JP2582137B2 - Method and apparatus for measuring physical properties of liquid - Google Patents

Method and apparatus for measuring physical properties of liquid

Info

Publication number
JP2582137B2
JP2582137B2 JP63249921A JP24992188A JP2582137B2 JP 2582137 B2 JP2582137 B2 JP 2582137B2 JP 63249921 A JP63249921 A JP 63249921A JP 24992188 A JP24992188 A JP 24992188A JP 2582137 B2 JP2582137 B2 JP 2582137B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
droplet
sample
sound wave
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63249921A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0298651A (en
Inventor
由雄 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai University
Original Assignee
Tokai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai University filed Critical Tokai University
Priority to JP63249921A priority Critical patent/JP2582137B2/en
Publication of JPH0298651A publication Critical patent/JPH0298651A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2582137B2 publication Critical patent/JP2582137B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液体の物理的性質を測定する方法および装置
に関する。更に詳述すると、本発明は、液体の粘性率あ
るいは表面張力等の物理的性質を測定する方法および装
置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring physical properties of a liquid. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for measuring physical properties such as viscosity or surface tension of a liquid.

(従来の技術) 液体の物理的性質の1つである粘性率を測定する従来
の方法としては、物理的にあるいは機械的に測定するも
のが主であって、細管法、回転法、落体法、平板法及び
振動法等が一般的である。
(Prior Art) Conventional methods for measuring the viscosity, which is one of the physical properties of a liquid, are mainly those that measure physically or mechanically, and include a capillary method, a rotating method, and a falling body method. , A flat plate method and a vibration method are common.

細管法による測定方法は、毛細管の中を通して測定対
象たる試料液体(以下単に試料液体という)を流し、そ
の流量を測定して粘性率を求める方法である。
The measuring method by the capillary method is a method in which a sample liquid to be measured (hereinafter, simply referred to as a sample liquid) flows through a capillary tube, and the flow rate is measured to obtain a viscosity.

回転法による測定方法は、内円管と外円管との間に試
料液体を満たし、一方の円管を一定の速度で回転させ、
そのとき生じるトルクを測定して粘性率を求める方法で
ある。
The measurement method by the rotation method fills the sample liquid between the inner circular tube and the outer circular tube, rotates one circular tube at a constant speed,
In this method, the torque generated at that time is measured to determine the viscosity.

落体法による測定方法は、透明な円筒管内に試料液体
を満たし、前記円筒管の中心軸上に固体球を落下させ
て、その落下速度を測定して粘性率を求める方法であ
る。
The dropping method is a method in which a transparent cylindrical tube is filled with a sample liquid, a solid sphere is dropped on the central axis of the cylindrical tube, and the falling velocity is measured to determine the viscosity.

平板法による測定方法は、平行な平板間に試料液体を
挟み、一方の平板を平行にずらし、そのときの抵抗を測
定することにより粘性率を求める方法である。
The measurement method by the flat plate method is a method in which a sample liquid is sandwiched between parallel flat plates, one flat plate is shifted in parallel, and the resistance at that time is measured to determine the viscosity.

振動法による測定方法は、円筒をコイルばね等で吊
し、この円筒を試料液体内におき、円筒を含む部材を回
転振動させて、そのときの周期及び減衰率を測定するこ
とにより粘性率を求める方法である。
In the measurement method using the vibration method, a cylinder is suspended by a coil spring or the like, this cylinder is placed in the sample liquid, the member including the cylinder is rotated and vibrated, and the period and damping rate at that time are measured to determine the viscosity. It is a method to ask.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の従来の粘性率の測定方法は、ほ
とんどが機械的な手段を用いての測定方法であるため、
一般的に精度がでないという欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, most of the above-described conventional methods for measuring the viscosity are measurement methods using mechanical means.
Generally, there is a disadvantage that accuracy is not high.

また、上記従来の粘性率の測定方法は、測定のために
試料液体を多量に要するという欠点がある。従来の測定
方法の中では、細管法が最も試料液体を要しないが、そ
れでも相当量の試料液体が必要である。
Further, the above-mentioned conventional method for measuring the viscosity has a disadvantage that a large amount of the sample liquid is required for the measurement. Among the conventional measurement methods, the capillary method requires the least amount of sample liquid, but still requires a considerable amount of sample liquid.

本発明は、細管法よりも少ない液量で正確に試料液体
の粘性率及び表面張力等の物理的性質を測定する方法及
び装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for accurately measuring physical properties such as viscosity and surface tension of a sample liquid with a smaller amount of liquid than the capillary method.

(課題を解決するための手段) かかる目的を達成するため、本発明の液体の物理的性
質測定方法は、試料液体を液滴化すると共にこの試料液
滴を音波で振動させ、この試料液滴の振幅と液滴の持ち
上げられる量の比を基に当該液体の粘性率あるいは表面
張力を求めるようにしている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a method for measuring physical properties of a liquid according to the present invention comprises converting a sample liquid into droplets, vibrating the sample droplets with sound waves, The viscosity or surface tension of the liquid is determined based on the ratio between the amplitude of the liquid and the amount by which the liquid can be lifted.

また、本発明の測定方法は、試料液体を液滴化すると
共にこの試料液滴を音波で振動させ、音波の振幅と試料
液滴の振幅の位相差とを基に当該液体の粘性率あるいは
表面張力を求めるようにしている。
In addition, the measuring method of the present invention converts the sample liquid into droplets, vibrates the sample droplets with sound waves, and, based on the amplitude of the sound waves and the phase difference between the amplitudes of the sample droplets, determines the viscosity or surface of the liquid. I try to find the tension.

また、本発明は、試料液体を液滴化すると共にこの試
料液滴を音波で減衰振動させ、この試料液滴の振動数と
減衰振動の減衰率とを基に当該液体の粘性率あるいは表
面張力を求めるようにしている。
The present invention also provides a method of forming a sample liquid into droplets and damping and vibrating the sample droplets with sound waves. Based on the frequency of the sample droplet and the damping rate of the damping vibration, the viscosity or surface tension of the liquid is measured. I want to ask.

更に、本発明の測定装置は、試料液体を液滴化する手
段と、前記手段により液滴化された試料液滴を振動させ
る音波発生手段と、前記液滴の振幅と液滴の持ち上げら
れる量を検出する検出手段と、前記音波発生手段からの
音波信号と検出手段からの検出信号とから当該液体の粘
性率あるいは表面張力を求める信号解析手段とから構成
している。
Further, the measuring apparatus of the present invention includes a means for forming a sample liquid into droplets, a sound wave generating means for vibrating the sample liquid droplet formed by the means, an amplitude of the liquid droplet and an amount by which the liquid droplet can be lifted. And a signal analyzer for calculating the viscosity or surface tension of the liquid from the sound wave signal from the sound wave generator and the detection signal from the detector.

また、本発明装置において、液滴化手段が内部雰囲気
を一定温度に保つ共鳴箱内に配置され、前記音波発生手
段から出力される音波が前記共鳴箱の共振する周波数の
搬送波を試料液滴を振動させる信号波で変調したもので
あることを特徴とする。
Further, in the apparatus of the present invention, the droplet forming means is disposed in a resonance box for keeping the internal atmosphere at a constant temperature, and a sound wave output from the sound wave generating means transmits a carrier wave having a resonance frequency of the resonance box to the sample droplet. It is characterized by being modulated by a signal wave to be vibrated.

(作用) ここで、本発明の原理を述べる。まず、液滴化する手
段により特定の環境内で試料液体を液滴化し、この試料
液滴を音波発生手段により所定の振動数の音波で振動さ
せる。このとき、音波による液滴の振動は、搬送波 (sin ωc t)を、試料液滴を振動させる信号音波
(cos ωm t)によって振幅変調した信号(V)
を、 V=V0sin(ωc t)・cos(ωm t) …(1) ここで、ωcは搬送波の角周波数、 ωmは音波の角周波数、 V0はVの最大値である。
(Operation) Here, the principle of the present invention will be described. First, a sample liquid is formed into droplets in a specific environment by means for forming droplets, and the sample droplets are vibrated by sound waves having a predetermined frequency by sound wave generating means. At this time, the vibration of the droplet due to the sound wave is obtained by amplitude-modulating the carrier wave (sin ωct) by the signal sound wave (cos ωmt) for vibrating the sample droplet.
V = V 0 sin (ωct) · cos (ωmt) (1) where ωc is the angular frequency of the carrier wave, ωm is the angular frequency of the sound wave, and V 0 is the maximum value of V.

とする。And

一方、試料液滴の周囲における空気粒子の音波による
速度は、上記信号Vの電圧に比例する。一方、液滴表面
に作用する音圧Pは、空気の粒子の速度の二乗平均に比
例するから、信号Vの二乗平均に比例する。
On the other hand, the velocity of the air particles around the sample droplet by the sound wave is proportional to the voltage of the signal V. On the other hand, the sound pressure P acting on the surface of the droplet is proportional to the root-mean-square of the velocity of the air particles, and is therefore proportional to the root-mean-square of the signal V.

ここで、<>は、2π/ωcの時間平均である。これ
により、試料液滴を振動させる力Fは、 F=F0{1+cos(2ωm t)} …(3) とおくことができる。
Here, <> is a time average of 2π / ωc. Accordingly, the force F for vibrating the sample droplet can be set as follows: F = F 0 {1 + cos (2ωmt)} (3)

次に、試料液滴の振動について述べる。試料液滴が振
動しているとき、その最下端の静止状態の位置からの変
位量をX、減衰係数を2γ、自然角周波数(試料液滴固
有の角周波数)をωとすると、運動の方程式は、上の式
(3)を用いて、 d2X/dt2+2γdX/dt+ω2X=F …(4) と近似できる。音波により試料液滴が強制振動するが、
その強制振動の角周波数2ωmが自然角周波数ωに等し
いときは、系は自然振動しているという。このとき、強
制振動の角周波数2ωmと自然角周波数ωとの位相差は
π/2となって、その変位Xは次のようにして求まる。
Next, the vibration of the sample droplet will be described. Assuming that the amount of displacement from the stationary position at the lowermost end of the sample droplet is X, the damping coefficient is 2γ, and the natural angular frequency (the angular frequency unique to the sample droplet) is ω, the equation of motion is as follows. Can be approximated as d 2 X / dt 2 + 2γdX / dt + ω 2 X = F (4) using the above equation (3). The sample droplet is forcibly vibrated by the sound wave,
When the angular frequency 2ωm of the forced vibration is equal to the natural angular frequency ω, the system is said to be naturally vibrating. At this time, the phase difference between the angular frequency 2ωm of the forced vibration and the natural angular frequency ω is π / 2, and the displacement X is obtained as follows.

式(4)の定常解または特解:t→∞α=2ωmとする
と、 X=Acos(αt)+Bsin(αt)+C C=F0 もしα=ωならば、A=0 したがって、検出手段により、試料液滴の振幅(B)
および液滴の持ち上げられる量(C)が求まるので、振
幅(B)に対する液滴の持ち上げられる量(C)の比S
は、 となる。ここで、比Sは液滴の粘性率に比例するので、
信号解析手段に予め液滴の形および密度を与えておき、
信号解析手段において、これら値と前記比Sとから粘性
率を求めることができることになる。
X = Acos (αt) + Bsin (αt) + C where t = 定 常 α = 2ωm C = F 0 / ω 2 If α = ω, A = 0 Therefore, the amplitude (B) of the sample droplet is determined by the detecting means.
And the amount (C) at which the droplet is lifted is determined, so that the ratio S of the amount (C) at which the droplet is lifted to the amplitude (B) is obtained.
Is Becomes Here, since the ratio S is proportional to the viscosity of the droplet,
Give the shape and density of the droplet to the signal analysis means in advance,
The signal analysis means can determine the viscosity from these values and the ratio S.

また、自然角周波数ωは液滴の表面張力に比例し、粘
性率に逆比例するので、検出手段からの信号から求めた
比Sと、音波発生手段から発生する音波の角周波数から
得たωとから、表面張力と粘性率とを同時に求めること
ができる。
Since the natural angular frequency ω is proportional to the surface tension of the droplet and inversely proportional to the viscosity, the natural angular frequency ω is obtained from the ratio S obtained from the signal from the detecting means and the angular frequency of the sound wave generated from the sound wave generating means. Thus, the surface tension and the viscosity can be determined simultaneously.

尚、液滴の振動数は上の説明から求められているの
で、減衰率を測定することでも、粘性率が求められる。
加えて、液滴の振動も、液滴を強制振動させる音波の振
動も求められているので、これらから位相差を求めて粘
性率を求めることができる。
Since the frequency of the droplet is obtained from the above description, the viscosity can also be obtained by measuring the attenuation rate.
In addition, since the vibration of the droplet and the vibration of the sound wave for forcibly vibrating the droplet are also required, the phase difference can be determined therefrom to determine the viscosity.

(実施例) 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
(Examples) Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1図は本発明に係る液体の物理的性質測定方法を実
施する測定装置の一実施例を示す原理図である。第2図
は、同実施例の作用を説明するための波形図である。
FIG. 1 is a principle diagram showing one embodiment of a measuring apparatus for performing a method for measuring physical properties of a liquid according to the present invention. FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment.

第1図において、測定装置1は試料液滴の周囲の雰囲
気温度を一定に保ちかつ強い音圧を得る恒温共鳴箱4
と、該恒温共鳴箱4の内部で試料液体2を液滴化する液
滴化手段5と、前記液滴化手段5により液滴化された試
料液滴3を振動させる音波発生手段7と、前記試料液滴
3の振幅と持ち上げられる量を検出する検出手段9と、
前記音波発生手段7からの音波信号と検出手段9からの
検出信号とから試料液体2の粘性率あるいは表面張力を
求める信号解析手段11とから構成されている。
In FIG. 1, a measuring device 1 is a constant temperature resonance box 4 for maintaining a constant ambient temperature around a sample droplet and obtaining a strong sound pressure.
A droplet generating means 5 for converting the sample liquid 2 into liquid droplets inside the constant temperature resonance box 4, a sound wave generating means 7 for vibrating the sample liquid droplets 3 formed by the liquid droplet forming means 5, Detecting means 9 for detecting the amplitude of the sample droplet 3 and the amount lifted;
It comprises a signal analyzer 11 for determining the viscosity or surface tension of the sample liquid 2 from the sound wave signal from the sound wave generator 7 and the detection signal from the detector 9.

前記恒温共鳴箱4は、搬送波の角周波数ωcに共鳴す
る共鳴箱と内部の雰囲気温度を一定に保つ恒温槽を兼ね
ており、上面が閉じ下面が開いた二重円筒形を成してい
る。この恒温共鳴箱4の高さは、第一発振器71の発振周
波数ωcに共鳴する長さが必要である。搬送波の角周波
数ωcの波長をλとし、共鳴箱の長さをLとすると、L
=3λ/4がよい。また、L=5λ/4であってもよい。こ
こで、例えばL=22cmならば、搬送波信号の周波数は約
1KHzとなる。そして、試料液滴3は、空気の振動の腹の
位置に配置する必要があるので、L=22cmならば上部の
閉じた面から約8.5cmの位置に配置する必要がある。ま
た、恒温共鳴箱4は、外部に検出手段9を設置する場合
には光に対して透明である必要がある。
The constant temperature resonance box 4 also functions as a resonance box that resonates with the angular frequency ωc of the carrier wave and a constant temperature bath that keeps the internal atmosphere temperature constant, and has a double cylindrical shape with an upper surface closed and a lower surface open. The height of the constant temperature resonance box 4 needs to be long enough to resonate with the oscillation frequency ωc of the first oscillator 71. Assuming that the wavelength of the angular frequency ωc of the carrier is λ and the length of the resonance box is L, L
= 3λ / 4 is good. Also, L = 5λ / 4 may be satisfied. Here, for example, if L = 22 cm, the frequency of the carrier signal is about
1KHz. Since the sample droplet 3 needs to be arranged at the position of the antinode of the air vibration, if L = 22 cm, it must be arranged at a position approximately 8.5 cm from the upper closed surface. Further, when the detection means 9 is provided outside, the thermostatic resonance box 4 needs to be transparent to light.

前記液滴化手段5は、測定しようとする液体を入れた
注射器(シリンジ)51と、毛細管52とからなり、注射器
51の注射針を通して毛細管52の下端に液滴が形成される
ように設けられている。
The droplet forming means 5 comprises a syringe (syringe) 51 containing a liquid to be measured and a capillary tube 52.
It is provided so that a droplet is formed at the lower end of the capillary tube 52 through the 51 injection needles.

音波発生手段7は、恒温共鳴箱4に共鳴する音、例え
ば周波数が1KHzの音[第2図(a)参照]を発振する第
一発振器71と、液滴を振動させる音波、例えば周波数が
10Hzの音[第2図(b)参照]を発振する第二発振器72
と、前記第一発振器71からの搬送波と液滴振動音波とを
取り込み、前記搬送波を前記液滴振動音波で変調して第
2図(c)に示す信号を作る変調器73と、前記変調器73
からの信号を増幅する増幅器74と、前記増幅器74からの
電気信号を音響に変換する発音体例えばスピーカ75とか
ら構成されている。
The sound wave generating means 7 includes a first oscillator 71 that oscillates a sound that resonates with the thermostatic resonance box 4, for example, a sound having a frequency of 1 KHz [see FIG.
Second oscillator 72 that oscillates a 10 Hz sound [see FIG. 2 (b)].
A modulator 73 which takes in the carrier wave and the droplet vibration sound wave from the first oscillator 71 and modulates the carrier wave with the droplet vibration sound wave to produce a signal shown in FIG. 2 (c); 73
It comprises an amplifier 74 for amplifying a signal from the amplifier 74 and a sound generator such as a speaker 75 for converting an electric signal from the amplifier 74 into sound.

検出手段9は、光源91と、光源91からの光りを平行光
線として試料液滴3に照射するレンズ92と、試料液滴3
を通ってきた光りを結像させるレンズ93と、レンズ93か
らの光りを取り入れて、第2図(e)に示すような電気
信号に変換する光電素子94とから構成されている。ま
た、必要あれば恒温共鳴箱4の内壁面に対向させて埋設
することも可能である。
The detection means 9 includes a light source 91, a lens 92 that irradiates the light from the light source 91 as a parallel light beam to the sample droplet 3,
It is composed of a lens 93 that forms an image of the light that has passed through, and a photoelectric element 94 that takes in the light from the lens 93 and converts it into an electric signal as shown in FIG. 2 (e). If necessary, it can be buried facing the inner wall surface of the constant temperature resonance box 4.

信号解析手段11は、例えば公知のコンピュータシステ
ム等によって、前記検出手段9からの検出信号および第
二発振器72からの信号を基に所定の演算を行ない試料液
体2の粘性率・表面張力等を求めるように構成されてい
る。
The signal analysis unit 11 performs a predetermined operation based on the detection signal from the detection unit 9 and the signal from the second oscillator 72 by a known computer system or the like to obtain the viscosity, surface tension, and the like of the sample liquid 2. It is configured as follows.

このように構成された本発明の測定装置によると、次
のようにして液体の粘性率や表面張力を測定できる。
According to the measuring device of the present invention configured as described above, the viscosity and the surface tension of the liquid can be measured as follows.

まず、注射器51に試料液体2を吸い込み、注射針で毛
細管52内に注入し、毛細管52の下端に試料液滴3を形成
する。ついで、音波発生手段7の第一発振器71からは、
第2図(a)に示すような搬送波信号を出力させる。同
時に、第二発振器72からは、第2図(b)に示すような
音波信号を出力させる。前記第一発振器71からの搬送波
信号および第二発振器72からの音波信号は、変調器73に
取り込まれる。変調器73では、搬送波信号が音波信号に
より変調されて、最大値V0なる信号Vが得られる。この
信号Vは、上記式(1)で示されており、増幅器74で増
幅されてからスピーカ75に供給される。前記スピーカ75
は、入力された信号Vを音響に変換し、この音響を恒温
共鳴箱4の下面から試料液滴3に向けて送出する。これ
により、この信号Vは、空気の粒子の振動に変換され
る。
First, the sample liquid 2 is sucked into the syringe 51 and injected into the capillary 52 with the injection needle, and the sample droplet 3 is formed at the lower end of the capillary 52. Next, from the first oscillator 71 of the sound wave generator 7,
A carrier signal as shown in FIG. 2 (a) is output. At the same time, the second oscillator 72 outputs a sound wave signal as shown in FIG. 2 (b). The carrier wave signal from the first oscillator 71 and the sound wave signal from the second oscillator 72 are taken into the modulator 73. The modulator 73, the carrier signal is modulated by the acoustic signal, the maximum value V 0 becomes signal V is obtained. This signal V is represented by the above equation (1), and is amplified by the amplifier 74 and then supplied to the speaker 75. The speaker 75
Converts the input signal V into sound, and sends the sound from the lower surface of the thermostatic resonance box 4 toward the sample droplet 3. As a result, the signal V is converted into vibration of air particles.

そうすると、毛細管52の下端に形成されている試料液
滴3には、空気の粒子の振動により、第2図(d)に示
すように液滴を振動させる力Fが働くことになる。この
力Fは、上記式(3)に示されている。
Then, a force F for vibrating the sample droplet 3 formed at the lower end of the capillary tube 52 acts on the sample droplet 3 due to the vibration of the air particles as shown in FIG. 2 (d). This force F is shown in the above equation (3).

このような力Fが試料液滴3に作用すると、試料液滴
3は、第2図(e)に示すように振動をすることにな
る。このときの試料液滴3の運動の方程式が式(4)で
示されている。また、第2図(e)において、試料液滴
3の振幅の最大値Bは、B=F0/2γωであり、また試料
液滴3が持ち上げられる値CはC=F0である。
When such a force F acts on the sample droplet 3, the sample droplet 3 vibrates as shown in FIG. 2 (e). The equation of the motion of the sample droplet 3 at this time is shown by Expression (4). In FIG. 2 (e), the maximum value B of the amplitude of the sample droplet 3 is B = F 0 / 2γω, and the value C at which the sample droplet 3 is lifted is C = F 0 / ω 2 . is there.

ここで、光電素子94に結ぶ像と試料液滴3との関係に
ついて説明する。試料液滴3は、第3図に示すように、
振動していない静止状態のときには毛細管52の下端から
距離Hの位置に液滴最下端が位置している。また、前記
力Fが作用し、試料液滴3が振動をすると、試料液滴3
が前述の最下端から距離Cの位置まで持ち上げられる。
そして、その位置を中心として試料液滴3は最大振幅B
で振動することになる。このような振幅をしている試料
液滴3の像を、レンズ92およびレンズ93を用いて拡大
し、第3図および第4図に示すように光電素子94の位置
に結ばせる。この光電素子94は、第4図において、電極
Tc、Teの間に液滴の影Mとして示されている。そして、
光電素子94は、試料液滴3の振動が確実に測定できる位
置に移動させる。前記光電素子94には試料液滴3の像が
影として与えられる。これは、試料液滴3の部分で光り
が屈折し、光電素子94に届かないために生じる。そし
て、この試料液滴3の影の上下動を光電素子94で検出
し、電気信号(Sに関連するデータ)に変換して信号解
析手段11に入力する。また、信号解析手段11には、第二
発振器72からの音響信号が入力される。信号解析手段11
には、予め試料液滴3の体積と重さのデータが入力され
ている。
Here, the relationship between the image formed on the photoelectric element 94 and the sample droplet 3 will be described. As shown in FIG. 3, the sample droplet 3
In the stationary state without vibration, the lowermost end of the droplet is located at a distance H from the lower end of the capillary tube 52. When the force F acts and the sample droplet 3 vibrates, the sample droplet 3
Is lifted from the lowermost end to the position of the distance C.
Then, the sample droplet 3 has the maximum amplitude B around the position.
Will vibrate. The image of the sample droplet 3 having such an amplitude is enlarged using the lenses 92 and 93, and is formed at the position of the photoelectric element 94 as shown in FIGS. 3 and 4. This photoelectric element 94 is the same as that shown in FIG.
It is shown as a shadow M of the droplet between Tc and Te. And
The photoelectric element 94 is moved to a position where the vibration of the sample droplet 3 can be reliably measured. The image of the sample droplet 3 is given to the photoelectric element 94 as a shadow. This occurs because light is refracted at the sample droplet 3 and does not reach the photoelectric element 94. Then, the vertical movement of the shadow of the sample droplet 3 is detected by the photoelectric element 94, converted into an electric signal (data related to S), and input to the signal analyzing means 11. In addition, an acoustic signal from the second oscillator 72 is input to the signal analysis unit 11. Signal analysis means 11
, Data on the volume and weight of the sample droplet 3 is input in advance.

そして、信号解析手段11は、前記第二発振器72からの
音響信号を二倍して第2図(d)に示す信号を得る。ま
た、信号解析手段11は、第2図(e)の信号と、光電素
子94からの信号(第2図(e)参照)との位相差を求め
る。もちろん、信号解析手段11において、位相差を求め
るのに第二発振器72からの信号から求めてもよいし、ま
た、第2図(c)に示す信号から求めてもよい。実際に
は、第2図(d)の信号と同図(e)の信号とがπ/2と
なるように、第二発振器72の発振周波数を調整する。
Then, the signal analyzing means 11 doubles the acoustic signal from the second oscillator 72 to obtain a signal shown in FIG. 2 (d). Further, the signal analyzing means 11 obtains a phase difference between the signal shown in FIG. 2 (e) and the signal from the photoelectric element 94 (see FIG. 2 (e)). Of course, in the signal analysis means 11, the phase difference may be obtained from the signal from the second oscillator 72, or may be obtained from the signal shown in FIG. 2 (c). Actually, the oscillation frequency of the second oscillator 72 is adjusted so that the signal in FIG. 2D and the signal in FIG. 2E become π / 2.

また、信号解析手段11は、光電素子94からの信号の周
波数ωを求める。そして、信号解析手段11は、予め与え
られた試料液滴3の体積及び重さと、光電素子94を移動
して得た試料液滴3の高さと毛細管52の直径から、表面
張力、密度と試料液滴3の形が計算される。そして、信
号解析手段11は、前記表面張力、密度と液滴の形のデー
タおよび振動数ωから粘性率を求めることができる。
Further, the signal analyzing means 11 obtains the frequency ω of the signal from the photoelectric element 94. The signal analyzing means 11 calculates the surface tension, the density, and the sample from the volume and weight of the sample droplet 3 given in advance, the height of the sample droplet 3 obtained by moving the photoelectric element 94, and the diameter of the capillary 52. The shape of the droplet 3 is calculated. Then, the signal analyzing means 11 can obtain the viscosity from the surface tension, the density, the data of the shape of the droplet, and the frequency ω.

一方、信号解析手段11は、前記光電素子94からの信号
から求めた比Sと、振動数ωから2γを求め、これと前
記表面張力、密度、液滴の形のデータ等から粘性率を求
めることができる。
On the other hand, the signal analyzing means 11 obtains 2γ from the ratio S obtained from the signal from the photoelectric element 94 and the frequency ω, and obtains the viscosity from the surface tension, the density, the data of the shape of the droplet, and the like. be able to.

さらに、信号解析手段11は、密度および液滴の形のデ
ータ等と、前記比Sとから粘性率を求めることができ
る。
Further, the signal analyzing means 11 can determine the viscosity from the data such as the density and the shape of the droplet and the ratio S.

なお、信号解析手段11には、第二発振器72からの音波
信号が入力されている。したがって、前記信号解析手段
11は、この第二発振器72からの音波信号と、光電素子94
からの検出信号との位相差を求め、これにより粘性率を
求めてもよい。
Note that a sound signal from the second oscillator 72 is input to the signal analysis unit 11. Therefore, the signal analysis means
11 is a sound wave signal from the second oscillator 72 and the photoelectric element 94
Alternatively, the phase difference from the detection signal may be obtained to obtain the viscosity.

また、粘性率の比較的小さい液体は、その液滴3を減
衰振動させ、光電素子94により液滴の振動数を信号解析
手段11に取り込み、信号解析手段11で、振動数と減衰率
とから、粘性率を求めればよい。
The liquid having a relatively low viscosity causes the droplet 3 to attenuate and vibrate, and the photoelectric element 94 takes in the frequency of the droplet into the signal analyzing means 11. The viscosity may be determined.

さらに、音圧を適当に選ぶことにより、液滴を空中に
浮かべて振動させ、その振動数と位相差から粘性率を求
めることもできる。この場合、液滴を固体に接触させる
ことなく、測定ができることになる。
Further, by appropriately selecting the sound pressure, the droplet can be floated in the air and vibrated, and the viscosity can be obtained from the frequency and the phase difference. In this case, the measurement can be performed without bringing the droplet into contact with the solid.

加えて、上述の実施例においては、恒温共鳴箱4内は
空気で満たされているが、これに代えて試料液滴3とは
異質の液体を満たすことによっても測定が可能である。
この場合、嫌気性の液体の粘性率が測定ができる。尚、
この場合搬送波の周波数は空気の場合よりも高くなる。
また、共鳴箱内を満たす液体そのものが恒温槽の働きを
なす。
In addition, in the above-described embodiment, the inside of the constant temperature resonance box 4 is filled with air. Alternatively, measurement can be performed by filling a liquid different from the sample droplet 3.
In this case, the viscosity of the anaerobic liquid can be measured. still,
In this case, the frequency of the carrier is higher than in the case of air.
The liquid itself filling the resonance box functions as a thermostat.

尚、本実施例においては、恒温共鳴箱4によって、試
料液滴3の温度を一定に保つと共に強い音圧を得るよう
にしているが、当該共鳴箱に代えて、例えば空気調和装
置(エアコンディショナー)等によって一定温度に保た
れた部屋ないし密閉空間において大出力の音波発生手段
を用いる等の方法によっても精密な測定は可能である。
In the present embodiment, the temperature of the sample droplet 3 is kept constant and a strong sound pressure is obtained by the constant temperature resonance box 4. However, instead of the resonance box, for example, an air conditioner (air conditioner) is used. ) And the like, precise measurement is possible by a method such as using a high-output sound wave generating means in a room or an enclosed space kept at a constant temperature.

(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明の液体の物理
的性質測定方法は、液滴を作るだけでよいので、極めて
微量の試料液体によって粘性率や表面張力等の物理的性
質が測定できる。また、本発明によると、液滴の最下端
から持ち上げられる量と振幅との比を測定するだけでよ
く、絶対値を測定しなくてよいので、測定が簡単にな
る。さらに、本発明によれば、液滴の運動を光学系など
を使って非接触に測定できるので、測定精度を上げるこ
とができる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, since the method for measuring physical properties of a liquid according to the present invention only requires the formation of droplets, a very small amount of sample liquid can be used to measure physical properties such as viscosity and surface tension. Properties can be measured. Further, according to the present invention, it is only necessary to measure the ratio between the amplitude lifted from the lowermost end of the droplet and the amplitude, and it is not necessary to measure the absolute value, so that the measurement is simplified. Further, according to the present invention, since the movement of the droplet can be measured in a non-contact manner using an optical system or the like, the measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す原理図、第2図(a)
〜(e)は本発明の実施例の作用を説明するための説明
図、第3図は同実施例で測定する試料液滴の状態を説明
するための説明図、第4図は同実施例において液滴の像
を光電素子に投影したときの説明図である。 1……測定装置、2……試料液体、3……試料液滴、4
……恒温共鳴箱、5……液滴化手段、7……音波発生手
段、9……検出手段、11……信号解析手段。
FIG. 1 is a principle view showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a)
To (e) are explanatory diagrams for explaining the operation of the embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the state of the sample droplet measured in the embodiment, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram when an image of a droplet is projected on a photoelectric element in FIG. 1 ... measuring device, 2 ... sample liquid, 3 ... sample droplet, 4
... constant-temperature resonance box, 5 ... droplet formation means, 7 ... sound wave generation means, 9 ... detection means, 11 ... signal analysis means.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料液体を液滴化すると共にこの試料液滴
を音波で振動させ、この試料液滴の振動と液滴の持ち上
げられる量の比を基に当該液体の粘性率あるいは表面張
力を求めることを特徴とする液体の物理的性質測定方
法。
A sample liquid is formed into droplets, and the sample droplet is vibrated by a sound wave. The viscosity or surface tension of the liquid is determined based on the ratio between the vibration of the sample droplet and the amount by which the droplet is lifted. A method for measuring physical properties of a liquid, characterized in that it is obtained.
【請求項2】試料液体を液滴化すると共にこの試料液滴
を音波で振動させ、音波の振幅と試料液滴の振幅の位相
差とを基に当該液体の粘性率あるいは表面張力を求める
ことを特徴とする液体の物理的性質測定方法。
2. A method for converting a sample liquid into droplets and vibrating the sample droplets with a sound wave to determine the viscosity or surface tension of the liquid based on the amplitude of the sound wave and the phase difference between the amplitudes of the sample droplets. A method for measuring physical properties of a liquid, comprising:
【請求項3】試料液体を液滴化すると共にこの試料液滴
を音波で減衰振動させ、この試料液滴の振動数と減衰振
動の減衰率とを基に当該液体の粘性率あるいは表面張力
を求めることを特徴とする液体の物理的性質測定方法。
3. A sample liquid is formed into droplets, and the sample droplet is attenuated and vibrated by a sound wave. The viscosity or surface tension of the liquid is determined based on the frequency of the sample droplet and the damping rate of the damped vibration. A method for measuring physical properties of a liquid, characterized in that it is obtained.
【請求項4】試料液体を液滴化する手段と、前記手段に
より液滴化された試料液滴を振動させる音波発生手段
と、前記液滴の振幅と液滴の持ち上げられる量を検出す
る検出手段と、前記音波発生手段からの音波信号と検出
手段からの検出信号とから当該液体の粘性率あるいは表
面張力を求める信号解析手段とから構成したことを特徴
とする液体の物理的性質測定装置。
4. A means for forming a sample liquid into droplets, a sound wave generating means for oscillating a sample droplet formed by the means, and a detection for detecting the amplitude of the droplet and the amount of lift of the droplet. And a signal analyzing means for determining the viscosity or surface tension of the liquid from the sound wave signal from the sound wave generating means and the detection signal from the detecting means.
【請求項5】前記液滴化手段が内部雰囲気を一定温度に
保つ共鳴箱内に配置され、前記音波発生手段から出力さ
れる音波が前記共鳴箱と共振する周波数の搬送波を試料
液滴を振動させる信号波で変調したものであることを特
徴とする請求項4記載の液体の物理的性質測定装置。
5. The liquid drop forming means is disposed in a resonance box for maintaining an internal atmosphere at a constant temperature, and a sound wave output from the sound wave generating means oscillates a carrier wave having a frequency which resonates with the resonance box. 5. The apparatus for measuring physical properties of a liquid according to claim 4, wherein the apparatus is modulated by a signal wave to be applied.
JP63249921A 1988-10-05 1988-10-05 Method and apparatus for measuring physical properties of liquid Expired - Lifetime JP2582137B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63249921A JP2582137B2 (en) 1988-10-05 1988-10-05 Method and apparatus for measuring physical properties of liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63249921A JP2582137B2 (en) 1988-10-05 1988-10-05 Method and apparatus for measuring physical properties of liquid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0298651A JPH0298651A (en) 1990-04-11
JP2582137B2 true JP2582137B2 (en) 1997-02-19

Family

ID=17200168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63249921A Expired - Lifetime JP2582137B2 (en) 1988-10-05 1988-10-05 Method and apparatus for measuring physical properties of liquid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2582137B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE532059T1 (en) * 1999-11-16 2011-11-15 Julian Mason METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE PROPERTIES OF LIQUIDS
US6925856B1 (en) * 2001-11-07 2005-08-09 Edc Biosystems, Inc. Non-contact techniques for measuring viscosity and surface tension information of a liquid
JP5622266B2 (en) * 2009-08-12 2014-11-12 国立大学法人名古屋工業大学 Surface property measuring method and measuring apparatus
KR102035859B1 (en) 2014-05-28 2019-10-25 주식회사 펨토바이오메드 Process for Measuring Viscosity
CN105092422A (en) * 2014-10-09 2015-11-25 天津科技大学 Portable temperature control surface tension meter

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0298651A (en) 1990-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11668700B2 (en) Resonant frequency hemostasis analyzer
JP2730673B2 (en) Method and apparatus for measuring physical properties using cantilever for introducing ultrasonic waves
US3220258A (en) Sensing the presence or absence of material
RU2005102703A (en) SCANNING PROBE MICROSCOPE
JP3567255B2 (en) Apparatus and method for measuring complex viscosity coefficient and complex coefficient
JPH0821846A (en) Sample measuring probe device
US5303578A (en) Rheometer
JP7179478B2 (en) Gas sensor and gas detection method
JP2582137B2 (en) Method and apparatus for measuring physical properties of liquid
US2522924A (en) Supersonic inspection apparatus
JPS5915837A (en) Viscosity measuring apparatus for high temperature fluid
Wang et al. Fluid viscosity measurement using forward light scattering
GB2379506A (en) Vibratory gyroscope
RU116632U1 (en) DIAGNOSTIC SYSTEM FOR MEASURING FREE VIBRATIONS OF A MONITORED OBJECT
Freschi et al. Laser interferometric characterization of a vibrating speaker system
JP2004012149A (en) Liquid physical property measuring apparatus
JPH1183594A (en) Measuring device
Ohsaka et al. A two-frequency acoustic technique for bubble resonant oscillation studies
JP4465473B2 (en) High resolution sound velocity measuring method and apparatus for fluid
JP2650429B2 (en) Vibration thermometer
JPS6036006B2 (en) positioning device
SU1013412A1 (en) Vibratory test drive
Sydenham Vibration
JPH05340926A (en) Vibrator of material with sound wave
JPH04244957A (en) Apparatus for measuring mechanical constant