Rheonics A Type-SR érzékelők olyan beépített műszerek, amelyek a folyadék valós idejű viszkozitását és sűrűségét, valamint a hőmérsékletet és ezen értékek származékait mérik. Rheonics Az SRV technológiai viszkozimétert kínálja a viszkozitás mérésére, az SRD inline sűrűségmérőt pedig a folyadék sűrűségének és viszkozitási értékeinek mérésére. Mindkét érzékelőszonda kompakt, könnyű és hermetikusan zárt, így alkalmas minden folyadékot érintő ipari folyamathoz.

Mind az SRV, mind az SRD érzékelők kiegyensúlyozott torziós rezonátor (BTR) technológián alapulnak. Mindkét érzékelő méri és kiadja annak a folyadéknak a viszkozitását, amellyel érintkezik. A newtoni folyadékok esetében ugyanazt a viszkozitást kapja, függetlenül a használt műszertől. A nem newtoni folyadékok esetében azonban ez nem így van, és a különböző műszerek különböző viszkozitásértékeket mérnek – ez gyakran nem magának a műszernek a pontatlanságából fakad, hanem a viszkozitás nyírási függéséből, valamint abból, hogy a különböző műszerek eltérően végzik a mérést. nyírási sebességek.

A nem newtoni folyadékok viszkozitásának nyírási függése miatt, valamint a különböző viszkoziméterek (gyakran az eljárási viszkoziméterek, például az SRV és a laboratóriumi műszerek, például a rotációs viszkoziméter vagy a reométer közötti) összehasonlítása érdekében szükséges megérteni az effektív nyírási sebességet, amelynél az SRV vagy SRD végzi a méréseket. Az alábbi elemzés az SRV-t említi, de ugyanúgy érvényes az SRD-re is.

Az SRV szenzor érzékelő eleme egy rúdból és a végére erősített tömegből áll, ez a rúd és a csúcs kör alakú és hengeres. A másik vége a testhez csatlakozik, amely tartalmazza a gerjesztést és az érzékelést szolgáló átalakítókat.

Az érzékelő torzióban rezeg, a torziós rezonátorok stabilabbak és jobban elszigetelődnek mechanikai környezetüktől. A hengeres torziós rezonátorok a saját felületükkel párhuzamosan rezegnek. Nyíróerők befolyásolják őket, ezért elsősorban a disszipatív erőkre (viszkózus csillapítás) érzékenyek, nem pedig a tömegterhelésre (ezt gyakran inerciális csillapításnak is nevezik).

A nem newtoni folyadék viszkozitása változhat attól függően, hogy milyen nyírási sebességnek van kitéve. Ez azt jelenti, hogy egyetlen viszkozitási érték nem társítható az ilyen típusú folyadékokhoz minden állapotban (pl. statikus, különböző sebességgel áramló). 

A laboratóriumi viszkoziméterek gyakran lehetővé teszik a felhasználók számára a nyírási sebesség vagy a forgási sebesség megváltoztatását, amelynél a viszkozitást mérik. Rheonics Az SRV és SRD nyírási sebessége általában sokkal magasabb, mint a laboratóriumi műszereké, és a felhasználók nem tudják megváltoztatni.

Lehetőség van minőségi elképzelésre az SRV viszkozitásérzékelők várható nyírási tartományáról, és a számításokat ebben a cikkben mutatjuk be. Ez segít minősíteni (és bizonyos mértékig számszerűsíteni) azokat a feltételeket, amelyeknél a viszkozitást mérik, és korrelálni a leolvasásokat más műszerekkel.

A Type-SR viszkozitásmérések nyírása és más laboratóriumi műszerek közötti tényleges összefüggések azonban többnyire tapasztalati jellegűek, és előfordulhat, hogy nem felelnek meg a kvalitatív becslésnek. A becsült nyírási sebesség nem feltétlenül egyezik meg a reométer viszkozitási értékével. Gondold ezt meg Rheonics Az érzékelők folyamatvezérlő eszközök, nem csupán viszkozitásérzékelők, amelyek a rendkívül nagy ismételhetőségre és a mérések páratlan felbontású reprodukálhatóságára helyezik a hangsúlyt (gyakran 10-100-szor nagyobb, mint a laboratóriumi műszerek).

A nyírási becsléshez két paraméter a legfontosabb, ezek a sebességamplitúdó és a határréteg vastagsága. A következő paramétereket kell kiszámítani.
A nyírófeszültséget a következő képlet adja meg:

1. egyenlet: Nyírófeszültség.

Newtoni folyadék esetén η a folyadékra jellemző anyagállandó, ∂v/∂x a nyírási sebesség a folyadékban. A Navier-Stokes egyenleteket alkalmazva, periodikus, egytengelyű körülmények között megoldva a sebesség amplitúdójának megoldása a következő:

2. egyenlet: Sebességamplitúdó

Newtoni folyadék esetén η a folyadékra jellemző anyagállandó, ∂v/∂x a nyírási sebesség a folyadékban. A Navier-Stokes egyenleteket alkalmazva, periodikus, egytengelyű körülmények között megoldva a sebesség amplitúdójának megoldása a következő:

• x: távolság az érzékelő falától
• V: sebességamplitúdó az érzékelő felületén, R a csúcs sugara
• δ: a határréteg vastagsága
• i: négyzetgyöke -1

A határréteg vastagsága a következő egyenlettel található:

2. egyenlet: Határréteg vastagsága

• η: dinamikus viszkozitás
• ω: szögfrekvencia
• ρ: folyadék sűrűsége

Figyelembe véve, hogy at x=2δ a sebesség az érzékelő felületén mért érték 13%-ára csökken. A nyírási sebesség γ=∂v(0)/∂x az érzékelő felületén (x=0) a következő:

4. egyenlet: Nyírási sebesség

Ahol a V(R) (5) sebességamplitúdót a következő képlet adja:

 5. egyenlet: Sebességamplitúdó

• R: Távolság a vibrációs tengely és az érzékelő felülete között
• φ: Szögrezgés amplitúdója.

Az SRV csúcsa szinuszos forgási rezgést hajt végre φ szimmetriatengelye körül.

 5. egyenlet: Szinuszos forgási vibráció

Az SRV esetében a V(R) sebesség körülbelül 50 mm/s, a frekvencia pedig 7500 Hz → ω=2π x 7500

A paraméter V(R) független a viszkozitástól, hanem a folyadék határrétegvastagságától δ növeli. A következő grafikon a nyírási sebesség és a viszkozitás viselkedését mutatja be, és a nyírási sebesség változását mutatja a vizsgált folyadék viszkozitása és sűrűsége függvényében.