно при его тарировке, как точка пересечени зависимостей 2 (t) дл минималъного о П и 1 аксимального oti мнн IMOKC возможных значенш Oi П /п Дл тарировки вискозиметра необходимо иметь две эталонные жидкости с известными теплофизическими характеристиками . Плотность Я , сдвигова 1 и вращательна 1 в зкости у этих жидкостей могут быть произвольными, однако значени отношений Sh rj /f, должны соответствовать границам диапазона ее измерений данным вискозиметром . Процесс тарировки сводитс к ел едующ ему. Дл жидкости с Р; , раскручиваетс сосуд до стационарной скорости 1эмии после установлени стационарной скорости Л jivinn вращени тела сосуд резко тормозитс . Одновременно с этим осуществл етс непрерывное измерение скорости вращени ) тела с фиксацией момента времени . соответствующего торможению сосуда . Далее проводитс пересчет времени по формуле t h ( R, - R,r .- Аналогично получаетс зависимость о (t- дл сидкости с h - 13 мокс . Эглахг. макс Определу етс точка пересечени ) зависимостей SI () дл t О (рис.1). Полученные значени Y и Л вл ютс искомьЕ-ш константами вискозиметра , Предлагаемьт способ реализуетс устройством (фиг.2), включающим сосуд 5 приводимый во вращение электродвигателем 2.и закрепленный на оси 2., (T) in Fig. 2 — the device implementing the proposed method. When the rotating vessel is braked, the curves of the dependences of the angular velocity of rotation of the body (and,) versus time (t) for various magnetizing and polarizing fluids have one common property; if we carry out the renormalization of the time axis according to the formula T (R, - R,) (where P. I. R and R are the viscosity and density of the body, the radius of the body and the radius of the vessel, respectively) and the renormalization of the speed of rotation of the body according to the formula Si (t) I (1G) / H2 dependencies Sl (-L) have one common intersection point (L, C). Physically, this can be explained by the fact that in the hospital, the speed L of rotation of the body exceeds the speed of rotation of the vessel, and this is directly proportional to the value of the rotational viscosity; when the vessel is braked, the rate of decrease is 52, (t) is also proportional to the value of the rotational viscosity. This is why, in the given dimensionless coordinates, the intersection at one point of the curves (t) for liquids with different values of rotational viscosity (Fig. 1). Such a property is a specific feature of magnetizing 1C15X with liquids and allows us to propose a new method of viscosity measurement. A significant distinguishing feature of this method is the measurement of the Burden interval from the beginning of the vessel deceleration to the moment where the rotational speed of the body coincides with the value of S, -Q. Further, rotational ii and shear 1 viscosity are calculated using simple formulas. The positive effect of the method is achieved primarily in the simplification and possibility of fully automating the measurements, since the most difficult in the method of fixing the moment of coincidence of the rotational speed of the body with any level 15e is quite simple (using the comparator). In addition, 5 the proposed method allows to increase the measurement accuracy due to the fact that the hardware error in measuring the time interval and in fixing the moment of coincidence of speed with the level of L th can practically be absent (when using a quartz oscillator and a high-precision comparator). The values of t, 9. for a particular viscometer are obtained beforehand when it is calibrated, as the intersection point of dependences 2 (t) for the minimum of P and 1 maximum oti of the maximum IMOKC of possible values of Oi. . The density I, shifting 1 and rotational 1 viscosity of these fluids can be arbitrary, however, the values of the ratio Shrj / f should correspond to the limits of the range of its measurements with a given viscometer. The calibration process comes down to eating it. For liquid with P; The vessel is unwound to a stationary rate of 1 emia, after the stationary velocity of the body turns to rotation, the vessel is sharply slowed down. At the same time, a continuous measurement of the rotational speed of the body is carried out with a fixed point in time. corresponding to the inhibition of the vessel. Next, the time is recalculated using the formula th (R, - R, r. - Similarly, we obtain the dependence ((t for the severity with h = 13 max. Egl. Max. The intersection point is determined) of the dependences SI () for t 0 (Fig. 1 The obtained values of Y and L are the required constant of the viscometer. The proposed method is implemented by the device (figure 2), which includes the vessel 5 driven by the motor 2. and fixed on the axis
3. Внутри сосуда 1 соосно расположено свободно вращаловдеес на оси 4 тело 5. Наос х 3 и 4 укреплены абтюраторы 6 и 7 соответственно. По обе стороны абтюраторов 6 и 7 установлевы источники 8 света к фотоприемники 9, соединенные через усилитель 10 с частотомером I. Резкое торможение сосуда 1 осуществл етс электрическим двигателем 2 и механическим тормозом 12 под действием управл ющего импульса с выхода вычислительного блока 13. Измерение интервала времени t осуществл етс вычислительным блоком. 13. В зависимости от исполнени вычислительного блока 13 устройство может быть как полуавтоматическим , так и полностью автоматическим, т.е. осуществл ть измерени без участи человека с выводом на индикацию коэффициентов сдвиговой и вращательной в зкостью. В простейшем случае вычислительный блок 13 может состо ть из измерител времени 14 и блока 15 сравнени . Предлагаемый способ, например, дл магнитной жидкости осуществл етс следующим образом. Включают внещнее магнитное поле Н, направленное перпендикул рно оси вращени тела и сосуда. Задают с помощью электромотора 2 сосуду 1 желаемую посто нную скорость вращени Si . Под действием возникшего в зазоре течени тело ,5 приходит во вращение. После установлени скорости тела 5 с помощью абтюраторов 6 и 7, источников света 8, фотоприемников 9, усилител 10 осуществл ют измерение стационарных скоростей сосуда и тела 5. Затем по команде Тормоз в вычислительном блоке 13 осуществл ют резкое торможе ние двигателем 2 и тормозом 12 сосуда 1, одновременно осуществл измерени t в измерителе 14 времени до момента совпадени в блоке 5 сравI нени скорости вращени тела 5 с заранее известньш дл данной конструкции значением скорости SI Si . Операци сравнени в блоке 15 реализуетс со значительно более высокой точностью , чем измерение затухающей ско рости вращени тела. Подставл измеренные значени t В приведенные формулы. определ ют сдвиговую и вращательную в зкости. Таким образом, предлагаемый способ измерени коэффициентов в зкости пол ризующихс и намагничивающихс жидкостей в электромагнитном поле . отличаетс от известных тем, что увеличивает точность определени коэффициентов в зкости путем исключени измерений вращательного момента и скорости вращени тела после осуществлени торможени , упрощает измерение , что св зано с необходимостью измерени угловой скорости вращени тела только в стационаре и возможности полной автоматизации измерений с выводом на индикацию значений сдвиговой и вращательной в зкостей. Кроме того, способ пригоден дл измерени в зкости обычных жидкостей. Формула изобретени Способ измерени коэффициентов в зкости пол ризующихс и намагничивающихс жидкостей в электромагнитном поле, включающий заполнение не- . следуемой жидкостью зазора, образованного сосудом и концентрично расположенным внутри сосуда свободно вращающимс телом, измерение стационарной скорости Л2 сосуда, измерение стационарной скорости й вращени тела, отличающийс тем, что, с целью увеличени точности и упрощени измерений, осуществл ют резкое торможение вращающегос сосуда , измерение интервала времени t от начала торможени до момента, где значение скорости -2, (t) вращени тела совпадает со значением , и определ ют сдвиговую и вращательную в зкость по формулам 2 lRjLi Ri) t)(5l,-SZa) « Т1аГ7к,) где Г - коэффициент вращательной в зкости; 11 - коэффициент сдвиговой в зкости; R, - радиус тела; RJ - радиус сосуда; Р - плотность жидкости; а - предварительно определенное при тарировке вискозиметра значение, соответствующее точке пересечени зависимостей ...„„„(„ин,/,,,, I.JMOKCЭ макс / / 2 2 MOitc 1,S МИН ЧЭ.мин 1 э мвкс 2ЭМ«кс,. скорости вращени соответственнотела и сосуда в эталонной -жидкости с- минимальной и максимальной в зкостью; э-мин ;э ме.кс минимальное врем , закоторое скорость вращени достигает посто нной величины в жидкости с минимальной и максимальной в зкостью; стационарна скорость сосуд при тарировке; // (R,j -R,) - эталонное э-tr безразмерное врем ; 5,(Г) - зависимость скорости вращени тела от безразмерного времени при тарировке; Ъ - интервал безразмерного времени Т,, соответствующий точке пересечени t О соответствует резкому торможению сосуда; %,мин J-MH{ /v -MMH . 9 мар« , ц - известнее д двух эталонных Г pitO -, жидкостей значени сдвиговой в зкосги , плотности и вращательной в зко3. Inside the vessel 1, the body rotates freely on the axis 4 and coaxially. Naos x 3 and 4 are fixed abutrators 6 and 7, respectively. On both sides of abutrators 6 and 7, sources of light 8 are connected to photo detectors 9 connected through amplifier 10 to frequency meter I. Sudden braking of vessel 1 is carried out by electric motor 2 and mechanical brake 12 under the action of a control pulse from the output of computing unit 13. Time interval measurement t is performed by a computing unit. 13. Depending on the execution of the computing unit 13, the device can be either semi-automatic or fully automatic, i.e. make measurements without human intervention with indication of shear and rotational viscosity coefficients. In the simplest case, the computing unit 13 may consist of a time meter 14 and a comparison unit 15. The proposed method, for example, for a magnetic fluid is carried out as follows. An external magnetic field H is included, directed perpendicular to the axis of rotation of the body and vessel. With the aid of the electric motor 2, the vessel 1 is set to the desired constant rate of rotation of Si. Under the action of a body that has arisen in the gap, 5 comes into rotation. After setting the speed of the body 5 using abtrators 6 and 7, light sources 8, photodetectors 9, amplifier 10, the stationary velocities of the vessel and body 5 are measured. Then, at the command of the Brake in the computing unit 13, the engine 2 and the vessel brake 12 are braked 1 at the same time carried out measurements of t in the time meter 14 until the moment in unit 5 comparing the rotational speed of the body 5 with the value of the speed SI Si known to this construction. The comparison operation in block 15 is implemented with significantly higher accuracy than the measurement of the damped body rotation speed. Substitute the measured values of t in the above formulas. shear and rotational viscosities are determined. Thus, the proposed method for measuring the viscosity coefficients of polarizing and magnetisable fluids in an electromagnetic field. differs from the well-known in that it increases the accuracy of determining viscosity coefficients by eliminating measurements of torque and speed of rotation of the body after braking, simplifies the measurement, which is due to the need to measure the angular velocity of rotation of the body only in the hospital and the possibility of fully automating measurements with indication output values of shear and rotational viscosities. In addition, the method is suitable for measuring the viscosity of conventional liquids. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method for measuring the viscosity coefficients of polarizing and magnetisable liquids in an electromagnetic field, including non-filling. followed by a gap liquid formed by a vessel and a freely rotating body concentrically located inside the vessel, measuring the stationary speed L2 of the vessel, measuring the stationary speed of body rotation, characterized in that, in order to increase accuracy and simplify the measurements, the rotating vessel is sharply braked, the interval measurement time t from the start of braking to the point where the velocity value -2, (t) of the body rotation coincides with the value, and the shear and rotational viscosity is determined by the formulas 2 lRjLi Ri) t) (5 l, -SZa) “T1aG7k,) where G is the coefficient of rotational viscosity; 11 — coefficient of shear viscosity; R, is the radius of the body; RJ is the radius of the vessel; P is the density of the liquid; a is a predetermined value at the calibration of the viscometer corresponding to the intersection point of the dependencies ... „„ „(„ in, / ,,, I.JMOKCE max / / 2 2 MOitc 1, S MIN CH.min 1 emvs 2EM “ks the speed of rotation of the corresponding body and the vessel in the reference liquid with minimum and maximum viscosity; e-min; e me.x the minimum time that the rotation speed reaches a constant value in the liquid with the minimum and maximum viscosity; calibration; // (R, j -R,) - reference e-tr dimensionless time; 5, (D) - dependence ck the rotation of the body from the dimensionless time during calibration; b - the interval of dimensionless time T, corresponding to the intersection point t О corresponds to a sharp deceleration of the vessel;%, min J-MH {/ v -MMH 9 Mar ", c - better known than two reference Gs pitO - liquids with shear, density and rotational viscosity values