Торзионная нить
Cтраница 3
При отклонении коромысла от исходного положения равновесия на определенный угол луч света, отраженный от зеркальца 8, попадает на фотоэлемент. Шаговый мотор закручивает торзионную нить, на середине которой закреплен рычаг 12, связанный с коромыслом. При закручивании нити возникает момент, передаваемый на коромысло и возвращающий его к исходному положению равновесия, в результате чего луч света сходит с фотоэлемента и работа шагового мотора прекращается. Одновременно шаговый мотор приводит в движение перо самописца, подвигая его на 0 8 мм за каждый шаг. Срабатывание шагового мотора происходит при изменении нагрузки на 2 мг при ширине ленточной диаграммы 250 мм, что позволяет автоматически регистрировать изменения нагрузки на 500 мг. Из этого расчета определяется концентрация взвеси. [31]
Коромысловые весы с торзионной нитью, описанные выше, имеют один существенный недостаток, заключающийся в том, что торзионная нить несет на себе коромысло, взвешиваемое вещество и противовес. Это приводит к очень большим напряжениям в нити и требует весьма большой осторожности от оператора при работе с ними. В связи с этим авторы конструкций стремились предельно облегчить коромысло, что, в свою очередь, приводило к уменьшению его жесткости, а следовательно, и к изменению чувствительности с изменением нагрузки. Это же приводит к тому, что предельные нагрузки весов весьма невелики, а поэтому невелика и относительная чувствительность. Поэтому дальнейшее развитие весов пошло по пути разделения функций торзионной нити и системы подвеса коромысла, что позволило при прежних размерах торзионной нити существенно увеличить нагрузку весов и увеличить жесткость коромысла. [32]
Однако есть еще одна возможность использования торзионной нити для уравновешивания весов. Для этого следует применить отдельную торзионную нить, не несущую коромысло. Проверим, что дает такое решение нашей задачи. [33]
Одними из первых вакуумных микровесов, предназначенных для адсорбционных исследований, были весы Донау [43], разработанные на основании первой модели Нернста. Они состоят из кварцевого коромысла, подвешенного на торзионной нити. Классическим примером использования вакуумных микровесов для изучения адсорбционных измерений было выполненное Бар-ретом, Берни и Коином [44] исследование адсорбции паров воды на поверхностях кремнезема. [34]
Такого же типа весы были построены Коленковым и Цицевичем [225] для измерения магнитной восприимчивости вещества в слабых магнитных полях. Коромысло сделано из кварцевых палочек и подвешено на кварцевой торзионной нити. Подвески грузов, как и у весов Гульбранзена, торзионные. Датчик положения коромысла емкостный. Эта же система служит и для уравновешивания весов и их демпфирования. Авторы считают возможным применять весы для исследования ядерного магнитного резонанса. В настоящей работе рассмотрена теория электростатического уравновешивания и демпфирования. [35]
Васт [74] в своих регистрирующих весах для коррозионных исследований в атмосфере газов использовал для расширения диапазона взвешивания метод наложения рейтера. В этих весах кварцевое неравноплечее коромысло, подвешенное на длинной торзионной нити из нержавеющей стали, помещено в сложную стеклянную оболочку, собираемую на шлифах. Запись отклонения коромысла велась фотографически на фотобумаге шириной 250 мм. [36]
В отличие от весов Кирка и др. авторы применили более длинную и прочную торзионную нить, выдерживающую закручивание на 23 оборота, что соответствовало изменению массы 0 7 мг. Столь высокая прочность получена при применении особо чистого кварца. Закручивание нити велось при помощи редуктора, как и в весах Даусона и Листера. [37]
Простота конструкции, отличная воспроизводимость показаний и широкий диапазон взвешивания, обеспечиваемый торзионной системой уравновешивания весов, доходящий до пяти порядков и больше, привел к широкому распространению этой системы в весовой технике. Однако громоздкость системы и сложность передачи в вакуум вращения к торзионной нити препятствует ее применению в вакуумных весах. Устройство таких систем следующее. Одна из ветвей торзионной нити, на которой подвешивается коромысло, соединяется с механизмом, позволяющим закручивать эту нить и измерять угол ее закручивания. В чувствительных весах с широким диапазоном взвешивания углы закручивания составляют тысячи градусов; поэтому отсчетные системы, кроме обычных лимбов с делениями верньерами и нониусами, имеют также и счетчики целых оборотов нити. Верньеры обычно делаются в виде безлюфтового червячного привода к основному отсчетному лимбу. Точность отсчета углов в этом случае доходит до 1 мин. [38]
 |
Весы Нернста и Ризенфельда.| Схема весов Донау. [39] |
Величину нагрузки авторы не указывают. Сомов и Жуковская [16] сделали для се-диментационного анализа весы из стали с торзионной нитью диаметром 0 392 мм и длиной 48 см. Противовесом служил латунный груз, который можно было передвигать по удлиненному плечу коромысла. [40]
Торзионные весы с вертикальной торзионной нитью, называемые весами Ренкина [56, 57], Кюри - Шенево или магнитными весами применяются главным образом для исследования магнитных свойств материалов и используются как в нулевом методе взвешивания, так и по отклонению. Исследуемый образец помещается на конец коромысла, которое, в свою очередь, подвешено на торзионной нити, закрепленной в своей верхней части. Отклонение образца в магнитном поле вызывает поворот коромысла и закручивание нити, величина деформации которой измеряется оптическим устройством при помощи зеркала, закрепленного на коромысле или торзионной нити. При работе нулевым методом верхний закрепленный конец нити соединяется с поворотным механизмом, снабженным определения угла поворота. При отклонении коромысла от нулевого положения, что фиксируется зеркалом, нить при помощи поворотного устройства закручивают в обратную сторону до установления коромысла в прежнем положении. Чувствительность таких весов может определяться расчетным путем [58], причем точность расчета будет ограничиваться лишь точностью определения размеров нити и ошибкой в величине значения модуля жесткости, принятого в расчетах. [41]
Коромысловые весы с торзионной нитью, описанные выше, имеют один существенный недостаток, заключающийся в том, что торзионная нить несет на себе коромысло, взвешиваемое вещество и противовес. Это приводит к очень большим напряжениям в нити и требует весьма большой осторожности от оператора при работе с ними. В связи с этим авторы конструкций стремились предельно облегчить коромысло, что, в свою очередь, приводило к уменьшению его жесткости, а следовательно, и к изменению чувствительности с изменением нагрузки. Это же приводит к тому, что предельные нагрузки весов весьма невелики, а поэтому невелика и относительная чувствительность. Поэтому дальнейшее развитие весов пошло по пути разделения функций торзионной нити и системы подвеса коромысла, что позволило при прежних размерах торзионной нити существенно увеличить нагрузку весов и увеличить жесткость коромысла. [42]
 |
Седиментационные весы Стародубцева. [43] |
В этой конструкции коромысло, отклонившееся от равновесного положения под действием массы исследуемого образца, возвращается в исходное положение при помощи закручивания торзионной нити вращением лимба. Угол закручивания торзионной нити, пропорциональный массе взвешиваемого вещества, отсчитывается по шкале лимба. Весы не предназначены для вакуумных работ; металло-стеклян-ный кожух служит лишь для защиты их от внешних воздействий. [44]
В дальнейшем Гульбранзен и Эндрю [38] построили весы такого же типа, но цельнометаллические. Коромысло весов, изготовленное из инвара, весит 46 г и имеет длину 145 мм. Торзионная нить вольфрамовая из проволоки диаметром 75 мк. [45]
Страницы: 1 2 3 4 5