SU682796A1 - Устройство дл измерени сдвиговой в зкости и упругости сред - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к приборам дл  исследовани  свойств в зкоупругих сред, преимущественно крови в процессе свертывани .

Известны устройства дл  исследовани  процесса свертывани  крови, а именно, тромбоэластграфы, содержащие кювету дл  исследуемой крови, электродвигатель с механизмом дл  создани  вращательно-возвратных движений кюветы, порщень, установленный в полости кюветы и соединенный с противодействующей пружиной и схемой регистрации движени  поршн  1.

При помощи этих приборов исследуютс  некоторые комплексные показатели, косвенно св занные с величинами сдвиговой в зкости и упругости.

Известны также приборы дл  измерени  в зкости сред ротационного типа. Датчики этих приборов состо т из камеры, образованной поверхност ми двух тел вращени . Однако из тел вращени  приводитс  во вращательное движение и определ етс  момент вращени  второго тела, обусловленный в зкими силами, возникающими в исследуемом образце 2.

Недостатком подобных вискозиметров  вл етс  необходимость сравнительно больщего объема исследуемой среды, весьма

ограниченный частотный диапазон и низка  надежность.

Дл  исследовани  в широком частотном диапазоне колебаний используетс  устройство с колебательной системой, выполненной в виде камертона 3.

Однако при помощи упом нутых устройств можно исследовать только жидкие среды, при этом необходим сравнительно большой объем исследуемого вещества.

Указанные недостатки устранены в устройстве , в котором в качестве чувствительного элемента используетс  камертон, снабженный опорным устройством.

Известное устройство дл  измерени  в зкости и упругости резиноподобных полимеров имеет колебательную систему, выполненную в виде камертона, укрепленного в держателе, опорное устройство, выполненное в виде единого бруска, электромагнитный возбудитель механических колебаний камертона, соединенный с генератором непрерывных колебаний, и пьезоприемник, преобразующий механические колебани  камертона в электрические,  вл ющийс  датчиком амплитуды колебаний камертона.

Образец исследуемого вещества помещаетс  в зазоре между ножками камертона и опорным бруском. Измер етс  изменение резонансной частоты и изменение добротности колебательной системы. Этих двух измеренных величин достаточно дл  определени  сдвиговой в зкости и упругости образца . Однако это известное устройство имеет недостаточную чувствительность дл  исследовани  сдвиговой упругости и в зкости сред с малыми абсолютными значени ми этих параметров. Кроме того, измерительна  схема устройства не позвол ет исследовать среды, в которых в зкоупругие свойства быстро измен ютс  во времени, а также измер ть параметры сред при различных сдвиговых скорост х, что имеет большое значение при исследовании неньютоиовских сред. Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства дл  обеспечени  возможности измерени  в зкоупругих параметров сред с малыми абсолютными значени ми сдвиговой в зкости и упругости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  измерени  сдвиговой в зкости и упругости сред, содержащем первичный преобразователь, выполненный в виде укрепленного в держателе камертона с пассивным элементом (опорным устройством), возбудитель камертона, например электромагнитный, датчик амплитуды колебаний камертона, например пьезоэлектрический , и измерительную схему, подключенную к возбудителю и датчику амплитуды колебаний, пассивный элемент первичного преобразовател  выполнен в виде камертона. Кроме того, возможность измерени  параметров сред, свойства которых быстро измен ютс  во времени, обеспечиваетс  введением в измерительную схему генератора с элементами электрической регулировки частоты и амплитуды. Дл  измерени  в зкоупругих параметров сред (неньютоновских сред) при различных сдвиговых скорост х в измерительную схему устройства введен аттенюатор. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схематическое изображение первичного преобразовател . Устройство содержит первичный преобразователь 1, возбудитель 2 акустических колебаний, например электромагнитного типа, датчик амплитуды колебаний 3, например пьезоэлектрического типа, и измерительную схему, включающую генератор 4 синусоидального напр жени , снабженный элементами, регулирующими амплитуду и частоту выходного напр жени  (на чертежах не показаны), аттенюатор 5, линейный усилитель 6, фазовый детектор 7, снабженный усилителем разбаланса (на чертежах не показан). Сравнивающее устройство 8, снабженное источником порогового напр жени  и усилителем разбаланса ( на чертежах не показан), регистрирующее устройство 9, которое обеспечивает запись на ленте самописца временной зависимости амплитуды выходного напр жени  генератора 4, и регистрирующее устройство 10, обеспечивающее запись на ленте самописца временной зависимости частоты выходного напр жени  генератора 4. Первичный преобразователь 1 выполнен в виде укрепленного в держателе камертона И с пассивным элементом 12 (фиг. 2), который выполнен в виде камертона. Первичный преобразователь 1 соединен с возбудителем акустических колебаний 2, который подключен к выходу генератора 4, и с датчиком амплитуды колебаний 3, который через аттенюатор 5 соединен с линейным усилителем 6. Линейный усилитель 6 подключен к одному из входов фазового детектора 7, второй вход которого соединен с выходом генератора 4, а выход - с регулирующим частоту элементом генератора 4. Выход линейного усилител  6 через сравнивающее устройство соединен с регулирующим амплитуду элементом генератора 4. Один из выходов генератора 4 подключен ко входу регистрирующего устройства 9, которое обеспечивает запись на ленте самописца временной зависимости амплитуды выходного напр жени  генератора 4. Другой выход генератора подключен ко входу регистрирующего устройства 10, обеспечивающего запись на ленте самописца временной зависимости частоты выходного напр жени  генератора 4. Исследуема  среда помещена между торцами камертонов И и 12 в контакте с ними. Устройство работает следующим обраЗОМ . Предварительно вс  торцова  поверхность камертона 12 покрываетс  слоем исследуемой среды 13. Между торцами камертонов 11 и 12 устанавливаетс  фиксированный зазор очень малой величины, при этом он оказываетс  заполненным исследуемой средой. В ка.мертоне 11 с помощью электромагнита возбудитель 2 возбуждает колебани  той же частоты, что и частота напр жени  генератора 4. Торцы ножек камертона 11 при малых амплитудах колебаний перемещаютс  практически в горионтальной плоскости и при этом касают  поверхности исследуемой среды 13, наесенной на торцы ножек камертона 12 (пассивного элемента). Параметры камерона 12 выбираютс  таким образом, чтобы го собственна  резонансна  частота была иже резонансной частоты камертона 11. этом случае на частоте первого собственого резонанса камертона И пассивный лемент 12 представл ет собой чисто инерионную нагрузку. Датчик амплитуды коебаний 3 преобразует механические колеани , возникающие в камертоне 11, в

электрические. Электрический сигнал, прошедший через аттенюатор 5, усиливаетс  линейным усилителем 6 и поступает на один из входов фазового детектора 7. На второй вход фазового детектора поступает напр жение, вырабатываемое генератором 4.

В случае резонанса первичного преобразовател  напр жение датчика амплитуды колебаний 3 совпадает по фазе с напр жением генератора 4, в противном случае между этими напр жени ми существует сдвиг фаз. Фазовый детектор 7 вырабатывает напр жение, пропорциональное сдвигу фаз между входными сигналами, которое подаетс  на генератор 4 и управл ет его частотой. Изменение сдвиговой в зкости и упругости среды 3, в частности крови, в процессе свертывани , измен ет резонансную частоту колебательной системы (первичного преобразовател ), частота генератора 4 уже не соответствует резонансу механических колебаний, между входными сигналами фазового детектора 7 по вл етс  сдвиг фаз, а на выходе напр жение, пропорциональное этому сдвигу фаз, которое , воздейству  на соответствующий элемент схемы генератора, измен ет частоту генератора 4 до такого значени , при котором сдвиг фаз между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 7, практически равен нулю. Наличие исследуемой среды 13 измен ет и амплитуду колебаний ножек камертсма 11 на резонансе (а, следовательно, и величину сдвиговой скорости) и соответственно величину сигнала , прин того датчиком амплитуды колебаний 3. Дл  получени  посто нной заданной амплитуды колебаний ножек камертона 11 необходимо поддерживать посто нное значение амплитуды сигнала, прин того датчиком 3. С этой целью между линейным усилителем 6 и генератором 4 включено сравнивающее устройство 8, которое выра: батывает напр жение, пропорциональное разности напр жений: напр жени , поступающего от усилител  6 и некоторого порогового . Выходное напр жение сравнивающего устройства 8 управл ет амплитудой генератора 4, воздейству  на соответствующий элемент схемы генератора, что и позвол ет поддерживать заданную амплитуду колебаний ножек камертона 11. Дл  получени  в зкоупругих характеристик сред при различных значени х сдвиговых скоростей в схему включен амплитудный аттенюатор 5. В процессе свертывани  крови регистрирующие устройства 9 и 10 регулируют изменение резонансной частоты колебательной системы и амплитуды напр жени  генератора 4, значени  которых аналитически св заны со сдвиговой в зкостью и упругостью исследуемой среды.

Так как в зкоупругие параметры сильно завис т от температуры, первичный преобразователь необходимо термостатировать.

По сравнению с известными, предлагаемое устройство дл  измерени  сдвиговой в зкости и упругости сред, в частности крови, в ироцессе свертывани , имеет ббльщую чувствительность, что позвол ет измер ть сдвиговые в зкость и упругость сред с малыми абсолютными значени ми этих параметров.

Кроме того, устройство позвол ет автоматизировать процесс измерени  параметров , что имеет большое значение при исследовании быстропротекающих процессов.

Предложенное устройство дает возможность измер ть в зкоупругие параметры сред при различных сдвиговых скорост х, что необходимо при исследовании неньютоновских сред.

Дл  исследовани  требуетс  малый объем пробы (0,005 мл).

Claims (4)

1.Авторское свидетельство СССР № 371925, кл. G 01N 11/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 168518, кл. G 01N 11/14, 1965.

3.Авторское свидетельство СССР № 329445, кл. G 01N 11/16, 1967.

4.Hopkins L, Dynamie Shear Properties of Rubberlike Polymers, Transactions of the A SME February, 1951.

11

V,

//////////////