DE19806905C2 - Device for determining viscoelastic parameters of a solid or liquid substance - Google Patents

Device for determining viscoelastic parameters of a solid or liquid substance

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Zur Bestimmung viskoelastischer Kenngrößen, beispielsweise des komplexen Schubmoduls oder des komplexen Elastizitätsmoduls von Stoffen wie Flüssigkeiten, Gelen, Elastomeren, Thermoplasten und Duromeren können bis zu Frequenzen von ca. 1 kHz nichtresonante dynamisch-mechanische Analysegeräte (DMA-Geräte) eingesetzt werden, wie sie z. B. in der Deutschen Offenlegungsschrift DE 43 06 119 A1 beschrieben sind. Bei höheren Frequenzen können Resonatormethoden oder Methoden, die die Ausbreitung von Ultraschall beobachten, angewandt werden. So erfahren in der älteren Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 196 41 115.7 beschriebene Torsionsresonatoren durch Eintauchen in oder Ankoppeln an ein Probenmedium eine Verschiebung ihrer Resonanzfrequenz und eine Änderung ihrer Dämpfung, woraus der komplexe Schubmodul bei der Resonanzfrequenz errechnet werden kann. Derartige Torsionsresonatoren eignen sich jedoch nicht besonders gut dafür, viskoelastische Eigenschaften von Stoffen zu messen, die in Form dünner Schichten vorliegen. For the determination of viscoelastic parameters, for example the complex one Shear modulus or the complex elastic modulus of substances such as liquids, Gels, elastomers, thermoplastics and thermosets can have frequencies up to approx. 1 kHz non-resonant dynamic mechanical analysis devices (DMA devices) are used be how they z. B. described in German Offenlegungsschrift DE 43 06 119 A1 are. At higher frequencies, resonator methods or methods that can Observe the spread of ultrasound. So experienced in the older one German patent application with the file number P 196 41 115.7 Torsional resonators by immersing in or coupling to a sample medium Shift in their resonance frequency and a change in their attenuation, resulting in the complex shear modulus can be calculated at the resonance frequency. Such However, torsional resonators are not particularly well suited to viscoelastic ones Measure the properties of substances that are in the form of thin layers.  

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der viskoelastische Kenngrößen für Stoffe bestimmt werden können, die in Form einer dünnen Schicht vorliegen, wie z. B. Lack- oder Kunststoffüberzüge, und die meist erst als dünne Schicht die zu bestimmenden Eigenschaften annehmen.The invention is therefore based on the object of a device of the beginning Specify the type mentioned, with which viscoelastic parameters for substances are determined can, which are in the form of a thin layer, such as. B. paint or Plastic coatings, and usually only as a thin layer, the ones to be determined Accept properties.

Als Stand der Technik ist - wie in einer 1. Entgegenhaltung bemerkt - von Biegeschwingungen dünner Platten, die mit dem zu untersuchenden Stoff beschichtet wurden, auszugehen (U. Zorll, Materialprüfung 31 (1989) 381-384). In diesem schon länger bekannten Verfahren werden dünne Blechstreifen einseitig fest eingespannt und können berührungslos in ihren Biegeresonanzen erregt und detektiert wurden. Während letzteres vorteilhaft erscheint, führt die feste Einspannung als erzwungener Knoten zu Energieverlust durch Abstrahlung und zu reflexionsbedingten Artefakten. Eigene Versuche damit an 0,3 mm Platten mit dicken (< 100 µm) Lackschichten waren teilweise qualitativ brauchbar, versagten aber wegen der Resonatorgüte Q < 400 für das leere Blech bei Lackschichten unter 20 µm.As state of the art - as noted in a 1st document - from Bending vibrations of thin plates coated with the substance to be examined were to go out (U. Zorll, Materialprüfung 31 (1989) 381-384). In this already Long-known methods thin sheet metal strips are firmly clamped on one side and can be excited and detected without contact in their bending resonances. While the latter appears advantageous, leads to the fixed clamping as a forced knot Loss of energy due to radiation and reflection-related artifacts. Own Tests with 0.3 mm plates with thick (<100 µm) layers of paint were partial qualitatively usable, but failed due to the resonator quality Q <400 for the empty one Sheet metal with layers of paint less than 20 µm.

Als Konsequenz daraus wurde auf eine feste Einspannung der Trägerplatte verzichtet und die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst: eine dünne Platte aus einem Material mit sehr niedriger Eigendämpfung (Qi < 104) wird in einem (echten) Knoten ihrer Eigenschwingung frei aufgehängt und nur sehr schwach an Aktor- und Sensorsystem gekoppelt. Dadurch wird erreicht, daß ihr Schwingungsverhalten als Torsions- oder Biegeschwinger auch von sehr dünnen Beschichtungen (1 µm) noch deutlich beeinflußt wird und somit gut auswertbare Verschiebungen der Resonanzfrequenzen der Plattenschwingungen und zugehörige Dämpfungsänderungen erhalten werden, aus denen der dynamische Schubmodul und der dynamische Elastizitätsmodul des Beschichtungsmaterials bestimmt werden können.As a consequence, a fixed clamping of the carrier plate was dispensed with and the object was achieved by the features specified in patent claim 1: a thin plate made of a material with very low internal damping (Q i <10 4 ) is released from its natural vibration in a (real) node suspended and only very weakly coupled to the actuator and sensor system. This ensures that their vibration behavior as a torsional or bending vibrator is still significantly influenced by very thin coatings (1 µm) and thus well evaluable shifts in the resonance frequencies of the plate vibrations and associated damping changes are obtained, from which the dynamic shear modulus and the dynamic modulus of elasticity are obtained Coating material can be determined.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:Advantageous embodiments of the device according to the invention are in the Subclaims specified:

So betreffen die Patentansprüche 2 und 3 die dämpfungsarme Lagerung der Platte auf dünnen, federnden Ringen aus elastisch hartem Material, mit der eine extrem hohe Güte (Q < 1000 für die unbeschichtete Platte) sowohl für Torsions- als auch für Biegeschwingungen der Platte erreicht wird.Claims 2 and 3 relate to the low-damping mounting of the plate thin, springy rings made of elastic hard material, with an extremely high quality (Q <1000 for the uncoated plate) for both torsion and Bending vibrations of the plate is reached.

Patentanspruch 4 sieht eine Anordnung mit einer schräggestellten, rechteckigen Platte vor, die drei-Punkt-gelagert ist. Bei dieser Anordnung wird durch Verwendung von Piezo- Elementen als mechanisch elektrische Wandler und durch besonders geringe, auf die durch Ringe gebildeten Lager wirkende Gewichtskräfte eine besonders hohe Güte erreicht. Die Lagerpunkte sind dabei so angeordnet, daß sowohl Schwingungsamplituden von Torsionsschwingungen als auch solche von Biegeschwingungen der Platte von den Piezoelementen angeregt oder aufgenommen werden können. Auch die Auswertung einer gegenüber den Torsions- oder Biegeschwingungen der Platte niederfrequenten Schwingung der starren Platte gegen ihre Lagerung ist möglich und erlaubt, Gewichtsveränderungen der zu untersuchenden Schicht mit der Zeit, wie sie z. B. beim Verdampfen von Lösungsmitteln aus einer trocknenden Lackschicht auftreten können, zu erfassen.Claim 4 provides an arrangement with an oblique, rectangular plate, which is three-point mounted. In this arrangement, by using piezo Elements as mechanical-electrical transducers and due to particularly low, due to Rings formed bearings acting weight forces achieved a particularly high quality. The Bearing points are arranged so that both vibration amplitudes of Torsional vibrations as well as those of the plate's bending vibrations Piezo elements can be excited or recorded. Even the evaluation of a  compared to the torsional or bending vibrations of the plate low-frequency vibration The rigid plate against its storage is possible and allowed to change the weight layer to be examined with time, as z. B. when evaporating solvents can occur from a drying layer of paint.

Patentanspruch 5 betrifft die Ausgestaltung des den größten Teil des Plattengewichtes aufnehmenden ersten Lagers und dessen Anordnung an einem Punkt der Platte, an dem es weder deren Torsionsschwingungen noch deren Biegeschwingungen beeinflußt.Claim 5 relates to the design of most of the plate weight receiving first bearing and its arrangement at a point on the plate where it influenced neither their torsional vibrations nor their bending vibrations.

Mit der Ausgestaltung nach Patentanspruch 6 kann auf einen zusätzlich zu den beiden Piezo-Elementen vorgesehenen Aktor verzichtet werden. Die als Aktor oder Sensor arbeitenden Piezo-Elemente können so in einer Halterung gegenüber der Platte verschoben werden, daß ihr Resonanzverhalten die Plattenschwingung möglichst wenig beeinflußt.With the configuration according to claim 6, one can be added to the two Piezo elements provided actuator are dispensed with. The as an actuator or sensor working piezo elements can be moved in a holder opposite the plate that their resonance behavior influences the plate vibration as little as possible.

Eine in Patentanspruch 7 beschriebene Weiterbildung der Erfindung sieht ihre Anordnung in einer Temperierkammer vor, deren Innentemperatur nach vorgegebenen Zeitprogrammen geändert werden kann. Damit können Heiz- oder Kühlkurven der dynamischen Moduln von Beschichtungsmaterialien gemessen werden und daraus, z. B. bei Lackschichten, die Glastemperaturen sehr genau bestimmt werden. Auch der Temperatureinfluß auf das Aushärtungsverhalten, die Nachhärtung oder das Trocknen von Schichten kann untersucht werden.A further development of the invention described in claim 7 sees its arrangement in a temperature chamber, the inside temperature of which is specified Time programs can be changed. It can be used for heating or cooling curves dynamic modules of coating materials are measured and from them, e.g. B. at Lacquer layers that determine glass temperatures very precisely. Also the Influence of temperature on the curing behavior, the post-curing or the drying of Layers can be examined.

In einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 läßt sich noch zusätzlich der Einfluß von erhöhtem oder vermindertem Druck untersuchen und es lassen sich chemische Reaktionen der Oberfläche des Beschichtungsmaterials, die insbesondere bei höheren Temperaturen auftreten können, verhindern oder auch absichtlich herbeiführen.In an embodiment according to claim 8, the influence of Examine increased or reduced pressure and chemical reactions can occur the surface of the coating material, especially at higher temperatures can occur, prevent or even intentionally bring about.

Eine in Patentanspruch 9 beschriebene Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung betrifft eine zweckmäßig ausgelegte Steuer- und Auswerteschaltung, die z. B. in Verbindung mit einem PC unter Verwendung entsprechend den vorzunehmenden Berechnungen gestalteter Programme eingesetzt werden kann.An embodiment of the device according to the invention described in claim 9 relates to a suitably designed control and evaluation circuit, the z. B. in  Connect to a PC using the one to be performed Calculations of designed programs can be used.

Patentanspruch 10, schließlich, betrifft die Auswertung der niederfrequenten Schwingung der starren Platte gegen ihre Lagerung zur Bestimmung des Gewichtes der Platte. Über die zeitliche Änderung des Plattengewichtes kann z. B. das Verdampfen von Lösungsmittel aus einer trocknenden Lackschicht verfolgt werden.Claim 10, finally, relates to the evaluation of the low-frequency vibration the rigid plate against its bearing to determine the weight of the plate. About the temporal change of the plate weight can e.g. B. evaporation of solvent a drying layer of paint can be followed.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung anhand zweier Figuren eingehend beschrieben:In the following an embodiment of the device according to the invention is based two figures described in detail:

Fig. 1 zeigt einen Sockel mit Piezoelementen und Lagern für eine rechteckige, schräggestellte Platte als Probenkörper in Frontansicht. Fig. 1 shows a base with piezo elements and bearings for a rectangular, inclined plate as a specimen in front view.

Fig. 2 zeigt den Sockel mit einer darauf gelagerten Platte in einer schematisch wiedergegebenen Klimakammer in Seitenansicht. Fig. 2 shows the base with a plate mounted thereon in a schematically reproduced climatic chamber in a side view.

In Fig. 1 ist die Frontansicht eines Sockels wiedergegeben mit einem über einer Grundplatte 4a aufragenden Teil 4b, dessen Vorderfläche, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit etwa 10° nach hinten geneigt ist. Der Sockel trägt eine Klemmvorrichtung 5 zur Befestigung zweier Piezoelemente 2 (Bimorphe). Letztere sind parallel zur Sockel-Vorderfläche ausgerichtet und in der Klemmvorrichtung verschiebbar angeordnet. Das in Fig. 1 links angeordnete Piezoelement trägt nahe seines oberen Endes, das rechts angeordnete Piezoelement nahe seines unteren Endes je ein Lager 3, das aus einem schmalen, auf der schwingungsaktiven Fläche des jeweiligen Piezoelements senkrecht stehenden Ring aus sehr dünnem, elastisch hartem Material besteht. Eine rechteckige, zwischen 0,2 und 1 mm dicke Platte 1 (Fig. 2) aus dämpfungsarmem Material, die auf ihrer Vorderseite und ggf. zusätzlich auf ihrer Rückseite mit dem zu untersuchenden Stoff beschichtet ist und deren Kontur in Fig. 1 mit 1a bezeichnet ist, ist an einem dünnen, am Sockel befestigten, steifen Draht 6 beweglich aufgehängt und liegt mit einer geringen Kraft, die ihrer gegen die Vorderfläche des Sockels hin gerichteten Gewichtskomponente entspricht, auf den Lagern 3 auf. Der Draht 6, der mit einem an seinem Ende befindlichen Haken in ein in die Platte gebohrtes Loch eingreift, verläuft auf seinem zur Platte hin führenden, letzten geraden Teilstück parallel zur Plattenebene, so daß er die parallel zur Plattenebene wirkende Komponente des Plattengewichtes aufnimmt, ohne jedoch die zur Vorderfläche des Sockels hin gerichteten Kräfte zu beeinflussen. Damit ist die Platte drei-Punkt-gelagert und somit statisch bestimmt und kann sowohl Torsions- als auch Biegeschwingungen ausführen, ohne daß sich an der Verteilung der statischen Lagerkräfte etwas ändert.In Fig. 1, the front view of a base is shown with a part 4 b projecting above a base plate 4 a, the front surface of which, as can be seen from FIG. 2, is inclined to the rear at approximately 10 °. The base carries a clamping device 5 for fastening two piezo elements 2 (bimorphs). The latter are aligned parallel to the front face of the base and are arranged displaceably in the clamping device. The piezo element arranged on the left in Fig. 1 carries near its upper end, the piezo element arranged on the right near its lower end each has a bearing 3 , which consists of a narrow ring made of very thin, elastically hard material standing vertically on the vibration-active surface of the respective piezo element . A rectangular, between 0.2 and 1 mm thick plate 1 ( Fig. 2) made of low-damping material, which is coated on its front side and possibly also on the back with the substance to be examined and whose contour is designated by 1a in Fig. 1 is movably suspended on a thin, rigid wire 6 attached to the base and rests on the bearings 3 with a small force which corresponds to its weight component directed towards the front surface of the base. The wire 6 , which engages with a hook located at its end in a hole drilled in the plate, runs parallel to the plate plane on its last straight section leading towards the plate, so that it takes up the component of the plate weight acting parallel to the plate plane, without however, to influence the forces directed towards the front surface of the base. The plate is thus three-point mounted and thus statically determined and can carry out torsional as well as bending vibrations without changing anything in the distribution of the static bearing forces.

Ist das Loch, in das der Draht 6 eingreift, im Schnittpunkt der Plattenlängsachse, die die Knotenlinie der Torsionsschwingung der Platte bildet, mit einer der Knotenlinien der auszuwertenden einfachsten Biegeschwingung der Platte angeordnet, so übt das durch den Draht gebildete Lager auch auf das Schwingungsverhalten der Platte keinen Einfluß aus. Es können Torsions- und Biegeschwingungen der Platte sowohl einzeln als auch gleichzeitig angeregt werden. Sehr wichtig für eine hohe Güte der Plattenschwingungen ist das elastische Verhalten der die Lager 3 bildenden Ringe, die weich federnd, dabei aber extrem dämpfungsarm ausgebildet sein müssen. Im Versuch mit einer 20 × 50 mm großen, 0,3 mm dicken Platte haben sich Ringe aus hartem Edelstahlblech von 25 µm Dicke mit einem Durchmesser von 7 mm und 1 mm Breite bewährt. Es wurde eine Leergüte (Platte ohne Beschichtung) von 2000 erreicht.If the hole into which the wire 6 engages is arranged at the intersection of the longitudinal axis of the plate, which forms the node line of the torsional vibration of the plate, with one of the node lines of the simplest bending vibration of the plate to be evaluated, the bearing formed by the wire also exercises the vibration behavior of the plate Plate no influence. Torsional and bending vibrations of the plate can be excited both individually and simultaneously. Very important for a high quality of the plate vibrations is the elastic behavior of the rings forming the bearing 3 , which must be designed to be soft, but extremely low in damping. In the experiment with a 20 × 50 mm, 0.3 mm thick plate, rings made of hard stainless steel sheet 25 µm thick with a diameter of 7 mm and 1 mm width have proven their worth. An empty quality (plate without coating) of 2000 was achieved.

In Fig. 2 ist die als Probenkörper verwendete Platte 1, auf dem Sockel 4a, 4b gelagert, in einer Klimakammer 7 dargestellt. Über Heizelemente 10 und kalten Stickstoff 9 kann die Temperatur in der Kammer vorgegeben werden. Mit Hilfe nicht dargestellter Thermofühler und einer geeigneten Steuerung lassen sich sowohl konstante als auch zeitlich veränderliche Temperaturen im Bereich zwischen -150°C und +250°C einstellen. Über einen Ein/Auslaßstutzen 8 läßt sich die Klimakammer evakuieren oder mit einem Gas höheren oder niedrigeren Druckes befüllen. In Fig. 2, the plate 1 used as a specimen, on the base 4 a, 4 b, is shown in a climatic chamber 7 . The temperature in the chamber can be specified via heating elements 10 and cold nitrogen 9 . With the help of a thermocouple (not shown) and a suitable control, both constant and time-variable temperatures can be set in the range between -150 ° C and + 250 ° C. The climatic chamber can be evacuated or filled with a gas of higher or lower pressure via an inlet / outlet connection 8 .

Die Anregung der Platte zu den gewünschten Eigenschwingungen erfolgt zweckmäßig mittels eines der Piezoelemente 2, während das andere Piezoelement als Sensor dient. Beide Piezoelemente können z. B. aus einer PZT-Keramik bestehen. Für Temperaturen über +250°C können LiNbO3-Elemente eingesetzt werden. Zur Anregung der Schwingung wird das als Aktor arbeitende Piezoelement mit Wechselspannung einer Frequenz beaufschlagt, die der Eigenfrequenz der gewünschten Schwingung der Platte - Torsion oder Biegung - entspricht. Eine Auswertung des Sensorsignals in Verbindung mit einer PLL-Funktion der Anregungsschaltung sorgt dafür, daß immer mit der Resonanzfrequenz erregt wird. Dabei wird jede Veränderung der Resonanzfrequenz über der Zeit aufgezeichnet. Eine Auswertung des Abklingvorgangs nach Abschaltung der Erregung liefert die Dämpfung bei der Resonanzfrequenz.The plate is advantageously excited to the desired natural vibrations by means of one of the piezo elements 2 , while the other piezo element serves as a sensor. Both piezo elements can e.g. B. consist of a PZT ceramic. LiNbO 3 elements can be used for temperatures above + 250 ° C. To excite the vibration, the piezo element working as an actuator is subjected to an alternating voltage of a frequency which corresponds to the natural frequency of the desired vibration of the plate - torsion or bending. An evaluation of the sensor signal in conjunction with a PLL function of the excitation circuit ensures that the resonance frequency is always excited. Every change in the resonance frequency is recorded over time. An evaluation of the decay process after the excitation has been switched off provides the damping at the resonance frequency.

Alle interessierenden Resonanzfrequenzen der Platte (Resonanzkurve) erhält man, wenn mit dem Frequenzsweep eines Lock-in-Verstärkers angeregt wird. Durch sogenannte Fit- Prozeduren können derartige Resonanzkurven durch Funktionen angenähert und so auch die Dämpfung bestimmt werden.All relevant resonance frequencies of the plate (resonance curve) are obtained if is excited with the frequency sweep of a lock-in amplifier. Through so-called fit Procedures can approximate such resonance curves by functions and so too the damping can be determined.

Außer über ein Piezoelement kann die Platte auch mit Hilfe anderer Mittel zu Schwingungen angeregt werden. So kann z. B. - insbesondere dann, wenn die Platte aus ferromagnetischem Werkstoff besteht - mittels eines Magnetfeldes angeregt werden. Auch akustische Anregung mittels eines in der Nähe der Platte installierten Lautsprechersystems ist möglich. Ebenso kann die Auskoppelung der Schwingungssignale z. B. kapazitiv oder mittels Auswertung eines von der Plattenschwingung beeinflußten Magnetfeldes erfolgen. Derartige Verfahren arbeiten berührungsfrei. Anstelle der vorhandenen Piezoelemente können dann fest mit dem Sockel verbundene Ringe als Lager vorgesehen werden.In addition to a piezo element, the plate can also be closed using other means Vibrations are excited. So z. B. - especially if the plate ferromagnetic material - are excited by means of a magnetic field. Also acoustic excitation by means of a loudspeaker system installed near the panel is possible. Likewise, the decoupling of the vibration signals z. B. capacitive or by evaluating a magnetic field influenced by the plate vibration. Such methods work without contact. Instead of the existing piezo elements can then be provided as a bearing firmly connected to the base rings.

Die Berechnung der viskoelastischen Kenngrößen des die Beschichtung der Platte bildenden Stoffes erfolgt mittels eines geeigneten Rechnerprogrammes z. B. aus der Änderung Δf der Resonanzfrequenz f der Torsionsschwingung und der Änderung ΔD der Dämpfung bei der Resonanzfrequenz f nach folgender, in guter Näherung geltender Beziehung:
The viscoelastic parameters of the material forming the coating of the plate are calculated using a suitable computer program, e.g. B. from the change Δf in the resonance frequency f of the torsional vibration and the change ΔD in the damping at the resonance frequency f according to the following relationship, which is a good approximation:

Auch die Biegeschwingung kann für eine solche Berechnung herangezogen werden. Für diese gelten dieselben Formeln, wenn Realteil GL' und Imaginärteil GL" des Schubmoduls der Beschichtung durch Realteil EL' und Imaginärteil EL" des Elastizitätsmoduls der Beschichtung und der Schubmodul G0 des Plattenmaterials durch den Elastizitätsmodul E0 des Plattenmaterials ersetzt werden. ρL, ρ0 sind dabei die Dichten von Beschichtung und Platte.The bending vibration can also be used for such a calculation. The same formulas apply to these if the real part G L 'and imaginary part G L "of the shear modulus of the coating are replaced by real part E L ' and imaginary part E L " of the elasticity module of the coating and the shear modulus G 0 of the plate material are replaced by the elasticity module E 0 of the plate material . ρ L , ρ 0 are the densities of the coating and plate.

Der Index L bezieht sich jeweils auf die Beschichtung, der Index 0 auf das Plattenmaterial. Δh ist die Gesamtdicke der Beschichtung, h die Dicke des Trägers.The index L refers to the coating, the index 0 to the plate material. Δh is the total thickness of the coating, h the thickness of the support.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Bestimmung der viskoelastischen Kenngrößen eines festen oder flüssigen Stoffes mit Hilfe eines dämpfungsarm gelagerten oder aufgehängten, mit dem Stoff in Kontakt befindlichen Probenkörpers aus dämpfungsarmem Material, der mittels eines Aktorsystems zu Schwingungen anregbar ist, und dessen durch den Stoff beeinflußtes Schwingungsverhalten mittels eines Sensorsystems erfaßt und ausgewertet wird, wobei der Probenkörper von einer mit dem zu untersuchenden Stoff beschichteten dünnen Platte (1) gebildet wird, die, an mehreren Punkten gelagert, über mindestens eines ihrer Lager eine Kraft auf einen als Sensor arbeitenden mechanisch- elektrischen Wandler (2) ausübt. 1.Device for determining the viscoelastic parameters of a solid or liquid substance with the aid of a low-damping or suspended sample body made of low-damping material in contact with the substance, which can be excited to vibrate by means of an actuator system, and its vibration behavior influenced by the substance by means of a Sensor system is detected and evaluated, the sample body being formed by a thin plate ( 1 ) coated with the substance to be examined, which, supported at several points, exerts a force on at least one of its bearings on a mechanical-electrical converter ( 2 ) exercises. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Lager durch einen in radialer Richtung belasteten Ring (3) aus dünnem, elastisch hartem Material, vorzugsweise Edelstahlblech mit weniger als 50 µm Dicke, gebildet wird, der in dem Frequenzbereich, in dem die Platte zu Schwingungen angeregt werden soll, keine Eigenresonanzen aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that at least one of the bearings by a radially loaded ring ( 3 ) made of thin, elastically hard material, preferably stainless steel sheet with a thickness of less than 50 microns, is formed in the frequency range, in to which the plate is to be excited to vibrate has no natural resonances. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Ringe gebildeten Lager jeweils einen Teil der senkrecht zur Plattenebene gerichteten, durch das Gewicht der Platte verursachten Kraftkomponente aufnehmen, wobei die Ringe, soweit sie keinen mechanisch-elektrischen Wandler beeinflussen, auf einer festen Unterlage aufsitzen.3. Device according to claim 2, characterized in that the rings formed bearings each a part of the perpendicular to the plate plane, through the Take up the weight of the plate caused force component, taking the rings as far as they do not affect a mechanical-electrical converter on a firm surface sit on. 4. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1, 1a) rechteckigen Zuschnitt hat und so auf einem schrägen Sockel (4b) gelagert ist, daß die kürzere Seite der Plattenfläche horizontal verläuft und die Plattenlängsachse einen spitzen Winkel mit der Senkrechten bildet, daß ein erstes Lager oberhalb des Plattenschwerpunktes vorgesehen ist, das alle nicht senkrecht zur Ebene der Plattenfläche gerichteten statischen Kräfte aufnimmt, und daß zwei weitere, von auf Piezoelementen (2) aufsitzenden Ringen (3) gebildete Lager die Platte an beiderseits der Plattenlängsachse, jeweils in der Nähe eines der schmalseitigen Enden der Platte und symmetrisch zum Plattenmittelpunkt gelegenen Punkten abstützen.4. Device according to claim 3, characterized in that the plate ( 1 , 1 a) has a rectangular cut and is so mounted on an inclined base ( 4 b) that the shorter side of the plate surface runs horizontally and the longitudinal axis of the plate with an acute angle The perpendicular forms that a first bearing is provided above the plate's center of gravity, which absorbs all static forces that are not perpendicular to the plane of the plate surface, and that two further bearings ( 3 ) formed by piezo elements ( 2 ) bear the plate on both sides of the plate Support the longitudinal axis of the slab, in each case near one of the narrow ends of the slab and symmetrically to the center of the slab. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lager durch einen am Sockel (4b) befestigten, steifen Draht (6) gebildet wird, der mit einem an seinen Ende befindlichen Haken in ein in der Platte angebrachtes Loch eingreift, welches sich am Schnittpunkt der Plattenlängsachse mit einer Knotenlinie der einfachsten, von der frei schwingenden Platte ausführbaren Biegeschwingung befindet.5. Device according to claim 4, characterized in that the first bearing is formed by a fixed to the base ( 4 b), rigid wire ( 6 ) which engages with a hook located at its end in a hole made in the plate, which is located at the intersection of the longitudinal axis of the plate with a node line of the simplest bending vibration that can be performed by the freely vibrating plate. 6. Einrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2) parallel zur Platte (1) verschiebbar am Sockel (4b) befestigt sind und eines von ihnen als Aktor und eines als Sensor arbeitet. 6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that the piezo elements ( 2 ) parallel to the plate ( 1 ) slidably attached to the base ( 4 b) and one of them works as an actuator and one as a sensor. 7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Temperierkammer (7) angeordnet ist, deren Innentemperatur in einem weiten Temperaturbereich eingestellt und entsprechend vorgegebenen Temperaturkurven zeitlich verändert werden kann.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged in a temperature chamber ( 7 ) whose internal temperature can be set in a wide temperature range and can be changed over time in accordance with predetermined temperature curves. 8. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperierkammer Ein- und/oder Auslaßstutzen (8) besitzt, über die sie evakuiert oder unter erhöhtem oder vermindertem Druck mit einem Schutz- oder Reaktionsgas beschickt werden kann.8. Device according to claim 7, characterized in that the temperature control chamber has inlet and / or outlet connection ( 8 ), via which it can be evacuated or charged with a protective or reaction gas under increased or reduced pressure. 9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- und Auswerteschaltung vorgesehen ist, die einerseits das Aktorsystem mit den zur Schwingungsanregung der Platte erforderlichen Wechselspannungen versorgt, andererseits aus vom Sensorsystem abgegebenen Meßspannungen Resonanzfrequenzen verschiedener Schwingungszustände der Platte und deren Dämpfungen in Abhängigkeit von der Beschichtung und deren Zustand ermittelt und aus den Änderungen der Resonanzfrequenz und der Dämpfung für die jeweilige Schwingung den komplexen Schubmodul und den komplexen Elastizitätsmodul des die Beschichtung bildenden, zu untersuchenden Stoffes berechnet.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a control and evaluation circuit is provided which on the one hand has the actuator system supplies the AC voltages required to excite the plate, on the other hand, resonance frequencies from measuring voltages emitted by the sensor system various vibration states of the plate and their damping in dependence determined from the coating and its condition and from the changes in the Resonance frequency and the damping for the respective vibration the complex Shear modulus and the complex modulus of elasticity of the coating forming investigating substance calculated. 10. Einrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteschaltung aus den vom Sensorsystem abgegebenen Meßspannungen zusätzlich die Frequenz einer niederfrequenten Schwingung der Platte (1) gegen ihre Lagerung erfaßt und aus dieser das Gewicht der beschichteten Platte ermittelt.10. Device according to claim 9, characterized in that the control and evaluation circuit from the measuring voltages output by the sensor system additionally detects the frequency of a low-frequency vibration of the plate ( 1 ) against its storage and from this determines the weight of the coated plate.
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