Rheonics Senzory typu SR jsou inline přístroje pro měření viskozity a hustoty kapaliny v reálném čase, jakož i teploty a odvození z těchto hodnot. Rheonics nabízí procesní viskozimetr SRV pro měření viskozity a inline hustoměr SRD pro hodnoty hustoty a viskozity kapaliny. Obě senzorové sondy jsou kompaktní, lehké a hermeticky uzavřené, díky čemuž jsou vhodné pro všechny průmyslové procesy zahrnující kapaliny.

Senzory SRV i SRD jsou založeny na technologii vyváženého torzního rezonátoru (BTR). Oba senzory měří a vydávají měření viskozity tekutiny, se kterou jsou v kontaktu. Pro newtonské kapaliny získáte stejnou viskozitu bez ohledu na použitý nástroj. U nenewtonských kapalin tomu tak není a různé přístroje měří různé hodnoty viskozity – to často není způsobeno nepřesností samotného přístroje, ale střihovou závislostí viskozity a skutečností, že různé přístroje měří různé hodnoty viskozity. smykové míry.

Kvůli této smykové závislosti viskozity pro nenewtonské kapaliny a pro umožnění určitého srovnání mezi různými viskozimetry (často mezi procesními viskozimetry, jako je SRV a laboratorními přístroji, jako je rotační viskozimetr nebo reometr), je žádoucí pochopit efektivní smykovou rychlost, při které SRV nebo SRD provádí měření. Níže uvedená analýza zmiňuje SRV, ale je stejně platná i pro SRD.

Snímací prvek snímače SRV se skládá z tyče a na jejím konci připevněné hmoty, tato tyč a hrot jsou kruhové a válcové. Druhý konec je připojen k tělu, které obsahuje měniče pro buzení a snímání.

Snímač vibruje torzně, torzní rezonátory jsou stabilnější a lépe izolované od svého mechanického prostředí. Torzní rezonátory, které jsou válcové, vibrují rovnoběžně se svými vlastními povrchy. Jsou ovlivněny smykovými silami, a proto jsou primárně citlivé spíše na disipativní síly (viskózní tlumení) než na účinky hmotnostního zatížení (také často označované jako setrvačné tlumení).

Viskozita nenewtonské kapaliny se může měnit v závislosti na smykové rychlosti, které je vystavena. To znamená, že jediná hodnota viskozity nemůže být spojena s tímto druhem kapalin ve všech stavech (např. statická, proudící různými rychlostmi). 

Laboratorní viskozimetry často umožňují uživatelům měnit smykovou rychlost nebo rychlost otáčení, při kterých se měří viskozita. Rheonics SRV a SRD mají smykovou rychlost obvykle mnohem vyšší než u laboratorních přístrojů a uživatelé ji nemohou změnit.

Je možné mít kvalitativní představu o rozsahu smyku očekávaného pro snímače viskozity SRV a výpočty jsou uvedeny v tomto článku. To pomáhá kvalifikovat (a do určité míry kvantifikovat) podmínky, při kterých se měří viskozita, a korelovat naměřené hodnoty s jinými přístroji.

Skutečné korelace mezi měřením viskozity typu SR ve smyku a jinými laboratorními přístroji jsou však většinou empirické a nemusí splňovat kvalitativní odhad. Odhadovaná smyková rychlost nemusí přesně odpovídat hodnotě viskozity z reometru. Zvažte to Rheonics senzory jsou zařízení pro řízení procesu více než jen senzor viskozity s důrazem na extrémně vysokou opakovatelnost a reprodukovatelnost měření s bezkonkurenčním rozlišením (často 10-100x vyšším než laboratorní přístroje).

Pro odhad smyku jsou nejdůležitější dva parametry, kterými jsou amplituda rychlosti a tloušťka mezní vrstvy. Je nutné vypočítat následující parametry.
Smykové napětí je dáno:

Rovnice 1: Smykové napětí.

Pro newtonovskou tekutinu je η materiálová konstanta charakteristiky tekutiny, ∂v/∂x je smyková rychlost v tekutině Aplikováním Navier-Stokesových rovnic, řešením za periodických, jednoosých podmínek, je řešení amplitudy rychlosti:

Rovnice 2: Amplituda rychlosti

Kde:

• x: vzdálenost od stěny senzoru
• V: amplituda rychlosti na povrchu senzoru, R je poloměr hrotu
• δ: je tloušťka mezní vrstvy
• i: je druhá odmocnina z -1

Jedno tloušťka mezní vrstvy lze nalézt pomocí rovnice:

Rovnice 2: Tloušťka hraniční vrstvy

• η: dynamická viskozita
• ω: úhlová frekvence
• ρ: hustota kapaliny

S ohledem na to, že na x=2 rychlost klesne na 13 % hodnoty na povrchu snímače. Smyková rychlost γ=∂v(0)/∂x na povrchu senzoru (x=0) následuje:

Rovnice 4: Smyková rychlost

Kde je amplituda rychlosti V(R) (5) dána vztahem:

 Rovnice 5: Amplituda rychlosti

• R: Vzdálenost od osy vibrací k povrchu snímače
• φ: Amplituda úhlové vibrace.

Hrot z SRV provádí sinusovou rotační vibraci φ kolem své osy symetrie.

 Rovnice 5: Sinusové rotační vibrace

Pro SRV je rychlost V(R) přibližně 50 mm/s a frekvence je 7500 Hz → ω=2π x 7500

Parametr V(R) je nezávislá na viskozitě, ale na tloušťce mezní vrstvy tekutiny δ zvyšuje. Následující graf ukazuje chování smykové rychlosti vs. viskozita a ukazuje změny smykové rychlosti jak s viskozitou, tak s hustotou zkoumané tekutiny.