Дослідження особливостей використання цифрового методу вимірювання реологічних характеристик в ротаційному віскозиметрі, що полягає у визначенні повного фазового зсуву за час вимірювання і перетворенні його значення в значення реологічної характеристики.
Аннотация к работе
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ДИЗАЙНУЗахист відбудеться “21” листопада 2003р. о “13.00” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.01 у Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Запропоновано цифровий метод вимірювання реологічних характеристик в ротаційному віскозиметрі, що полягає у визначенні повного фазового зсуву за час вимірювання і перетворенні його значення в значення реологічної характеристики. На підставі методу запропоновано та розроблено метод та пристрій для підвищення точності вимірювання реологічних характеристик речовини ротаційним віскозиметром, згідно якого проводиться визначення кількості фазових циклів рівних закручуванню торсіона на кут , та неперервним контролем частот сигналів, які надходять з сенсорів, і при досягненні їх рівності, проводять вимірюванням значення фазового зсуву в межах фазового циклу після чого здійснюють додавання результатів обох вимірювань, що дозволило одночасно розширити в 5 - 8 раз динамічний діапазон і зменшити в 2 - 3 рази похибку вимірювання реологічних характеристик на одному і тому ж торсіоні. Запропоновано та розроблено екстрематор принцип роботи якого полягає в пошуку максимального значення фазового зсуву шляхом порівняння виміряного значення фазового зсуву з попереднім його значенням і дозволяє за один оберт індуктивних сенсорів знайти максимальне значення та автоматизувати ротаційний віскозиметр шляхом пошуку екстремального і встановленого значення напруження зсуву за допомогою ПЕОМ, що робить можливим використання розробленого РВ для автоматизованого контролю речовин, в яких відсутній ефект релаксації та післядії. На основі програмного та апаратного забезпечення MAX PLUS II “Altera” здійснено компютерне моделювання та практична реалізація 32 розрядної схеми фазочастотного перетворювача для підвищення точності ротаційного віскозиметра у програмованих логічних інтегральних схемах.Під час дослідження реологічних характеристик за допомогою ротаційних віскозиметрів користуються таким відомим способом, як використання торсіонів з низькою жорсткістю, оскільки при цьому легко контролювати найменші зміни реологічних характеристик. Разом із тим, характеристики (крім залежності екстремальних і встановлених значень напружень зсуву від швидкості деформації), отримані за методом сталої кутової швидкості, на ротаційних віскозиметрах з ‘‘мякими’’ торсіонами мають тільки допустимі значення і в деяких випадках здатні повністю спотворити результати вимірювань. Застосування в ротаційних віскозиметрах новітніх фазочастотних методів та принципів вимірювання повного фазового зсуву дозволяє створити універсальні прилади із розширеним динамічним діапазоном, високою точністю та високим ступенем автоматизації. Розробка засобу вимірювання повного фазового зсуву з підвищеною точністю в ротаційному віскозиметрі зумовлена необхідністю точного вимірювання крутних моментів, що дає можливість дослідження різноманітних характеристик речовини без спотворення результатів вимірювань. розробити структурні та функціональні схеми, лабораторний макет, ротаційного віскозиметра з підвищеною точністю і фазочастотним перетворенням вязкості рідини, методику метрологічної атестації, інженерну методику проектування фазочастотного перетворювача та впровадити у практику вимірювання реологічних характеристик.Також зясовано, що характеристики (крім залежності екстремальних і встановлених значень напружень зсуву від швидкості деформації), отримані за методом сталої частоти, на ротаційних віскозиметрах з “мякими” торсіонами мають тільки допустимі значення і в деяких випадках здатні повністю спотворити результати вимірювань. Для оцінки параметрів реологічних характеристик вперше запропоновано застосовувати в ротаційних віскозиметрах теорію вимірювання надлишкового фазового зсуву, шляхом перетворення інформації про кут закручення торсіону в інформацію про повний фазовий зсув, що дозволяє покращити результати вимірювання за комплексним критерієм “точність - динамічний діапазон”. Суть фазочастотного методу полягає у визначенні повного фазового зсуву (ПФЗ) згідно рівняння вимірювання: , (1) де - кінцевий момент інтервалу вимірювання; NФЦ-кількість фазових циклів; - кутова швидкість обертання першої шестерні; - кутова швидкість обертання другої шестерні; j(t) - кут фазового зсуву; - момент часу рівності кутових швидкостей обертання шестерень; - коефіцієнт перетворення індуктивного сенсора.