Принцип измерения

 

Электромагнитный вискозиметр вращения снабжен двумя магнитами. Они закреплены на роторе, создавая вращающееся магнитное поле. Данное поле на графике показано оранжевыми стрелками. Образец (3) помещается в маленькую пробирку (2) с гладким закругленным дном. Пробирка закрыта для предотвращения испарения образца. Внутри пробирки находится алюминиевая сфера (4). Пробирка расположена внутри термостатируемой камеры (1) так, чтобы сфера находилось по центру между двумя магнитами.

Вращающееся магнитное поле наводит в сфере вихревые токи Фуко. Лоренцевское взаимодействие между магнитным полем и токами Фуко в сфере приводит к появлению крутящего момента, вращающего сферу. Скорость вращения сферы зависит от скорости вращения магнитного поля, величины магнитного поля и вязкости среды (образца), окружающей сферу.  Вращение сферы отслеживается с помощью видеокамеры (5), расположенной под пробиркой. Скорость вращения сферы рассчитывается с помощью двумерной автокорреляции изображений с камеры. Таким образом, скорость вращения надёжно определяется даже для темных или мутных образцов, поскольку слой образца между дном пробирки и сферой очень тонок.

Крутящий момент, приложенный к сфере, пропорционален разнице угловых скоростей магнитного поля ΩB и сферы ΩS. Таким образом, существует линейное соотношение между (ΩB - ΩS)/ΩS и вязкостью жидкости.

Известно, что момент сопротивления вращению сферы на плоской поверхности в жидкости пропорционален объему сферы и вязкости жидкости, плюс момент сопротивления, вызванный трением между сферой и поверхностью. Таким образом, можно рассчитать вязкость образца из двух угловых скоростей, если

  • крутящий момент, связанный с трением, относительно мал по сравнению с крутящим моментом сопротивления вращению, вызванным вязкостью образца. 

  • Также необходимо, чтобы крутящий момент вязкого сопротивления позволял сфере вращаться с достаточной скоростью.

Два данных критерия определяют диапазон измерения вискозиметра EMS, составляющий от 0.3 до 1 000 000 мПа·с.

Principle of EMS viscometer