ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................................... 4
Глава 1. АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ ........................................................... 10
1.1 Потребность промышленности в бесконтактных аэрогидродинамических
методах измерений вязкости ............................................................................................ 10
1.2 Критический анализ бесконтактных методов измерений вязкости жидкостей 14
1.3 Бесконтактные аэрогидродинамические методы измерений вязкости жидкостей 17
1.4 Конструктивные особенности бесконтактных аэрогидродинамических
устройств для измерений вязкости .................................................................................. 20
1.4.1 Структурная схема бесконтактного устройства для измерений
вязкости жидкостей ................................................................................................ 20
1.4.2 Блок пневматического питания .................................................................... 21
1.4.3 Генератор пневматического сигнала ........................................................... 23
1.4.4 Средства контроля силового действия газовой струи ............................... 24
1.4.5 Элемент формирования струи ...................................................................... 25
1.4.6 Детектор деформации поверхности жидкости ........................................... 27
1.4.7 Блок управления ............................................................................................ 31
1.5 Выводы по первой главе ............................................................................................. 32
1.6 Постановка цели и задач исследования .................................................................... 33
Глава 2. МОДЕЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ ВЯЗКОСТИ БЕСКОНТАКТНЫМ ИМПУЛЬСНЫМ
АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ............................................................. 34
2.1 Описание объекта исследования ............................................................................... 34
2.2 Математическое описание взаимодействия струи газа с поверхностью жидкости 36
2.3 Переходная характеристика системы «струя газа – жидкость» ............................. 41
2.4 Экспериментальное определение констант переходной характеристики ............. 43
2.5 Модель измерений ...................................................................................................... 47
2.6 Функция измерений .................................................................................................... 48
2.7 Влияние плотности контролируемой жидкости на результаты измерений вязкости 49
2.8 Выводы по второй главе ............................................................................................. 50
Глава 3. БЕСКОНТАКТНОЕ АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ ........................................................... 53
3.1 Описание схемы и принципа работы бесконтактного аэрогидродинамического
устройства для измерений вязкости жидкостей ............................................................ 53
3
3.2 Лазерный триангуляционный детектор поверхности жидкости ............................ 56
3.2.1 Теоретический анализ вариантов реализации триангуляционного
измерения расстояния ............................................................................................ 56
3.2.2 Теоретический анализ погрешности измерения расстояния ..................... 58
3.2.3 Описание электрической принципиальной схемы детектора ................... 60
3.2.4 Результаты экспериментальных исследований детектора ........................ 62
3.3 Установки измерительных элементов на заданном расстоянии
относительно поверхности жидкости ............................................................................. 64
3.4 Варианты реализации аэрогидродинамического устройства для измерений вязкости 68
3.5 Выводы по третьей главе ........................................................................................... 75
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ВЯЗКОСТИ БЕСКОНТАКТНЫМ
АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИМ ВИСКОЗИМЕТРОМ .............................................. 76
4.1 Экспериментальные исследования чувствительности вискозиметра
к влияющим величинам .................................................................................................... 76
4.2 Исследование чувствительности вискозиметра к параметрам P и x0 .................... 77
4.3 Исследование влияния точности расположения устройства
над поверхностью жидкости на результаты измерений ................................................ 80
4.4 Исследование влияния температуры окружающей среды на результаты измерений 82
4.5 Исследование влияния углов наклона вискозиметра на результаты измерений 83
4.6 Исследование влияния размеров сосуда с жидкостью на результаты измерений 85
4.7 Теоретическая оценка погрешности бесконтактного
аэрогидродинамического вискозиметра ......................................................................... 90
4.8 Экспериментальное определение погрешности бесконтактного
аэрогидродинамического вискозиметра ......................................................................... 92
4.8.1 Применение аттестованных стандартных образцов вязкости жидкостей 92
4.8.2 Компенсация переходного процесса при открытии
электромагнитного клапана ................................................................................... 93
4.8.3 Аппроксимация моделей измерений ........................................................... 94
4.8.4 Экспериментальное определение погрешности измерений ...................... 96
4.9 Выводы по четвертой главе ....................................................................................... 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................................................. 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................................................. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения и патент на полезную модель .......................................... 117
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Зависимости вязкости жидкостей от температуры .................................... 122
