Усовершенствованный вибротермодатчик камертонного типа

Полезная модель относится к области исследования вязкости жидкости вибрационным методом.
Жидкое ракетное топливо «гептил» относится к I классу опасности. Высокая летучесть и растворимость в органических веществах, почве и воде определяют потенциальную опасность гептила при попадании его в организм человека и окружающую среду. Оказывает токсическое действие при любых путях поступления в организм. Предлагается вибротермодатчик камертонного типа с целью исследования микроструктурных процессов в ассоциированных гептилосодержащих растворах в почве и воде.
Известен вибродатчик (RU 2535646, 20.12.2014), представляющий собой упругий элемент с магниторезистивными датчиками с двух сторон, выполненный с возможностью колебаний в существенно неоднородном поле магнита с плоскими полюсами. Вызываемое вибрацией колебание упругого элемента приводит к изменению сопротивлений магниторезисторов в противофазе, а внешние поля - к синфазному изменению сопротивлений магниторезисторов, что увеличивает чувствительность вибродатчика и расширяет возможности для выделения полезного сигнала.
Известен вибровискозиметрический датчик (RU 2491506, 11/08/2009), представляющий собой основание, причем основание и резонатор связаны с электродами, соединенными с цепью управления, через первый соединительный канал и второй соединительный канал. Цепь управления содержит схему возбуждения и схему регистрации и выполнена с возможностью управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют соответственно по существу одинаковую длительность, и в следующей последовательности: стадия возбуждения на втором соединительном канале, стадия регистрации на первом соединительном канале, стадия возбуждения на первом соединительном канале, стадия регистрации на втором соединительном канале.
У перечисленных выше аналогов отсутствует техническая возможность проведения испытаний с маловязкими жидкими средами, что является недопустимым для проведения наших исследований.
Наиболее подходящим по конструкции устройством для выявления наличия гептилосодержащих растворов в почве и воде является вибротермодатчик (RU 2419781, 22.09.2008), принятый за прототип, представляющий собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы. При этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него. Причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты. При этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом. Кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами. Недостатком прототипа являются большие шумовые сигналы и помехи по информационным каналам прибора.
Задача, на решение которой направленно заявленное техническое решение, заключается в повышении достоверности снимаемых параметров вибротермодатчика при количественном определении содержания гептила в почве и поверхностных водах.
Данная задача решается с помощью усовершенствованного вибротермодатчик камертонного типа, представляющего собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы, при этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него, причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты, при этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом, кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами, виброгаситель, состоящий из уплотнительной фторопластовой прокладки, уплотнительной фторопластовой шайбы, поджимных цилиндрические пружины, герметичный кожух, якорь тягового электромагнита, тяговый электромагнит вертикальной системы привода вибротермодатчика; герметичный кожух тягового электромагнита и упоры-ограничители.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшения шумовых сигналов и помех по информационным каналам прибора за счет создания особой конструкции.
Указанные признаки являются существенными для решения задачи предполагаемой полезной модели, т.к.:
1. Уплотнительная фторопластовая прокладка является соединительным элементом поджимных цилиндрических пружин с корпусом вибровискозиметрического датчика, обладающая изоляционными, антифрикционными и термостойкими свойствами;
2. Уплотнительные фторопластовые шайбы являются упором поджимной цилиндрической пружины якоря тягового электромагнита с герметичным кожухом;
3. Поджимные цилиндрические пружины предназначены для балансировки и поглощения передачи энергии колебаний от вибровискозиметрического датчика к герметичному кожуху;
4. Герметичный кожух - внешний текстолитовый корпус, предназначенный для защиты от внешних воздействий;
5. Якорь тягового электромагнита предназначен для передачи усилия электромагнита вертикальной системы привода вибровискозиметрического датчика;
6. Тяговый электромагнит вертикальной системы привода вибровискозиметрического датчика предназначен для создания механического усилия для снижения передачи энергии колебания от вибровискозиметрического датчика на корпус аппаратно-программного комплекса определения содержания гептила в почве и воде;
7. Упоры-ограничители предназначены для фиксации поджимных цилиндрических пружин на фторопластовой прокладке.
Данная конструкция на основании проведенных авторами экспериментально теоретических исследований является самой оптимальной.
На фиг. 1 изображен усовершенствованный вибротермодатчик камертонного типа, представляющий собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток 1 с измерительным сферическим зондом 2, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы 3, упругими элементами 4, 5, корпуса датчика 6, винта крепления датчика к фторопластовой прокладке 7, элементом крепления штока 8, рабочим вибратором 9, компенсирующим вибратором 10, уплотнительной фторопластовой прокладкой 11, уплотнительных фторопластовых шайб 12, 13, поджимных цилиндрических пружин 14; герметичного кожуха 15; якоря тягового электромагнита 16; тягового электромагнита вертикальной системы привода вибротермодатчика 17; герметичного кожуха тягового электромагнита 18 и упор-ограничителей 19.
Внешний вид усовершенствованного вибротермодатчика камертонного типа представлен на фиг. 2
Таким образом, все признаки, указанные в формуле полезной модели, необходимы в совокупности для решения поставленной задачи полезной модели.