Измерительные цепи термопар

Наиболее простым вариантом построения термометра является включение в цепь термопары магнитоэлектрического милливольтметра. В этом случае не требуется источник питания. Из-за нелинейности градуированной характеристики температуры шкала милливольтметра также будет нелинейной. Поскольку входное сопротивление магнитоэлектрических милливольтметров мало, то значительная погрешность возникает из-за его шунтиркющего действия. Эту погрешность можно практически полностью устранить, применив электронный милливольтметр с большим входным сопротивлением, обычно превышающим 10 Мом.

Пример: Пусть термопарой Tx измерена температура 100°С. Сопротивление термопары вместе с удленительными электродами составляет R_Т =1 Ом, а входное сопротивление милливольтметра Rвх=100 Ом. Измеренное напряжение

U=E_TRвх / (Rвх+R_T)=4·10^-3·100/101=3,96 мВ отличается от Е_Т, потому что сопротивление R_Т с Rвх образуют делитель, с коэффициентом деления Rвх / (Rвх+R_T).

Чтобы конечное значение шкалы вольтметра, проградуированного в температуре, соответствовало бы 100°С необходимо, чтобы конечное деление шкалы, выраженное в вольтах, соответствовало бы 3,96 мВ.

Для работы с термопарами выпускают милливольтметры, называемые пирометрическими, при градуировке шкалы которых учтено влияние R _Т.

Введение поправки на температуру свободных концов в автоматизированных системах осуществляется программным методом после преобразования термоЭДС и температуры в цифровых сигналах. В более простых системах применяют аналоговые устройства введения поправки. Для этого последовательно с термопарой вводят корректирующее напряжение, которое компенсирует изменение термоЭДС за счёт непостоянства температуры точек соединения удлинительных электродов и соединительных проводков.

О дна из схем компенсации содержит мост, представляющий собой электрический нерав6овесный мост с постоянными манганиновыми резисторами R1,R2,R3 и медным резистором Rм. Диагональ a в питания моста подключена к стабилизированному источнику питания ИПС через нагрузочное сопротивление R_Н, предназначенное для изменения напряжения питания моста при переходе к преобразователям с различной градуировкой.

Измерительная диагональ cd моста включена в разрыв между удлиняющим термоэлектродным проводом F и соединительным проводом С. При температуре свободных концов t₀=0 °C мост находится в равновесии, то есть напряжение в диагонали cd равно 0. Если температура свободных концов, например, выросла и стала t₀`, то сопротивление резистора R<sub>M</sub>, расположенного рядом с концами удлинительных проводов F и D, также вырастет, в результате чего в диагонали появиться напряжение И<sub>cd</sub>. Это возникшее напряжение компенсирует недостающую термоЭДС на значение поправки, то есть И<sub>cd</sub>=Е<sub>АВ</sub> (t<sub>0</sub>`t₀), таким образом, на входе измерительного прибора Е_АВ (t₀`t₀)+ И_cd= Е_АВ (tt₀). Погрешность выпускаемых компенсирующих мостов для ТЭП стандартных градуировок при изменении температуры t₀ в пределах 0-50 °С составляет +-3 °С.

По мере увеличения температуры концентрация носителей зарядов (электронов в металлах) увеличивается. Электроны из области с большей концентрацией диффундируют в область с меньшей концентрацией, т.е. от горячего конца к холодному. В результате горячий конец заряжается поло­жительно, а холодный - отрицательно, т.е. возникает термоЭДС Томсона. Ее значение для проводника А равно

где - коэффициент Томсона, зависящий от свойств проводника.

Если замкнутая цепь составлена из однородных проводников А и В, то в ветви возникают одинаковые по значению и противоположные по знаку термоЭДС Томсона, которые уравновешивают друг друга. Если же цепь об­разована разнородными проводниками, то и в цепи возникает разно­стная термоЭДС Томсона

зависящая от разности температур (Т₁ - Т₀).

Датчики на основе р-п переходов

Свойства р-п переходов имеют ярко выраженную температурную зависимость, поэтому транзисторы и диоды широко применяются в температурных измерениях. Как известно, ток р-п перехода

I= I₀e^-B/T (e^qu/(kt)-1), где

I₀ – ток насыщения;

U – падение напряжения на переходе;

T – абсолютная температура;

q = 1,6 ·10^-19 Кл – заряд электрона;

k = 1,38 ·10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана.

При комнатной температуре (Т=300 К) значение kT/q  26 мВ. Если используется прямой участок вольтамперной характеристики (U>0), то при U>0,1 B значение qU/(kT) > 4, следовательно, e^qu/(kt) > 1 и ток

I_ПР = I₀e^-B/T· e^qu/(kt)

На обратном участке (U<0) ток I_обр = I₀e^-B/T. Таким образом, оба тока зависят от темпратуры. Обратный ток с ростом температуры увеличивается по экспоненциальному закону.

Обычно, при измерениях используют не диоды, а э**терный переход транзистора, коллектор которого соединяют с базой. Из-за нелинейной зависимости I_обр (Т) и небольшого динамического диапазона измерение температуры по обратному току не получило распространения. Более удобным оказался режим измерений по прямому току. Напряжение на открытом р-п переходе уменьшается по линейному закону с уменьшением температуры.

U=(kT ln( I/I₀ )+kB) / q .

Средняя чувствительность dU / dT  1,5 смВ/K, что на два порядка превышает аналогичный параметр термопар.

Диоды и транзисторы могут работать в широком диапазоне температур от – 200 °С до 500 °С. Погрешность приборов для узкого диапазона температур (0...100)°С не превышает 1 °С. Низкая стоимость диодов и транзисторов, их малые габариты и высокая чувствительность делают метод измерения температуры с помощью датчиков, основанных на их применении, весьма перспективными. Промышленность выпускает микросхемы для температурных измерений и цифровые термометры с такими датчиками.

Позисторы как датчики температуры

Существуют материалы, у которых сопротивление резко меняется в узких диапазонах температур, близких к температуре фазового перехода. Терморезисторы их таких материалов с положительными ТКС называют позисторами. Они выполняются а основе полупроводниковых твердых растворов.

Сопротивление позистора зависит от двух параметров: температуры Т и приложенного напряжения питания Ип. Примерная температурная зависимость позистора СТБ-1Б-1Rп (Тп)

Заметим, что Тп -температура позистора, несколько превышающая температуру среды за счет его нагрева протекающим током. Для данного позистора в диапазоне температур (60...90) °С ТКС лежит в пределах (0,1...0,2) К^-1, на порядок превышая ТКС термистора и на два порядка - ТКС терморезисторов из металлов. Существуют позисторы с повышенным ТКС в области более низких температур и пригодные для медицинских термометров.

Кроме того, позисторы используются для стабилизации их же температуры при изменениях температуры кварцевых резонаторов. Поясним механизм термостабилизации позистора.

Е сли позистор питают постоянным напряжением U, то выделяющаяся на нем мощность Pn= U²/Rn (Tn, U). С ростом температуры позистора резко увеличивается его сопротивление Rn и, следовательно, уменьшается мощность Pn (рис. ). Выделяющаяся мощность рассеивается в окружающую среду.

Рассеивающуюся мощность можно определить как Pp= (Tn-Tср) / Rт, где

Тср - температура среды;

Rт - тепловое сопротивление.

Рассеивающаяся мощность линейно зависит о разности (Tn-Tср).

На рисунке показаны две такие зависимости, построенные для двух значений температур среды Тср₁ и Тср₂:

Рр₁= (Тn-Тср₁)/Rт и Рр₂ = (Тn-Тср₂)/Rт.

Эти зависимости - параллельные прямые линии, отстоящие друг от друга на (Тср₁-Тср₂). Точки пересечения линий с зависимостью Рn (Тn) отвечают условию стационарного режима

Рn (Тn)= Рр(Тn-Тср)/Rт.

Стационарным ражимам соответствуют температуры позистора Тn₁ и Тn₂.

Поскольку крутизна ∆Рn/∆Тn намного превышает крутизну ∆Рр/∆Тn , то (Тn₂-Tn₁) < (Тср₂-Тср₁). Следовательно, изменение температуры позистора оказывается меньше изменений температуры среды. Степень стабилизации температуры (Тср₂-Тср₁) / (Тn₂-Tn₁) составляет около десяти.

Датчики на основе кварцевых резонаторов.

Кварцевые резонаторы с объемными волнами представляют собой механический вибратор в виде элемента правильной формы,причем чаще всего используют пластины в форме прямоугольного параллелепидеда.Элемент выполняют из пьезоэлектрика,в качестве которого чаще всего используют кварц.Иногда применяют ниобат лития,титонат – цирконат свинца и другие материалы.Для связи с энергетической цепью на пьезоэлемент наносят металические электроды. Если к электродам подвести переменное напряжение, то в силу обратного пьезоэффекта возбуждаются механические колебания элемента,которые достигают максимального значения при частоте сигнала ,равной частоте механического резонанса. Поэтому такое устройство называют кварцевым резонатором.

В зависимости от конфигурации резонатора используют разные виды механических колебаний. Например, колебания сдвига по толщине пластины или изгиба стержня по длине, ширине.

На рисунке сплошной линией показано положение элемента при статическом растоянии,а штриховой- при максимальном отклонении от него.

Воздействующая на отклоненную от положения равновесия массу сила при колебаниях сдвига по толщине может на несколько порядков превышать силу при колебаниях изгиба. Поэтому резонаторы с колебаниями сдвига по толщине используют на частотах более высоких, чем в случае колебаний изгиба. В настоящее время для электронных часов сотнями миллионов штук в год выпускаются резонаторы на частоту 32768 Гц в форме камертона, в которых стержни испытывают колебания изгиба.

Среди разнообразных конструкций кварцевых резонаторов наилучшие параметры имеют резонаторы с колебаниями сдвига по толщине, которые и получили наибольшее распространение. В дальнейшем рассмотрении было ограничено резонаторами такого типа.

Как правило, резоонатор представляет собой тонкую кварцевую пластину 1, на которую н анесены металлические электроды 2. К электродам паййкой прикрепленны отрезки провода 3, предназначенные для * резонатора. Так для этой цели часто используют стекляную колбу пальчиковой лампы, существуют также металические и керамические экраны разной формы.

Присоединение элементов кремния к резонатору приводит к увеличению потерь и уменьшению добротности колебательной системы. Для уменьшения потерь прибегают к различным конструктивным решениям. Если используются здвиговые колебания, то потери уменьшаются за счет эффекта локализации энергии в близи электродов. Сущность процесса локализации заключается в следующем: всю пластину можно рассматривать как аккустический волновод,по которому возбужденные в области между электродами аккустические колебания распространяются к периферии пластины. Для волновода существует критическая частота f_кр. Колебания с частотами ниже критической уменьшаются по амплитуде по мере удаления от области их возбуждения, при этом энергия не рассеивается, то есть потери отсутствуют. Следовательно, эффективное распространение аккустических волн с частотой f<f_кр нереализуемо.

Значение критической частоты зависит от толщины аккустического волновода: чем больше его толщина, тем ниже критическая частота. Поэтому в области расположения электродов критическая чатота f_кр оказывается ниже, чем ее значение fкрс для свободной пластины. Таким образом, если частота f колебаний удовлетворяет условию f> f_крэ, то в области расположение электродов колебания будут свободно распространяться. Если же f< fкрс, то колебания в области свободной пластины распространяться не будут. Таким образом, условия локализации: f_крэ<f< f_крс. Иногда для надежного выполнения этого условия применяют резонаторы в виде двояковыпуклой линзы.

Свойства резонатора зависят от его ориентации относительно кристаллографических осей кварцевого кристалла. Различные ориентации называют средами и обозначают буквами латинского алфавита. Резонансные частоты кварцевых резонаторов сдвиговых волн зависят от толщины h резонатора. Так для АТ-среды кристалла f_р=1,77/h _МГц, где толщина выражена в миллиметрах. Частоты для других срезов имеют близкие значения. Поэтому увеличения частоты можно достигать уменьшая h. Однако, из-за уменьшения механической прочности толщина не должна быть меньше 0,1мм. Увеличивают частоту и посредством возбуждения колебаний на обертонах. При этом на расстоянии h укладывается не одна полуволна, а нечетное их число. Такой режим позволяет строить резонаторы с частотой до сотен мегагерц. Схема замещения кварцевого резонатора на частотах, близких к частоте механического резонатора, показана на рисунке.

Емкость С₀ характеризует межэлектродную емкость, а параметры Lк,Ск и rк зависят от механических свойств резонатора. АЧХ такой цепи показана на рисунке.

Частота последовательного резонанса определяется соотношением:

f_пос=1/2(Lк Ск) и совпадает с частотой кварцевого резонатора.

Частота параллельного резонанса равна f_пар=1/2(Lк Ск(C₀/(Ск+ C₀)))

Для резонаторов р резонантной частотой порядка единиц мегагерц С₀ имеет порядок 10пФ, Ск- примерно на несколько порядков меньше, поэтому частоты fпос и f пар различаются очень мало.

Добротность кварцевых резонаторов зависит от потерь, имеющих ка механическую, так и диэлектрическую природу. У кварца диэлектрические потери принебрежительно малы, их приходится учитывать лишь при использовании инфокерамики. Основными источниками механических потерь являются потери на аккустическое излучение, внутреннее и наружное трение, связанное колебание в пъезоэлементе.

Потери на аккустичекое излучение в окружающую среду уменьшают постредством помещения резонатора в вакуумный баллон. Излучение через элементы крепления уменьшают конструктивными методами, например, использованием специальных отражателей, возвращающих энергию в резанатор. Потери на внутреннее трение возникают на поверхности кристалла и обусловлены недостаточной частотой обработки поверхности, ее загрязнением, а также в элементах крепления. Добротность кварцевых резонаторов обычно сотавляет величину (10⁴...10⁵).

Основное назначение кварцевых резонаторов- стабилизация частоты высокостабильных генераторов и создание узкополосных ****ров. Кроме того, их используют как датчики физических величин, которые влияют на параметры резонаторов. Обычно в качестве информативного параметра используют частоту автоколебаний генератора, построенного на резонаторе. Измеряемый параметр, воздействуя на резонатор, вызывает изменения его резонансной частоты.

Для повышения стабильности генераторов применяют два основных метода: термостатирование и термокомпенсацию. В первом случае резонатор помещают в термостат, иногда двойной, обеспечивающий постоянство температуры вблизи рабочей точки в пределах до 0,01°С. Промышленность выпускает резонаторы-термостаты, у которых в единой конструкции в стеклянном баллоне объединены резонатор, нагреватель и датчик температуры.

Различают кратковременную б_к и долговременную б_д относительную нестабильность частоты. Кратковременная нестабильность частоты оценивается на интервале до 100с. Она определяется шумами генератора, флуктуациями параметров компонентов схем. Для современных автогенераторов с термостатированными кварцевыми резонаторами относительная кратковременная нестабильность составляет б_к=(10^-10...10^-11) за 10с. Долговременная нестабильность, определяемая старением элементов схемы и медленным изменением параметров среды, составляет б_д=(10^-7...10^-8) за год.

Поскольку температура является дестабилизирующим фактором, оказывающим сильное влияние на частоту, то естесственно использовать датчики на кварцевых резонаторах для температурных измерений.

Температурную зависимость fр(Т) резонансной частоты кварцевого резонатора можно представить в виде степенного ряда, причем с допустимой для практики точностью достаточно удерживать три первые его члена:

Fp(T)=f₀[1+ A_n(T-T₀)ⁿ]

где Т₀ – номинальная температура, обычно 25°С;

f₀ – частота, при Т= Т_0, а коэффициенты

A_n=(1dⁿf_p(T))/(f₀n!dTⁿ)

Термочувствительность принято оценивать температурным коэффициентом частоты ТКЧ=df_p/dT или коэффициентом преобразования K_T=TKЧ· f₀.

Вычислим разрешающую способность термометра с кварцевым резонатором. Причем, разрешающая способность оценивается таким приращением температуры ∆Тр, при котором вызванное им приращение частоты ∆fр равно абсолютной кратковременной нестабильности частоты ∆к, свойственной данному генератору.

Приращение частоты генератора, вызванное изменением температуры, равно

∆fp=∆Tp·KT=∆Tp·TKЧ· f₀, ∆_K=бk·f₀ следовательно, ∆Tp=бk/ТКЧ. Положив бk=10^-10 и ТКЧ=10^-4К^-1, получим ∆Tp=10^-10/10^-4=10^-6 °C.

Погрешность измерения температуры можно оценить, взяв долговременную нестабильность б_д=10^-8. Тогда предельная погрешность получается равной

∆Tп=10^-8f₀/(10^-4·f₀)=10^-4 °C.

Таким образом, может быть получена точность, недостижимая для большинства из ранее рассмотренных методов.

В принципе, для измерения температуры могут быть использованы режимы свободных и вынужденных колебаний. Однако они не получили распространения и практически во всех термометрах используют режим, когда резонатор является частотозадающим элементом автогенератора. Обычно используют транзисторные генераторы или генераторы на логческих элементах, если требования к стабильности частоты невысоки (10^-4...10^-6).

Датчики с низкочастотными камертонными резонаторами с частотами порядка десятков кГц строят по простейшей схеме с одним резонатором (рис.), вынесенным в рабочий зонд и соединяемым с генератором линии связи. На относительно низких рабочих частотах линия связи оказывает незначительное дестабилизирующее влияние на резонатор.

Чаще всего применяют более стабильные резонаторы с комбинациями сдвига по толщине и рабочими частотами(5...30) мГц. При этом предпочтительнее оказывается схема с двумя резонаторами.

Генератор G1 является рабочим. Его резонатор или весь генератор помещают в рабочую зону. Резонатор опорного генератора G2 для повышения стабильности в условиях изменений внешней температуры на десятки градусов термостатируют или используют резонаторы-термостаты. Иногда термостатируют всю электронную схему генератора. При работе в помещениях с кондиционированиемт (18...22°С) погрешность от нестабиьности опрного генератора составляет тысячные доли градусов и к термостатированию можно не прибегать. Сигналы от генераторов G1 и G2 поступают на смеситель колебания резонансной частоты ∆f(Т)=(f1-f2), несущей информацию о температуре, выделяют с помощью фильтра нижних частот.

Кварцевые термодатчики позволяют с повышенной точностью измерять температуры в диапазоне (-250...250)°С, существенно превосходя по эксплуатационным параметрам датчики на термосопротивлениях и термопарах. Так, серийно выпускаемые термометры обеспечивают погрешность измерений температуры +-0,04 °С, а их разрешающая способность может составлять до 10^-4 °С.

Тепловая постоянная времени кварцевых резонаторов принципиально не может быть малой, так как резонатор должен находиться в газовой или вакуумной среде и не имеет непосредственного контакта с объектом измерения. Так, для резонаторов, помещенных в защитный металлический корпус диаметром 15мм, постоянная времени при погружении в воду составляет около 10с, для малогабаритного камертонного датчика в форме цилиндра диаметром 2,3 мм постоянная времени менее 0,5с. Поэтому область применения датчиков с резонаторами- точное измерение медленно меняющихся температур.

Измерение вязкости

Вязкость (внутреннее трение) - это свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление при перемещении одной их части относительно другой. Вязкость жидкости является их важнейшим свойством, определяющим их подвижность. Поэтому знание вязкости важно при расчете систем транспортировки жидкостей, свойств смазок и исследовании свойств жидкостей.

Вязкость как физическая величина.

Количественно вязкость определяют следующим образом. Пусть между двумя пластинами помещены жидкость или газ.

Н ижняя пластина неподвижна, а к верхней приложена постоянная сила F. Под действием этой силы верхняя пластина будет смещаться со скоростью V₀, увлекая при этом слой жидкости, непосредственно к ней примыкающий. Молекулы этого слоя будут увлекать молекулы более удаленных от подвижной пластины слоев, причем по мере удаления от подвижной пластины скорость смещения будет уменьшаться. Слой, примыкающий к неподвижной пластине, будет неподвижен. Распределение скоростей слоев показано на рисунке. По определению вязкость

(*) = / (dV/dy) , где

=F/S –касательное направление

S – площадь слоя

dV/dy – градиент скорости слоев

В рассмотренном примере dV/dy=V₀/h

Соотношение (*) получено Ньютоном в 1687 г. и называется уравнением Ньютона. Определяемая из этого уравнения вязкость называется динамической и характеризует сопротивление жидкости (газа) смещением ее слоев. В системе СИ ее размерность Н*С/м² или Па*С. В литературе часто вязкость выражается в пуазах [Пз] (1Пз=0,1Па*С). Величина, обратная вязкости =1/ называется текучестью.

Иногда используется понятие кинематической вязкости.

ύ=/γ , где

γ - плотность жидкости или газа.

В ситеме СИ такую вязкость выражают М²/С. В литературе ее иногда выражают с стоксах [Ст] (1Ст=10⁴ м²/с).

Вязкость определяется двумя факторами: движение молекул и межмолекулярными силами. Для жидкостей преобладает второй фактор, причем с ростом температуры вязкость, как правило, падает. Характер температурной зависимости вязкости зависит от состава жидкости и имеет сложный характер.

Для жидкости простого состава часто используют формулу

=A e^В/T, где

А, В- константы,

Т-температура, K.

Увеличение вязкости с уменьшением температуры обычно резко выражено у высоковязких жидкостей, например, у битумов.

Вязкость газов с ростом температуры увеличивается, что обусловлено возрастанием средней скорости молекул и атомов. Поэтому при измерении вязкости необходимо поддержание заданной температуры газа или жидкости. Задача термостатирования усложняется, если приходится учитывать разогрев жидкости за счет работы силы F.

В качестве примера ниже приведены значения вязкости некоторых веществ при температуре 20 °C.

среда	воздух	вода	спирт	ртуть	глицерин
h,мПа·с	1,8·10-5	1·10-3	1,2·10-3	1,6·10-3	0,85

Температурная зависимость вязкости спирта имеет вид:

T, °С	-20	0	10	20	40	60	70	100
h,мПа·с	2,83	1,79	1,46	1,20	0,83	0,59	0,50	0,32

Для многих жидкостей отношение /(dV/dy) не зависит от касательного напряжения и, следовательно, вязкость постоянна. Такие жидкости называются ньютоновскими. К ним относятся жидкости простого состава (вода, спирт). В некоторых средах, например, в коллодидных растворах, пропорциональность между  и dV/dy нарушается и, следовательно, появляется зависимость вязкости от . Такие жидкости называются неньютоновскими.

Различают несколько характерных зависимостей dV/dy=(). Аномально вязкие жидкости хкрактеризуются зависимостью (а). Вязкость таких жидкостей уменьшается с ростом  (б).

Характер зависимости () может быть обусловлен ориентацией молекул жидкости в потоке, приводящей к уменьшению вязкости. Тиксотронные жидкости характеризуются зависимостью dV/dy=() с гистерезисом (в), обусловленным зависимостью вязкости от времени. При первом изметении вязкости градиенту (dV/dy)₁ соответствует напряжение ₁. Из-за структурных изменений в жидкости, например, разрушения молекул, ее вязкость со временем будет уменьшаться, и для создания такого градиента потребуется напряжение *₁<₁.

Большая часть тиксотропных жидкостей имеет границу текучести =(г). При <_F у таких жидкостей dV/dy=0,4, следовательно, г  . Пластические жидкости при малых  (g) веществе, а при  >  _F – как ньютоновские.

У некоторых жидкостей (e), начиная с некоторых значений  >  ₁, градиент скорости не возрастает. Свойство реотексии проявляется, например, при сбивании белка. Даиатанские жидкости (ж) характеризуются монотонным увеличением dV/dy с ростом . К таким жидкостям относят, например, цементный раствор.

Методы измерения вязкозти. Клоттинговый тест.

Как это следует из определения вязкозти (*), для её измерения необходимо создать контролируемое напряжение  и фиксировать значения градиента скорости dV/dy. Напряжение создают за счёт взаимодействия жидкости и перемещающегося в ней твердого тела или текущей по трубе жидкости с её стенками. Различают следующие основные методы измерений вязкости: капиллярный, с падающим телом, ротационный и вибрационный.

В капиллярном методе вязкость оценивают по скорости истечения жидкости через трубку небольшого сечения (капилляр). Метод с падающим телом основан на измерении скорости падающего шарика в жидкости. В ротационных вязкозиметрах жидкость помещена между двумя коаксиально расположенными сосудами, один из которых вращают. Вибрационный метод основан на измерении параметров колебательной системы, взаимодействующей с жидкостью.

Существуют автоматизированные методы, например, посредством клоттингового теста.

К ювета 1 с пробой 2 размещена на оси 3, вращаемой электродвигателем. Заданная температура пробы контролируется термостатом, в который помещена кювета. В кювете расположен шарик 4 из магнитного материала, который притягается к неподвижному постоянному магниту 5. До начала коагуляции определяется по отрыву шарика от магнита, который фиксируется электромагнтным или оптическим методом.

При измерении вязкости  из перечисленных методов возникают ограничения, связанные с двумя факторами: необходимостью обеспечения ламинарного течения исследуемой жидкости и влияниемвремени её релаксации. Указанные выше методы измерений вязкости основаны на предположении о ламинарном течении жидкости. Такой режим выполняется при малых скоростях её потока независимо от вида системы, по которой протекает жидкость. По мере возрастания скорости в жидкости появляются вихри, а при некоторой скорости течение становиться турбулентным. Характер течения оценивают по числу Рейнольдца. Для каждой из систем определено критическое значение Re кр, приводимое в справочниках. Если расчитанное для конкретных условий значение Re < Re кр, то течение считают ламинарным, а в противном случае турбулентным, которое неприемлемо для виспозиметров. Турбулентный режим может проявиться при неправильном расчёте виспозиметров всех типов, кроме виспозиметра с падающим телом.

Оценку влияния на измерения релаксационных процессов позволяет сделать молекулярно - кинетическая теория жидкого тела.Согласно этой теории каждая частица в течении времени “осёдлой жизни” колеблется около своего среднего положения, а затем * переходит в новое положение, сохраняя при этом колебательный режим. Эти переходы объясняют быстрое перемещение жидкости. Если внешние силы отсутствуют, то перемешивание носит случайный характер. Под действием внешних сил, длительность воздействия которых превышает среднее значение времени”осёдлой жизни” _р, то течения возникать не будут, и среда будет вести себя как твёрдое тело.

Таким образом, в зависимости от соотношения периода колебания силы и времени _р среда ведёт себя как жидкость или как твёрдое тело. В действительности оба эти свойства существуют совместно, а характер наведения среды зависит от того, какое свойство преобладает. Если _р >>1, то преобладают свойства твёрдого тела, а при _р <<1 – жидкости. Очевидно, что при строгом анализе среду следует оценивать вязкоупругими свойствами. Влияние времени релаксации может проявляться при больших частотах воздействующей силы в ультразвуковом методе измерений вязкости.