JP4299100B2 - Viscoelasticity measuring device and viscoelasticity measuring method - Google Patents

Viscoelasticity measuring device and viscoelasticity measuring method Download PDF

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  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

本発明は、超磁歪素子を利用して試料の粘弾性測定を行う粘弾性測定装置および粘弾性測定方法に関し、特に、試料を保持する一対の試料保持部のうちの一方の試料保持部を所望の波形で振動させたときの試料の変形により他方の試料保持部に作用する応力を解析し試料の粘弾性に関する指標値を測定する粘弾性解析装置および粘弾性測定方法に関するものである。   The present invention relates to a viscoelasticity measuring apparatus and a viscoelasticity measuring method for measuring a viscoelasticity of a sample using a giant magnetostrictive element, and in particular, one sample holding part of a pair of sample holding parts for holding a sample is desired. The present invention relates to a viscoelasticity analyzer and a viscoelasticity measuring method for analyzing a stress acting on the other sample holding part by deformation of a sample when it is vibrated with a waveform and measuring an index value related to the viscoelasticity of the sample.

流動状態の工業材料の粘弾性は、工業材料の適切な工程管理や品質管理を行う上で重要な物性指標である。流動状態の工業材料のほとんど全ては、理想弾性体とニュートン流体の中間的な性質を示す粘弾性体である。   The viscoelasticity of an industrial material in a fluidized state is an important physical property index for appropriate process control and quality control of the industrial material. Almost all industrial materials in the fluid state are viscoelastic bodies that exhibit intermediate properties between ideal elastic bodies and Newtonian fluids.

通常の品質評価において、工業材料が固形状態または半固形状態の場合、材料を理想弾性体と見なした圧縮引張試験を行っており、工業材料が流動性の場合、材料をニュートン流体と見なした粘度測定を行っている(特許文献1および特許文献2参照)。品質管理において、粘度測定で測定した粘度は、低粘度液体に対する物性指標としては有効であるが、中高粘度液体や構造性液体に対する物性指標としては不十分である。なお、特許文献1には粘弾性体の非線形弾性率を測定する技術が記載されており、特許文献2には非線形複素弾性率および非線形複素コンプライアンスを測定する技術が記載されている。   In normal quality evaluation, when an industrial material is in a solid or semi-solid state, a compression tensile test is performed in which the material is regarded as an ideal elastic body, and when the industrial material is fluid, the material is regarded as a Newtonian fluid. Viscosity measurement is performed (see Patent Document 1 and Patent Document 2). In quality control, the viscosity measured by viscosity measurement is effective as a physical property index for low-viscosity liquids, but is insufficient as a physical property index for medium-high viscosity liquids and structural liquids. Patent Document 1 describes a technique for measuring a nonlinear elastic modulus of a viscoelastic body, and Patent Document 2 describes a technique for measuring a nonlinear complex elastic modulus and a nonlinear complex compliance.

粘弾性材料の品質評価に最適であるといわれている動的粘弾性測定の原理について説明する。動的粘弾性測定では、正弦波形の歪みを材料に与えながらロードセルなどで材料からの応力を検出し、歪みの波形と応力の波形から動的粘弾性の指標である貯蔵弾性率および損失弾性率を測定する。これにより、材料の特性に関する高度な品質管理に必要な各種情報を得ることができる。具体的には、材料の粘性や弾性や構造特性など物性に関する広範な特性の情報を得ることができ、得られた情報から時間変化(経時変化)特性や温度変化特性(温度分散や歪み分散、周波数分散など)などの高度な解析を行うことができる。動的粘弾性測定は、微小変形で測定するので、非破壊的な測定であり、固形材料、液状材料ともに測定対象とする。   The principle of dynamic viscoelasticity measurement, which is said to be optimal for quality evaluation of viscoelastic materials, will be described. In dynamic viscoelasticity measurement, stress from a material is detected by a load cell while applying a sinusoidal waveform to the material, and the storage elastic modulus and loss elastic modulus are indicators of dynamic viscoelasticity from the strain waveform and the stress waveform. Measure. Thereby, various information necessary for advanced quality control regarding the characteristics of the material can be obtained. Specifically, it is possible to obtain information on a wide range of properties related to physical properties such as viscosity, elasticity, and structural properties of materials. From the obtained information, time change (time change) characteristics and temperature change characteristics (temperature dispersion, strain dispersion, Advanced analysis such as frequency dispersion). The dynamic viscoelasticity measurement is a nondestructive measurement because it is measured by micro deformation, and both solid and liquid materials are measured.

従来の動的粘弾性測定に使用される装置は、数千万円と非常に高価であるため、研究等の限られた目的で使用されていた。つまり、当該装置および当該装置で得られる粘弾性を一般企業等における材料の品質評価の基準として広く定着させるのは困難であった。   The conventional apparatus used for dynamic viscoelasticity measurement is very expensive, such as tens of millions of yen, and has been used for limited purposes such as research. That is, it has been difficult to widely fix the apparatus and the viscoelasticity obtained by the apparatus as a standard for quality evaluation of materials in general companies.

そこで、本発明者は、高精度の動的粘弾性測定が可能な装置を安価で製品化することを鋭意検討した結果、大きな駆動力を発生する特性を持つ小型で安価な動力源である超磁歪素子を利用することに着目した。超磁歪素子とは、磁界変化により変形する性質および変形により磁界を発生する性質を持つ磁歪材料である。超磁歪素子はこのような性質を持つため、現在、トランスデューサ、アクチュエータ、センサ、振動発生器およびマイクロマニピュレーションなどとしての利用が検討されている(特許文献3、特許文献4、特許文献5および特許文献6参照)。   Therefore, the present inventor has eagerly studied to commercialize an apparatus capable of measuring dynamic viscoelasticity with high accuracy at a low price. As a result, the present inventor is an ultra-compact and inexpensive power source having a characteristic of generating a large driving force. We focused on using magnetostrictive elements. The giant magnetostrictive element is a magnetostrictive material having a property of being deformed by a magnetic field change and a property of generating a magnetic field by the deformation. Since giant magnetostrictive elements have such properties, their use as transducers, actuators, sensors, vibration generators, micromanipulations, and the like are currently being investigated (Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document). 6).

ところが、超磁歪素子は、ヒステリシス特性という特殊な性質を有する。ヒステリシス特性とは、履歴現象ともいい、ある物の状態が現在それが置かれている条件だけで決まらず、過去にその物が経てきた状態の履歴によって左右される現象のことをいう。ヒステリシス特性は、超磁歪素子の温度変化や超磁歪素子に加える圧力変化などの影響を受けて変化する。超磁歪素子に対して与える指令値と指令値により変形する超磁歪素子の変位量との関係は非線形である。   However, the giant magnetostrictive element has a special property of hysteresis characteristics. The hysteresis characteristic is also called a hysteresis phenomenon, and refers to a phenomenon that depends on the history of the state in which a thing has passed in the past, without being determined only by the conditions under which it is currently placed. The hysteresis characteristic changes under the influence of a temperature change of the giant magnetostrictive element or a pressure change applied to the giant magnetostrictive element. The relationship between the command value given to the giant magnetostrictive element and the displacement of the giant magnetostrictive element deformed by the command value is non-linear.

したがって、超磁歪素子を利用して動的粘弾性測定に必要な正弦波形の振動を生成する場合、当該超磁歪素子が有するヒステリシス特性のため、その制御は非常に困難である。また、超磁歪素子は主に焼結合金法で生産されているため、その磁歪特性は完全に均質にならない。これらの理由から、超磁歪素子を用いた計測器は、ほとんど、産業面で実用化および製品化されていない。   Therefore, when generating a sinusoidal vibration necessary for dynamic viscoelasticity measurement using a giant magnetostrictive element, it is very difficult to control it due to the hysteresis characteristic of the giant magnetostrictive element. Further, since the giant magnetostrictive element is mainly produced by a sintered alloy method, its magnetostrictive characteristics are not completely uniform. For these reasons, most measuring instruments using giant magnetostrictive elements have not been put into practical use or commercialized in industrial terms.

このような状況の中、現在、ヒステリシス特性を考慮して超磁歪素子を制御する方法が研究されている。例えば、プライザッハモデルに基づく逆モデルを用いて超磁歪素子を制御する方法が研究されている(特許文献3、非特許文献1、非特許文献2および非特許文献3参照)。これらの方法は、使用する各々の超磁歪素子に対してヒステリシス特性に影響を与える超磁歪素子の温度条件ごとに、プライザッハモデルに基づく逆モデルを用いて位置変化に対する指令値を割り出すデータベースを予め作成し、データベースを参照してヒステリシス特性が原因である位置のずれを考慮した指令値を得て、指令値を超磁歪素子に入力するというものである。つまり、プライザッハモデルに基づく逆モデルにより、超磁歪素子の目標変位量を出力するための指令値を得ることができ、ヒステリシス特性を考慮して超磁歪素子を制御することができる。   Under such circumstances, a method for controlling a giant magnetostrictive element in consideration of hysteresis characteristics is currently being studied. For example, a method of controlling a giant magnetostrictive element using an inverse model based on the Preisach model has been studied (see Patent Document 3, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3). In these methods, for each temperature condition of the giant magnetostrictive element that affects the hysteresis characteristics for each giant magnetostrictive element to be used, a database for calculating a command value for the position change using an inverse model based on the Preisach model is previously stored. The command value is created, a command value that takes into account the positional shift caused by the hysteresis characteristic is obtained by referring to the database, and the command value is input to the giant magnetostrictive element. That is, a command value for outputting the target displacement amount of the giant magnetostrictive element can be obtained by an inverse model based on the Preisach model, and the giant magnetostrictive element can be controlled in consideration of hysteresis characteristics.

特開平9−304268号公報JP-A-9-304268 特開平11−201893号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-201893 特開2002−127003号公報JP 2002-127003 A 特開平11−173968号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-173968 特許第3151153号公報Japanese Patent No. 3151153 国際公開第00/13008号パンフレットInternational Publication No. 00/13008 Pamphlet 浅野健治、「高機能デバイスに関する研究−超磁歪アクチュエータの制御に関する研究−」、茨城県工業技術センター研究報告第27号、p.5〜7、1999年Kenji Asano, “Study on High Functional Devices-Research on Control of Giant Magnetostrictive Actuator-”, Research Report No. 27, Ibaraki Prefectural Industrial Technology Center, p. 5-7, 1999 浅野健治、小石川勝男、安英徳、「高機能デバイスに関する研究−超磁歪アクチュエータの制御に関する研究−」、茨城県工業技術センター研究報告第28号、p.7〜8、2000年Kenji Asano, Katsuo Koishikawa, Hidenori Yasu, “Study on High Functional Devices -Study on Control of Giant Magnetostrictive Actuator-”, Research Report No. 28, Ibaraki Prefectural Industrial Technology Center, p. 7-8, 2000 安英徳、小石川勝男、浅野健治、「高機能デバイスに関する研究−超磁歪アクチュエータの発熱対策に関する研究−」、茨城県工業技術センター研究報告第28号、p.5〜6、2000年An Hidenori, Katsuo Koishikawa, Kenji Asano, “Study on High Functional Devices -Study on Heat Generation Countermeasures for Giant Magnetostrictive Actuators-”, Research Report No. 28, Ibaraki Prefectural Industrial Technology Center, p. 5-6, 2000

しかしながら、プライザッハモデルに基づく逆モデルを用いて超磁歪素子を制御する方法の場合、使用する各々の超磁歪素子に対してヒステリシス特性に影響を与える超磁歪素子の温度条件ごとに位置変化に対する指令値を割り出すデータベースを作成する必要があり、データベースの作成は多大な時間および費用を要するという問題点があった。
また、データベースを利用して超磁歪素子を制御する方法の場合、高速処理コンピュータを必要とするため、装置が、高価格になり、大型化してしまうという問題点があった。
However, in the case of a method of controlling a giant magnetostrictive element using an inverse model based on the Preisach model, a command to change the position for each temperature condition of the giant magnetostrictive element that affects the hysteresis characteristics for each giant magnetostrictive element used. There is a problem that it is necessary to create a database for determining values, and the creation of the database requires a lot of time and cost.
Further, in the case of a method for controlling a giant magnetostrictive element using a database, a high speed processing computer is required, so that there is a problem that the apparatus becomes expensive and large.

このように、超磁歪素子を用いた計測器、特に超磁歪素子を用いた粘弾性測定装置の製品化は困難であり、一般企業などでの材料の品質管理に動的粘弾性測定を定着させるのは現実的でなかった。   As described above, it is difficult to commercialize measuring instruments using giant magnetostrictive elements, in particular viscoelasticity measuring devices using giant magnetostrictive elements, and fix dynamic viscoelasticity measurement to quality control of materials in general companies. It was not realistic.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、超磁歪素子を利用し、低価格で装置の小型化を計ることができる粘弾性測定装置および粘弾性測定方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a viscoelasticity measuring apparatus and a viscoelasticity measuring method that can use a giant magnetostrictive element and can reduce the size of the apparatus at low cost. .

このような目的を達成するために、本発明にかかる粘弾性測定装置は、測定対象となる試料に所定の波形の振動を与えて上記試料の応力を検出し、上記試料の粘弾性に関する指標値を算出する粘弾性測定装置において、磁界の変化で変位する超磁歪素子と、上記超磁歪素子に磁界をかけて変位させる超磁歪素子変位手段と、上記超磁歪素子の変位を上記試料に伝達する変位伝達手段と、上記試料に伝達される変位量を上記試料近傍で検出する変位量検出手段と、上記所定の波形を生成するための目標となる制御値に基づいて、上記超磁歪素子変位手段を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記制御値に基づいて上記超磁歪素子変位手段を制御し、上記制御値が予め定めた目標制御値となるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the viscoelasticity measuring apparatus according to the present invention detects a stress of the sample by applying a vibration having a predetermined waveform to the sample to be measured, and an index value relating to the viscoelasticity of the sample. In the viscoelasticity measuring apparatus for calculating the magnetostrictive element, a giant magnetostrictive element that is displaced by a change in magnetic field, a giant magnetostrictive element displacing means that applies a magnetic field to the giant magnetostrictive element, and a displacement of the giant magnetostrictive element is transmitted to the sample. Displacement transmitting means, displacement amount detecting means for detecting the amount of displacement transmitted to the specimen in the vicinity of the specimen, and the giant magnetostrictive element displacing means based on a target control value for generating the predetermined waveform and control means for controlling said control means based on the control value to control the super-magnetostrictive element displacing unit, that performs feedback control so that the target control value the control value is predetermined Special To.

このような特徴を有する本装置は、大きな駆動力を発生する特性を有し、小型で安価な超磁歪素子を動力源として利用するので、流動性材料やゲル状材料、プラスチック片など従来と比較してより硬い試料まで測定対象物の範囲を広げることができる。本装置は、超磁歪素子を利用するので、本装置全体を小型化・低価格化することができる。   This device with such characteristics has the characteristic of generating a large driving force, and uses a small and inexpensive giant magnetostrictive element as a power source, so it is compared with conventional materials such as fluid materials, gel materials, plastic pieces, etc. Thus, the range of the measurement object can be expanded to a harder sample. Since this apparatus uses a giant magnetostrictive element, the entire apparatus can be reduced in size and price.

また、本装置は、制御値算出手段および制御手段に一般的なパーソナルコンピュータを利用することができるので、本装置を小型で低価格にすることができる。本装置は、各構成手段を実現する部品を利用者が自由に変更することができ、本装置全体の低価格化を容易に実現することができる。本装置は、各構成手段を実現する部品を最新のものや高性能のものに変更することで、本装置全体の高性能化を容易に図ることができる。   In addition, since this apparatus can use a general personal computer for the control value calculation means and the control means, the apparatus can be made small and inexpensive. In this apparatus, the user can freely change the parts that realize each component, and the cost of the entire apparatus can be easily reduced. In the present apparatus, the performance of the entire apparatus can be easily improved by changing the components for realizing each constituent means to the latest ones or high performance ones.

また、本装置は、変位量検出手段で検出した変位量に基づいて所定の波形を生成するための目標となる制御値を算出するので、各構成手段を実現する部品の加工精度のばらつきがあっても、試料に所定の波形の振動を与えることができる。本装置は、各構成手段を実現する部品を交換しても、部品の調整を行う必要なく、試料に所定の波形の振動を与えることができる。本装置は、例え、超磁歪素子の品質にばらつきがあっても、ばらつきの影響を受けずに試料に所定の波形の振動を与えることができる。   In addition, since this apparatus calculates a control value that is a target for generating a predetermined waveform based on the displacement detected by the displacement detection means, there is a variation in the machining accuracy of the parts that realize each constituent means. Even in such a case, vibration having a predetermined waveform can be applied to the sample. This apparatus can give a vibration having a predetermined waveform to the sample without having to adjust the parts even if the parts realizing each constituent means are replaced. Even if there is a variation in the quality of the giant magnetostrictive element, this apparatus can give a vibration having a predetermined waveform to the sample without being affected by the variation.

また、本装置は、超磁歪素子のヒステリシス特性に影響する温度条件が測定中に変化しても、試料に常に所定の波形の振動を与えることができる。これにより、測定時に、波形の振幅や波形の周波数、試料温度、外気温度などの測定条件を変化させることで、様々な測定条件での試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。   In addition, the present apparatus can always give a vibration having a predetermined waveform to the sample even if the temperature condition affecting the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element changes during the measurement. Thereby, the index value regarding the viscoelasticity of the sample under various measurement conditions can be obtained by changing the measurement conditions such as the amplitude of the waveform, the frequency of the waveform, the sample temperature, and the outside air temperature during measurement.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記制御手段は、上記変位量検出手段で検出した変位量と上記所定の波形を表す予め定めた変位量・時間関係式から算出した変位量とを比較して、上記変位量検出手段で検出した変位量が許容可能であるか否かを判定する許容可能判定手段と、上記許容可能判定手段で上記変位量検出手段で検出した変位量が許容不可であると判定された場合、上記変位量検出手段で検出した変位量、上記制御値および上記予め定めた変位量・時間関係式に基づいて上記制御値を補正する制御値補正手段とをさらに備え、上記制御値補正手段で補正した制御値に基づいて上記超磁歪素子変位手段を制御することを特徴とする。 Further, the viscoelasticity measuring apparatus according to the present invention is the viscoelasticity measuring apparatus described above, wherein the control means is a predetermined displacement amount / represented by the displacement amount detected by the displacement amount detection means and the predetermined waveform. The displacement amount calculated from the time relational expression is compared to determine whether the displacement amount detected by the displacement amount detection unit is acceptable, and the displacement amount is determined by the tolerance determination unit. If the displacement amount detected by the detection means is determined to be unacceptable, the displacement amount detected by the displacement amount detecting means, the control value based on the control value and the predetermined displacement-time relationship And a control value correcting means for correcting, wherein the giant magnetostrictive element displacing means is controlled based on the control value corrected by the control value correcting means.

このような特徴を有する本装置の制御手段は、検出した変位量と所定の波形を表す予め定めた変位量・時間関係式から算出した変位量とを比較して、検出した変位量が許容可能であるか否かを判定し、検出した変位量が許容不可であると判定された場合、検出した変位量、算出した制御値および予め定めた変位量・時間関係式に基づいて算出した制御値を補正し、補正した制御値に基づいて超磁歪素子変位手段を制御するので、所定の波形の振動を与えるための適正な制御値を算出することができる。これにより、データベースを用いずに所定の波形の振動を与えるための適正な制御値を得ることができるので、本装置全体の小型化および低価格化を容易に実現することができる。   The control means of this apparatus having such a feature allows the detected displacement amount to be compared by comparing the detected displacement amount with a displacement amount calculated from a predetermined displacement amount / time relational expression representing a predetermined waveform. If the detected displacement amount is determined to be unacceptable, the detected displacement amount, the calculated control value, and the control value calculated based on a predetermined displacement amount / time relational expression And the giant magnetostrictive element displacing means is controlled based on the corrected control value, so that an appropriate control value for applying a predetermined waveform of vibration can be calculated. As a result, it is possible to obtain an appropriate control value for giving a vibration having a predetermined waveform without using a database. Therefore, it is possible to easily realize downsizing and cost reduction of the entire apparatus.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記制御値補正手段は、上記変位量検出手段で検出した変位量および上記制御値に基づいて制御値および変位量の関係を表す制御値・変位量関係式を作成する制御値・変位量関係式作成手段と、上記制御値・変位量関係式作成手段で作成した上記制御値・変位量関係式および上記予め定めた上記変位量・時間関係式に基づいて上記所定の波形を生成するための目標となる制御値および時間の関係を表す制御値・時間関係式を作成する制御値・時間関係式作成手段とをさらに備え、上記制御手段は、上記制御値・時間関係式作成手段で作成した上記制御値・時間関係式から算出した制御値に基づいて上記超磁歪素子変位手段を制御することを特徴とする。 Further, according viscoelasticity measuring apparatus in the present invention, in a viscoelasticity measuring apparatus described above, the control value correcting means, the displacement amount detected by the displacement amount detecting means and the control value based on the control value and the displacement A control value / displacement amount relational expression creating means for creating a control value / displacement quantity relational expression representing the relationship between the quantity, the control value / displacement quantity relational expression created by the control value / displacement quantity relational expression creating means, A control value / time relational expression creating means for creating a control value / time relational expression representing the relationship between the control value and time as a target for generating the predetermined waveform based on the determined displacement / time relational expression; The control means controls the giant magnetostrictive element displacement means based on a control value calculated from the control value / time relational expression created by the control value / time relational expression creation means. .

このような特徴を有する本装置の制御値補正手段は、検出した変位量および算出した制御値に基づいて、制御値および変位量の関係を表す制御値・変位量関係式を作成し、作成した制御値・変位量関係式および予め定めた変位量・時間関係式に基づいて所定の波形を生成するための目標となる制御値および時間の関係を表す制御値・時間関係式を作成し、制御手段は、作成した制御値・時間関係式から算出した制御値に基づいて超磁歪素子変位手段を制御するので、所定の波形の振動を与えるための適正な制御値を既存の数学的手法を用いて算出することができる。   The control value correction means of this apparatus having such a feature creates and creates a control value / displacement amount relational expression representing the relationship between the control value and the displacement amount based on the detected displacement amount and the calculated control value. Creates a control value / time relational expression that represents the relationship between the control value and time as a target for generating a predetermined waveform based on the control value / displacement quantity relational expression and a predetermined displacement amount / time relational expression. Since the means controls the giant magnetostrictive element displacement means based on the control value calculated from the created control value / time relational expression, an appropriate control value for giving a predetermined waveform vibration is used using an existing mathematical method. Can be calculated.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記波形は、正弦波形、三角波形、矩形波形および周波数の異なる上記正弦波形を複合させた波形のいずれか一つであることを特徴とする。 The viscoelasticity measuring apparatus according to the present invention is the viscoelasticity measuring apparatus described above , wherein the waveform is any one of a sine waveform, a triangular waveform, a rectangular waveform, and a waveform obtained by combining the sine waveforms having different frequencies. It is characterized by being one.

このような特徴を有する本装置は、正弦波形や、三角波形、矩形波形、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形など様々な波形の振動を試料に与えることができ、様々な波形での試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。具体的には、本装置は、正弦波形の場合は動的な粘弾性が測定でき、三角波形の場合は定速変形測定により種々の変形速度における弾性率が測定でき、矩形波形の場合はクリープ回復測定により粘弾性が測定できる。本装置は、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形の場合はフーリエ変換により多周波数同時の粘弾性が測定できる。本装置は、各波形の周波数を変えて測定すれば高度な物性解析ができる。本装置は、変位量を固定した場合は応力緩和測定により粘弾性を測定できる。   This device with such characteristics can give samples vibrations of various waveforms such as sinusoidal waveforms, triangular waveforms, rectangular waveforms, and composite waveforms of sinusoidal waveforms with different frequencies. It is possible to obtain an index value related to viscoelasticity. Specifically, this device can measure dynamic viscoelasticity in the case of a sine waveform, can measure the elastic modulus at various deformation rates by constant speed deformation measurement in the case of a triangular waveform, and creep in the case of a rectangular waveform. Viscoelasticity can be measured by recovery measurement. In the case of a waveform in which sinusoidal waveforms having different frequencies are combined, this apparatus can measure viscoelasticity at multiple frequencies by Fourier transform. This device can perform advanced physical property analysis by changing the frequency of each waveform. This apparatus can measure viscoelasticity by stress relaxation measurement when the amount of displacement is fixed.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記試料の上記応力を検出する応力検出手段と、上記変位量検出手段で検出した上記変位量および上記応力検出手段で検出した上記応力を解析して上記試料の粘弾性に関する上記指標値を算出する粘弾性算出手段とを備えたことを特徴とする。 The viscoelasticity measuring device according to the present invention is the viscoelasticity measuring device described above , wherein the stress detection unit detects the stress of the sample, the displacement amount detected by the displacement amount detection unit, and the stress detection. Viscoelasticity calculating means for analyzing the stress detected by the means and calculating the index value relating to the viscoelasticity of the sample.

このような特徴を有する本装置は、試料の応力を検出し、検出した変位量および検出した応力を解析して試料の粘弾性に関する指標値を算出するので、超磁歪素子を利用して試料に所定の波形の振動を与えながら高精度の粘弾性測定を行うことができる。   This apparatus having such a feature detects the stress of the sample and analyzes the detected displacement and the detected stress to calculate an index value related to the viscoelasticity of the sample. Highly accurate viscoelasticity measurement can be performed while applying a predetermined waveform of vibration.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記超磁歪素子変位手段は、電流を供給する電流供給手段と、上記電流供給手段から供給された上記電流を入力して磁界を発生する磁界発生手段とをさらに備え、上記超磁歪素子に上記磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させることを特徴とし、上記電流供給手段から供給された電流値を検出する電流検出手段を備え、上記制御値は上記電流値であることを特徴とする。 The viscoelasticity measuring apparatus according to the present invention is the viscoelasticity measuring apparatus described above , wherein the giant magnetostrictive element displacing means includes a current supply means for supplying a current, and the current supplied from the current supply means. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field when input, wherein the magnetostrictive element is displaced by applying the magnetic field generated by the magnetic field generating means, and the current value supplied from the current supplying means is detected. Current control means for controlling, and the control value is the current value.

このような特徴を有する本装置の超磁歪素子変位手段は電流を供給する電流供給手段と電流供給手段から供給された電流を入力して磁界を発生する磁界発生手段とをさらに備え超磁歪素子に磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させることを特徴とし、本装置は電流供給手段から供給された電流値を検出する電流検出手段を備え、制御値は電流値であるので、入手が容易なものを用いて超磁歪素子変位手段を実現することができる。これにより、本装置を低価格にすることができる。   The giant magnetostrictive element displacing means of the present apparatus having such characteristics further comprises a current supply means for supplying current and a magnetic field generating means for generating a magnetic field by inputting the current supplied from the current supply means. The device is characterized in that it is displaced by applying a magnetic field generated by the magnetic field generation means, and this apparatus is equipped with a current detection means for detecting the current value supplied from the current supply means, and the control value is a current value, so that it can be easily obtained. The giant magnetostrictive element displacing means can be realized by using such a thing. Thereby, this apparatus can be made inexpensive.

また、本発明にかかる粘弾性測定装置は、上記に記載の粘弾性測定装置において、上記超磁歪素子変位手段は、磁界を発生する磁界発生手段と、上記磁界発生手段を移動させる移動手段とをさらに備え、上記超磁歪素子に上記磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させることを特徴とし、上記超磁歪素子と上記磁界発生手段との間の距離を検出値として検出する距離検出手段を備え、上記制御値は上記検出値であることを特徴とする。 The viscoelasticity measuring apparatus according to the present invention is the viscoelasticity measuring apparatus described above , wherein the giant magnetostrictive element displacing means includes a magnetic field generating means for generating a magnetic field and a moving means for moving the magnetic field generating means. And a distance detecting means for detecting a distance between the giant magnetostrictive element and the magnetic field generating means as a detection value, wherein the magnetic field generated by the magnetic field generating means is applied to the giant magnetostrictive element and displaced. And the control value is the detected value.

このような特徴を有する本装置の超磁歪素子変位手段は磁界を発生する磁界発生手段と磁界発生手段を移動させる移動手段とをさらに備え超磁歪素子に磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させることを特徴とし、本装置は超磁歪素子と磁界発生手段との間の距離を検出値として検出する距離検出手段を備え、制御値は検出値であるので、入手が容易なものを用いて超磁歪素子変位手段を実現することができる。これにより、本装置を低価格にすることができる。   The giant magnetostrictive element displacing means of the present apparatus having such characteristics further includes a magnetic field generating means for generating a magnetic field and a moving means for moving the magnetic field generating means, and is displaced by applying a magnetic field generated by the magnetic field generating means to the giant magnetostrictive element. The apparatus includes distance detection means for detecting the distance between the giant magnetostrictive element and the magnetic field generation means as a detection value, and the control value is a detection value. Giant magnetostrictive element displacement means can be realized. Thereby, this apparatus can be made inexpensive.

また、本発明は粘弾性測定方法に関するものであり、本発明にかかる粘弾性測定方法は、測定対象となる試料に所定の波形の振動を与えて上記試料の応力を検出し、上記試料の粘弾性に関する指標値を算出する粘弾性測定方法において、磁界の変化で変位する超磁歪素子を、上記所定の波形を生成するための制御値を用いて変位させ、上記超磁歪素子の変位を試料近傍で検出し、検出した変位量と上記所定の波形を表す予め定めた変位量・時間関係式から算出した変位量とを比較して、検出した変位量が許容可能であるか否かを判定し、検出した変位量が許容不可であると判定された場合、検出した変位量および上記制御値に基づいて、制御値および変位量の関係を表す制御値・変位量関係式を作成し、作成した上記制御値・変位量関係式および上記予め定めた上記変位量・時間関係式に基づいて上記所定の波形を生成するための目標となる制御値および時間の関係を表す制御値・時間関係式を作成し、作成した上記制御値・時間関係式から算出した制御値に基づいて上記超磁歪素子を変位させ、再度、上記超磁歪素子の変位量を検出して制御値を算出し、算出した制御値が予め定めた目標制御値となるまで制御値の算出を繰り返すこと、を特徴とする。 The present invention also relates to a viscoelasticity measuring method. The viscoelasticity measuring method according to the present invention detects a stress of the sample by applying a vibration having a predetermined waveform to the sample to be measured, and detects the viscosity of the sample. In a viscoelasticity measuring method for calculating an index value relating to elasticity, a giant magnetostrictive element that is displaced by a change in a magnetic field is displaced using a control value for generating the predetermined waveform, and the displacement of the giant magnetostrictive element is in the vicinity of a sample. The detected displacement amount is compared with the displacement amount calculated from the predetermined displacement amount / time relational expression representing the predetermined waveform to determine whether the detected displacement amount is acceptable. , when the amount of the detected displacement is determined to be unacceptable, based on the detected displacement amount and the control value, and generates a control value-displacement relation formula showing a relationship between the control value and the displacement amount was prepared The above control value / displacement relational expression And a control value / time relational expression representing a relation between a control value and a time as a target for generating the predetermined waveform based on the predetermined displacement / time relational expression, and the created control value -Displace the giant magnetostrictive element based on the control value calculated from the time relational expression, detect the displacement amount of the giant magnetostrictive element again, calculate the control value, and the calculated control value is a predetermined target control value The calculation of the control value is repeated until

このような特徴を有する本方法は、大きな駆動力を発生する特性を有し、小型で安価な超磁歪素子を動力源として利用するので、流動性材料やゲル状材料、プラスチック片など従来と比較してより硬い試料まで測定対象物の範囲を広げることができる。本方法によれば、超磁歪素子を利用するので、本方法に基づく装置全体を小型化・低価格化することができる。   This method with such characteristics has the characteristic of generating a large driving force, and uses a small and inexpensive giant magnetostrictive element as a power source, so it is compared with conventional methods such as fluid materials, gel materials, plastic pieces, etc. Thus, the range of the measurement object can be expanded to a harder sample. According to this method, since the giant magnetostrictive element is used, the entire apparatus based on this method can be reduced in size and cost.

また、本方法によれば、制御値を算出すること及び目標制御値となるまで制御値の算出を繰り返すことを実現するのに一般的なパーソナルコンピュータを利用することができるので、本方法に基づく装置を小型で低価格にすることができる。本方法によれば、本方法に基づく装置を構成する各部品を利用者が自由に変更することができ、当該装置全体の低価格化を容易に実現することができる。本方法よれば、本方法に基づく装置を構成する各部品を最新のものや高性能のものに変更することで、当該装置全体の高性能化を容易に図ることができる。   Further, according to the present method, a general personal computer can be used to realize the calculation of the control value and the calculation of the control value until the target control value is reached. The device can be made small and inexpensive. According to this method, the user can freely change each component constituting the device based on this method, and the cost of the entire device can be easily reduced. According to this method, it is possible to easily improve the performance of the entire device by changing each component constituting the device based on this method to the latest or high-performance component.

また、本方法によれば、検出した変位量に基づいて所定の波形を生成するための目標となる制御値を算出するので、本方法に基づく装置を構成する各部品の加工精度にばらつきがあっても、試料に所定の波形の振動を与えることができる。本方法によれば、本方法に基づく装置を構成する各部品を交換しても、部品の調整を行う必要なく、試料に所定の波形の振動を与えることができる。本方法によれば、例え、超磁歪素子の品質にばらつきがあっても、ばらつきの影響を受けずに試料に所定の波形の振動を与えることができる。   In addition, according to this method, a control value that is a target for generating a predetermined waveform is calculated based on the detected amount of displacement, so that there is a variation in the machining accuracy of each component constituting the apparatus based on this method. Even in such a case, vibration having a predetermined waveform can be applied to the sample. According to this method, even if each part constituting the apparatus based on this method is replaced, it is possible to give a vibration having a predetermined waveform to the sample without adjusting the part. According to this method, even if there is a variation in the quality of the giant magnetostrictive element, it is possible to give a vibration having a predetermined waveform to the sample without being affected by the variation.

また、本方法によれば、超磁歪素子のヒステリシス特性に影響する温度条件が測定中に変化しても、試料に常に所定の波形の振動を与えることができる。これにより、測定時に、波形の振幅や波形の周波数、試料温度、外気温度などの測定条件を変化させることで、様々な測定条件での試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。   Further, according to this method, even if the temperature condition affecting the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element changes during measurement, it is possible to always give a vibration having a predetermined waveform to the sample. Thereby, the index value regarding the viscoelasticity of the sample under various measurement conditions can be obtained by changing the measurement conditions such as the amplitude of the waveform, the frequency of the waveform, the sample temperature, and the outside air temperature during measurement.

本発明は、大きな駆動力を発生する特性を有し、小型で安価な超磁歪素子を動力源として利用するので、流動性材料やゲル状材料、プラスチック片など従来と比較してより硬い試料まで測定対象物の範囲を広げることができる。本発明は、超磁歪素子を利用するので、本発明に基づく装置全体を小型化・低価格化することができる。   Since the present invention uses a small and inexpensive giant magnetostrictive element as a power source to generate a large driving force, even a harder sample such as a fluid material, a gel-like material, a plastic piece, etc. The range of the measurement object can be expanded. Since the present invention uses a giant magnetostrictive element, the entire apparatus according to the present invention can be reduced in size and price.

また、本発明によれば、制御値算出手段および制御手段に一般的なパーソナルコンピュータを利用することができるので、本発明に基づく装置を小型で低価格にすることができる。本発明によれば、本発明に基づく装置の各構成手段を実現する部品を利用者が自由に変更することができ、当該装置全体の低価格化を容易に実現することができる。本発明によれば、本発明に基づく装置の各構成手段を実現する部品を最新のものや高性能のものに変更することで、当該装置全体の高性能化を容易に図ることができる。   Further, according to the present invention, since a general personal computer can be used for the control value calculation means and the control means, the apparatus based on the present invention can be made small and inexpensive. According to the present invention, the user can freely change the parts that realize each component of the apparatus according to the present invention, and the price of the entire apparatus can be easily reduced. According to the present invention, it is possible to easily improve the performance of the entire apparatus by changing the components for realizing each component of the apparatus based on the present invention to the latest or high-performance parts.

また、本発明によれば、本発明に基づく装置の各構成手段を実現する部品の加工精度のばらつきがあっても、試料に所定の波形の振動を与えることができる。本発明によれば、本発明に基づく装置の各構成手段を実現する部品を交換しても、部品の調整を行う必要なく、試料に所望の波形の振動を与えることができる。本発明によれば、例え、超磁歪素子の品質にばらつきがあっても、ばらつきの影響を受けずに試料に所定の波形の振動を与えることができる。   Further, according to the present invention, even if there is a variation in the machining accuracy of the parts that realize each component of the apparatus based on the present invention, it is possible to give a vibration having a predetermined waveform to the sample. According to the present invention, it is possible to give a vibration having a desired waveform to a sample without having to adjust the components even if the components realizing each component means of the apparatus according to the present invention are replaced. According to the present invention, even if the quality of the giant magnetostrictive element varies, the sample can be vibrated with a predetermined waveform without being affected by the variation.

また、本発明は、超磁歪素子のヒステリシス特性に影響する温度条件が測定中に変化しても、試料に常に所定の波形の振動を与えることができる。これにより、測定時に、波形の振幅や波形の周波数、試料温度、外気温度などの測定条件を変化させることで、様々な測定条件での試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。   Further, according to the present invention, even if the temperature condition that affects the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element changes during the measurement, the sample can always be vibrated with a predetermined waveform. Thereby, the index value regarding the viscoelasticity of the sample under various measurement conditions can be obtained by changing the measurement conditions such as the amplitude of the waveform, the frequency of the waveform, the sample temperature, and the outside air temperature during measurement.

また、本発明によれば、データベースを用いずに所定の波形の振動を与えるための適正な制御値を得ることができるので、本発明に基づく装置全体の小型化および低価格化を容易に実現することができる。本発明によれば、所定の波形の振動を与えるための適正な制御値を既存の数学的手法を用いて算出することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to obtain an appropriate control value for applying a predetermined waveform vibration without using a database, so that the entire apparatus according to the present invention can be easily reduced in size and price. can do. According to the present invention, it is possible to calculate an appropriate control value for applying a predetermined waveform of vibration using an existing mathematical method.

また、本発明によれば、正弦波形や、三角波形、矩形波形、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形など様々な波形の振動を試料に与えることができ、様々な波形での試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。具体的には、本発明によれば、正弦波形の場合は動的な粘弾性が測定でき、三角波形の場合は定速変形測定により種々の変形速度における弾性率が測定でき、矩形波形の場合はクリープ回復測定により粘弾性が測定できる。本発明によれば、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形の場合はフーリエ変換により多周波数同時の粘弾性が測定できる。本発明によれば、各波形の周波数を変えて測定すれば高度な物性解析ができる。本発明によれば、変位量を固定した場合は応力緩和測定により粘弾性を測定できる。   Further, according to the present invention, vibrations of various waveforms such as a sine waveform, a triangular waveform, a rectangular waveform, or a waveform obtained by combining sine waveforms with different frequencies can be applied to the sample, and the viscosity of the sample with various waveforms can be applied. An index value relating to elasticity can be obtained. Specifically, according to the present invention, dynamic viscoelasticity can be measured in the case of a sinusoidal waveform, and the elastic modulus at various deformation speeds can be measured by a constant speed deformation measurement in the case of a triangular waveform. Can measure viscoelasticity by creep recovery measurement. According to the present invention, in the case of a waveform obtained by combining sinusoidal waveforms having different frequencies, it is possible to measure viscoelasticity at multiple frequencies by Fourier transform. According to the present invention, advanced physical property analysis can be performed by changing the frequency of each waveform. According to the present invention, when the amount of displacement is fixed, viscoelasticity can be measured by stress relaxation measurement.

以下に、本発明の実施の形態(第1実施形態および第2実施形態)を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments (first embodiment and second embodiment) of the present invention will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

[第1実施形態]
以下、本発明の粘弾性測定装置の第1実施形態について図を参照して説明する。なお、第1実施形態の粘弾性測定装置は、超磁歪素子の変位を利用して、試料を保持する一対の試料保持部のうちの一方の試料保持部を所定の波形で振動させたときの試料の変形により他方の試料保持部に作用する応力を解析して試料の粘弾性に関する指標値を測定する機能を有するものである。換言すれば、磁界の変化で変位する超磁歪素子を、所定の波形を生成するための制御値を用いて変位させ、超磁歪素子の変位を試料近傍で検出し、検出した変位量に基づいて所定の波形を生成するための目標となる制御値を算出し、算出した制御値に基づいて超磁歪素子を変位させ、再度、超磁歪素子の変位量を検出して制御値を算出し、算出した制御値が予め定めた目標制御値となるまで制御値の算出を繰り返すものである。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a viscoelasticity measuring apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. The viscoelasticity measuring apparatus according to the first embodiment uses the displacement of the giant magnetostrictive element to vibrate one sample holding part of a pair of sample holding parts holding a sample with a predetermined waveform. It has a function of measuring an index value relating to viscoelasticity of a sample by analyzing a stress acting on the other sample holding portion due to the deformation of the sample. In other words, the giant magnetostrictive element that is displaced by a change in the magnetic field is displaced using a control value for generating a predetermined waveform, and the displacement of the giant magnetostrictive element is detected in the vicinity of the sample, and based on the detected amount of displacement. Calculate a target control value for generating a predetermined waveform, displace the giant magnetostrictive element based on the calculated control value, calculate the control value by detecting the displacement of the giant magnetostrictive element again, and calculate The calculation of the control value is repeated until the obtained control value becomes a predetermined target control value.

図1は第1実施形態の粘弾性測定装置の全体構成を示す図である。第1実施形態の粘弾性測定装置10は、磁界の変化で変位する性質を持つ超磁歪素子100と、粘弾性測定の対象である試料101を挟むようにして配設される試料保持部102および試料保持部103と、電流を供給する電流供給部104と、電流供給部104から供給された電流を入力して磁界を発生する磁界発生部105と、超磁歪素子100の変位を試料保持部102に伝達する変位伝達部106と、試料保持部102の変位量を検出する変位量検出部107と、試料101から試料保持部103に作用する力を応力値として検出する応力検出部108と、電流供給部104から供給された電流値を検出する電流検出部109と、超磁歪素子100の変位量の制御機能および試料101の粘弾性に関する指標値の測定機能を備えるコンピュータ20と、で構成される。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the viscoelasticity measuring apparatus according to the first embodiment. The viscoelasticity measuring apparatus 10 according to the first embodiment includes a giant magnetostrictive element 100 having a property of being displaced by a change in a magnetic field, a sample holding unit 102 and a sample holding unit disposed so as to sandwich a sample 101 that is a target of viscoelasticity measurement. Unit 103, current supply unit 104 that supplies current, magnetic field generation unit 105 that generates a magnetic field by inputting the current supplied from current supply unit 104, and displacement of giant magnetostrictive element 100 is transmitted to sample holding unit 102. Displacement transmitting section 106, displacement amount detecting section 107 for detecting the amount of displacement of the sample holding section 102, stress detecting section 108 for detecting a force acting on the sample holding section 103 from the sample 101 as a stress value, and a current supplying section A current detection unit 109 that detects the current value supplied from 104, a function of controlling the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100, and a function of measuring an index value related to the viscoelasticity of the sample 101. A computer 20, in constructed.

なお、試料保持部102はロッド110を介して変位伝達部106に取り付けられており、試料保持部103はロッド111を介して応力検出部108に取り付けられている。また、磁界発生部105は超磁歪素子100の外周を取り囲むように配設されている。   The sample holding unit 102 is attached to the displacement transmitting unit 106 via the rod 110, and the sample holding unit 103 is attached to the stress detecting unit 108 via the rod 111. The magnetic field generator 105 is disposed so as to surround the outer periphery of the giant magnetostrictive element 100.

また、超磁歪素子100は、磁界変化により変形する性質および変形により磁界を発生する性質をもつ強磁性体である。試料101は、流動性材料、ゲル状材料、プラスチック片などの工業材料である。試料保持部102および試料保持部103は、試料101を保持することが可能な平板を用いることができる。   The giant magnetostrictive element 100 is a ferromagnetic material that has a property of being deformed by a change in the magnetic field and a property of generating a magnetic field by the deformation. The sample 101 is an industrial material such as a fluid material, a gel material, or a plastic piece. As the sample holding unit 102 and the sample holding unit 103, a flat plate capable of holding the sample 101 can be used.

また、電流供給部104は、電流可変電源装置を用いることができる。磁界発生部105は、電流を入力して磁界を発生するコイルなどを用いることができる。   The current supply unit 104 can use a variable current power supply device. The magnetic field generator 105 can be a coil that generates a magnetic field by inputting a current.

また、変位伝達部106は、超磁歪素子100の変位を増幅して試料保持部102に伝達し試料保持部102を剪断方向や伸縮方向などに振動させる構成である。具体的には、図示の如く、一般的な機械的増幅伝達手段として利用されている、てこの原理を利用した構成である。   The displacement transmitting unit 106 is configured to amplify the displacement of the giant magnetostrictive element 100 and transmit the amplified displacement to the sample holding unit 102 to vibrate the sample holding unit 102 in a shearing direction, an expansion / contraction direction, or the like. More specifically, as shown in the drawing, this is a configuration using the principle of leverage that is used as a general mechanical amplification transmission means.

また、変位量検出部107は、試料保持部102の変位量を検出することができる歪みゲージなどを用いることができる。応力検出部108は、試料101から試料保持部103に作用する力を応力値として検出することができるロードセルなどを用いることができる。電流検出部109は、電流供給部104から供給された電流値を検出する。   Further, the displacement amount detection unit 107 can use a strain gauge or the like that can detect the displacement amount of the sample holding unit 102. The stress detection unit 108 can use a load cell or the like that can detect a force acting on the sample holding unit 103 from the sample 101 as a stress value. The current detection unit 109 detects the current value supplied from the current supply unit 104.

さらに、コンピュータ20は、少なくとも、電流検出部109で検出した電流値および変位量検出部107で検出した変位量に基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する機能と、変位量検出部107で検出した変位量および応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の粘弾性に関する指標値を測定する機能を備えている。   Further, the computer 20 has a function of controlling the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 based on at least the current value detected by the current detection unit 109 and the displacement amount detected by the displacement amount detection unit 107, and the displacement amount detection unit 107. A function of analyzing the detected displacement amount and the stress value detected by the stress detection unit 108 to measure an index value related to the viscoelasticity of the sample 101 is provided.

なお、粘弾性測定装置10の構成に加えて、試料101の温度を制御するための構成を設けてもよい。具体的には、熱電対で試料101の温度を検出し、検出した温度と予め設定された温度とを比較して目標の温度を算出し、試料101の近傍に配設されたヒータを制御し、試料の温度を予め設定された温度に維持してもよい。これにより、設定された温度条件における試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。   In addition to the configuration of the viscoelasticity measuring apparatus 10, a configuration for controlling the temperature of the sample 101 may be provided. Specifically, the temperature of the sample 101 is detected by a thermocouple, the target temperature is calculated by comparing the detected temperature with a preset temperature, and a heater disposed in the vicinity of the sample 101 is controlled. The sample temperature may be maintained at a preset temperature. Thereby, the index value regarding the viscoelasticity of the sample under the set temperature condition can be obtained.

ここで、コンピュータ20の構成について、図2を参照して説明する。
図2は、コンピュータ20の構成を示すブロック図である。コンピュータ20は、コンピュータ20の全体を統括的に制御するCPU等の制御部201と、各種のデータベースやテーブルやファイルなどを格納する記憶部202と、コンピュータ20を後述する各部と接続する入出力インターフェース部203と、システムの時刻を計時するクロック発生部204と、コンピュータ20本体に入出力インターフェース部203を介して接続される入力部205および出力部206とを備えて構成されており、これら各部はバスを介して接続されている。さらに、コンピュータ20は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワークに通信可能に接続してもよい。
Here, the configuration of the computer 20 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the computer 20. The computer 20 includes a control unit 201 such as a CPU that comprehensively controls the entire computer 20, a storage unit 202 that stores various databases, tables, files, and the like, and an input / output interface that connects the computer 20 to each unit described later. Unit 203, a clock generation unit 204 for measuring the system time, and an input unit 205 and an output unit 206 connected to the computer 20 main body via the input / output interface unit 203. Connected via bus. Further, the computer 20 may be communicably connected to a network via a communication device such as a router and a wired or wireless communication line such as a dedicated line.

なお、記憶部202は、ストレージ手段であり、例えば、RAM、ROM等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置や、フレキシブルディスクや、光ディスク等を用いることができる。   The storage unit 202 is a storage unit, and for example, a memory device such as a RAM or a ROM, a fixed disk device such as a hard disk, a flexible disk, an optical disk, or the like can be used.

また、入出力インターフェース部203は、電流供給部104、変位量検出部107、応力検出部108、電流検出部109、入力部205および出力部206と、コンピュータ20とを接続する。ここで、出力部206としては、モニタ、プリンタ、スピーカ等を用いることができる(なお、以下においては出力部206をモニタとして記載する)。また、入力部205としては、キーボード、マウス、マイク等を用いることができる。   The input / output interface unit 203 connects the current supply unit 104, the displacement amount detection unit 107, the stress detection unit 108, the current detection unit 109, the input unit 205, and the output unit 206 to the computer 20. Here, as the output unit 206, a monitor, a printer, a speaker, or the like can be used (hereinafter, the output unit 206 is described as a monitor). As the input unit 205, a keyboard, a mouse, a microphone, or the like can be used.

また、制御部201は、図示の如く、大別して、超磁歪素子制御部201aと粘弾性測定部201bと測定結果出力部201cとを備えている。なお、制御部201は、OS(Operating System)等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の処理を実行するための情報処理を行う。   Moreover, the control part 201 is roughly provided with the giant magnetostrictive element control part 201a, the viscoelasticity measurement part 201b, and the measurement result output part 201c as shown in the figure. The control unit 201 has an internal memory for storing a control program such as an OS (Operating System), a program defining various processing procedures, and necessary data, and performs various processes based on these programs. Performs information processing for execution.

ここで、超磁歪素子制御部201aは、許容可能判定部201a−1、電流・変位量関係式作成部201a−2および目標電流・時間関係式作成部201a−3から構成されており、電流検出部109で検出した電流値および変位量検出部107で検出した変位量に基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する。許容可能判定部201a−1は、変位量検出部107で検出した変位量VAと所定の変位量VBとを比較して、変位量VAが許容可能(許容範囲)であるか否かを判定する。変位量VBは、予め定めた目標変位量・時間関係式で算出された変位量であり、当該目標変位量・時間関係式は、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる変位量および時間の関係を表す式である。電流・変位量関係式作成部201a−2は、許容可能判定部201a−1で変位量VAが許容不可である(許容範囲でない)と判定された場合、電流検出部109で検出した電流値および変位量VAに基づいて、電流値および変位量の関係を表す電流・変位量関係式を作成する。具体的には、電流・変位量関係式作成部201a−2は、電流検出部109で検出した電流値および変位量VAに基づいて予め定めた電流・変位量関係式の係数を決定して、電流・変位量関係式を作成してもよい。目標電流・時間関係式作成部201a−3は、予め定めた目標変位量・時間関係式および電流・変位量関係式作成部201a−2で作成した電流・変位量関係式に基づいて、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる電流値および時間の関係を表す目標電流・時間関係式を作成する。   Here, the giant magnetostrictive element control unit 201a includes an allowable determination unit 201a-1, a current / displacement amount relational expression creating unit 201a-2, and a target current / time relational expression creating unit 201a-3, and is configured to detect current. The displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 is controlled based on the current value detected by the unit 109 and the displacement amount detected by the displacement amount detection unit 107. The allowable determination unit 201a-1 compares the displacement amount VA detected by the displacement amount detection unit 107 with a predetermined displacement amount VB, and determines whether or not the displacement amount VA is allowable (allowable range). . The displacement amount VB is a displacement amount calculated by a predetermined target displacement amount / time relational expression, and the target displacement amount / time relational expression is a target displacement amount for periodically oscillating with a predetermined waveform. And an expression representing the relationship of time. The current / displacement amount relational expression creating unit 201a-2 determines the current value detected by the current detection unit 109 and the current value detected by the current detection unit 109 when the allowable amount determination unit 201a-1 determines that the displacement amount VA is unacceptable (not within the allowable range). Based on the displacement amount VA, a current / displacement amount relational expression representing the relationship between the current value and the displacement amount is created. Specifically, the current / displacement relational expression creating unit 201a-2 determines a coefficient of a predetermined current / displacement relational expression based on the current value detected by the current detection unit 109 and the displacement VA, A current / displacement relational expression may be created. The target current / time relational expression creating unit 201a-3 is based on the predetermined target displacement / time relational expression and the current / displacement relational expression created by the current / displacement relational expression creating unit 201a-2. A target current / time relational expression representing a relation between a target current value and time for periodically oscillating with a waveform is created.

また、粘弾性測定部201bは、変位量VAおよび応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の粘弾性に関する指標値を測定する。ここで、第1実施形態の指標値として、粘性を表す損失弾性率および弾性を表す貯蔵弾性率を用いる。   Further, the viscoelasticity measuring unit 201b analyzes the displacement value VA and the stress value detected by the stress detecting unit 108, and measures the index value related to the viscoelasticity of the sample 101. Here, as an index value of the first embodiment, a loss elastic modulus representing viscosity and a storage elastic modulus representing elasticity are used.

また、測定結果出力部201cは、粘弾性測定部201bで測定した指標値を出力部206に出力する。   Further, the measurement result output unit 201 c outputs the index value measured by the viscoelasticity measurement unit 201 b to the output unit 206.

ここで、制御部201は、大別して、超磁歪素子制御部201aと粘弾性測定部201bと測定結果出力部201cとを備えているが、かかる場合に限定されることなく、粘弾性測定部201bおよび測定結果出力部201cを他のコンピュータの制御部で実現させてもよい。すなわち、超磁歪素子の制御および粘弾性の測定を別々のコンピュータで実現させてもよい。また、超磁歪素子制御部201aを備えたコンピュータは、超磁歪素子を利用する各種計測器で超磁歪素子を制御する装置として利用することができる。   Here, the control unit 201 roughly includes a giant magnetostrictive element control unit 201a, a viscoelasticity measurement unit 201b, and a measurement result output unit 201c. However, the viscoelasticity measurement unit 201b is not limited to this case. The measurement result output unit 201c may be realized by a control unit of another computer. That is, control of the giant magnetostrictive element and measurement of viscoelasticity may be realized by separate computers. The computer provided with the giant magnetostrictive element control unit 201a can be used as an apparatus for controlling the giant magnetostrictive element with various measuring instruments that use the giant magnetostrictive element.

以上の構成において、(1−1)第1実施形態の基本的な考え方、(1−2)試料保持部102の振動動作、(1−3)変位量と電流値と応力値との検出、(1−4)超磁歪素子の変位の制御、(1−5)粘弾性測定、(1−6)測定結果出力、の順番に従って、その動作を説明する。なお、以下の説明において、試料保持部102は平板Aとし、試料保持部103は平板Bとする。   In the above configuration, (1-1) the basic concept of the first embodiment, (1-2) the vibration operation of the sample holder 102, (1-3) detection of the displacement amount, the current value, and the stress value, The operation will be described in the order of (1-4) displacement control of the giant magnetostrictive element, (1-5) viscoelasticity measurement, and (1-6) measurement result output. In the following description, the sample holder 102 is a flat plate A, and the sample holder 103 is a flat plate B.

(1−1)第1実施形態の基本的な考え方
一般的に、超磁歪素子を利用した測定装置は、超磁歪素子の変位を伝達して試料に加える振動を所望の正弦波形にするために、超磁歪素子の変位を直接制御して超磁歪素子を所望の正弦波形で変位させるという考え方に基づいている。しかし、超磁歪素子の変位の仕方が伸長時および収縮時で異なり、変位の仕方が超磁歪素子の温度条件や超磁歪素子に加える圧力条件などで変化するというヒステリシス特性があるため、超磁歪素子の変位を精度よく直接制御することは困難である。また、仮に超磁歪素子が所望の正弦波形で変位するように超磁歪素子を精度よく直接制御しても、変位を伝達する過程での伝達精度などの影響で、試料に所望の正弦波形の振動を加えることが困難である。
(1-1) Basic concept of the first embodiment In general, a measurement apparatus using a giant magnetostrictive element transmits a displacement of the giant magnetostrictive element so that vibration applied to the sample has a desired sine waveform. Based on the idea of directly controlling the displacement of the giant magnetostrictive element and displacing the giant magnetostrictive element with a desired sine waveform. However, the method of displacement of the giant magnetostrictive element differs depending on whether it is expanded or contracted, and there is a hysteresis characteristic that the manner of displacement changes depending on the temperature condition of the giant magnetostrictive element or the pressure condition applied to the giant magnetostrictive element. It is difficult to control the displacement directly with high accuracy. Even if the giant magnetostrictive element is directly controlled with high precision so that the giant magnetostrictive element is displaced with a desired sinusoidal waveform, the desired sinusoidal vibration is applied to the sample due to the effect of transmission accuracy in the process of transmitting the displacement. Is difficult to add.

本発明者は、超磁歪素子の変位を伝達して試料に加える振動を所望の正弦波形にするために、超磁歪素子の変位を直接制御するのではなく、試料を保持する試料保持部を所望の正弦波形で振動させることに着目した。本発明は、試料保持部を所望の正弦波形で振動させるための目標となる電流値を決定して超磁歪素子の変位を精度よく制御するという考え方に基づいている。具体的には、本発明は、試料保持部の変位量を検出し、供給する電流値を検出し、変位量および電流値の関係を表す式と試料保持部が所望の正弦波形で振動するための目標となる変位量および時間の関係を表す式と検出した変位量と検出した電流値とに基づいて、試料保持部が所望の正弦波形で振動するための目標となる電流値を決定し、超磁歪素子の変位を精度よく制御するものである。   The present inventor does not directly control the displacement of the giant magnetostrictive element in order to transmit the displacement of the giant magnetostrictive element to make the vibration applied to the specimen into a desired sinusoidal waveform, but desires a sample holder for holding the specimen. We focused on vibrating with a sinusoidal waveform. The present invention is based on the idea of controlling the displacement of the giant magnetostrictive element with high accuracy by determining a target current value for vibrating the sample holder with a desired sine waveform. Specifically, the present invention detects the amount of displacement of the sample holder, detects the current value to be supplied, and the equation representing the relationship between the amount of displacement and the current value and the sample holder vibrates in a desired sine waveform. The target current value for the sample holder to vibrate with a desired sine waveform is determined based on the expression representing the relationship between the target displacement amount and time and the detected displacement amount and the detected current value, The displacement of the giant magnetostrictive element is accurately controlled.

(1−2)試料保持部102(平板A)の振動動作
まず、利用者は、平板Aと平板Bとの間に試料101を載置し、コンピュータ20の入力部205を介して、電流供給部104で供給する予め最適な電流値を設定する。
(1-2) Vibration Operation of Sample Holding Unit 102 (Plate A) First, the user places the sample 101 between the flat plate A and the flat plate B, and supplies current via the input unit 205 of the computer 20. An optimal current value supplied in advance by the unit 104 is set.

最適な電流値が設定されると、コンピュータ20の制御部201は、設定された電流値を入出力インターフェース部203を介して電流供給部104に出力する。すなわち、コンピュータ20の制御部201は、設定された波形の電流値が出力されるように電流供給部104を制御する。   When the optimal current value is set, the control unit 201 of the computer 20 outputs the set current value to the current supply unit 104 via the input / output interface unit 203. That is, the control unit 201 of the computer 20 controls the current supply unit 104 so that a current value having a set waveform is output.

電流値が出力されると、電流供給部104は、コンピュータ20から入力した電流値に対応する電流を磁界発生部105に供給する。磁界発生部105は、電流供給部104から供給された電流で磁界を発生する。   When the current value is output, the current supply unit 104 supplies a current corresponding to the current value input from the computer 20 to the magnetic field generation unit 105. The magnetic field generation unit 105 generates a magnetic field with the current supplied from the current supply unit 104.

磁界発生部105が磁界を発生すると、超磁歪素子100は、磁界発生部105で発生した磁界を受けて変位する。変位伝達部106は、超磁歪素子100の変位を増幅して平板Aに伝達する。これにより、平板Aは剪断方向や伸縮方向などに振動し、試料101は平板Aの振動で変形する。ここで、変位伝達部106は、一般的な機械的増幅伝達手段として利用されている、てこの原理を利用した構成である。   When the magnetic field generator 105 generates a magnetic field, the giant magnetostrictive element 100 is displaced in response to the magnetic field generated by the magnetic field generator 105. The displacement transmitting unit 106 amplifies the displacement of the giant magnetostrictive element 100 and transmits the amplified displacement to the flat plate A. As a result, the flat plate A vibrates in the shearing direction, the expansion and contraction direction, and the sample 101 is deformed by the vibration of the flat plate A. Here, the displacement transmission part 106 is a structure using the principle of leverage, which is used as a general mechanical amplification transmission means.

(1−3)変位量と電流値と応力値との検出
電流検出部109は、経時的に電流供給部104で供給した電流値を検出し、検出した電流値をコンピュータ20に出力する。コンピュータ20に入出力インターフェース部203を介して電流値が入力されると、制御部201は、クロック発生部204からシステムの時刻を取得し、入力された電流値と取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部202の所定の記憶領域に記憶する。
(1-3) Detection of Displacement Amount, Current Value, and Stress Value The current detection unit 109 detects the current value supplied by the current supply unit 104 over time, and outputs the detected current value to the computer 20. When a current value is input to the computer 20 via the input / output interface unit 203, the control unit 201 acquires the system time from the clock generation unit 204, and correlates the input current value with the acquired time. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 202.

一方、変位量検出部107は、経時的に平板Aの変位量VAを検出し、変位量VAをコンピュータ20に出力する。コンピュータ20に入出力インターフェース部203を介して変位量VAが入力されると、制御部201は、クロック発生部204からシステムの時刻を取得し、入力された変位量VAと取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部202の所定の記憶領域に記憶する。   On the other hand, the displacement amount detection unit 107 detects the displacement amount VA of the flat plate A over time, and outputs the displacement amount VA to the computer 20. When the displacement amount VA is input to the computer 20 via the input / output interface unit 203, the control unit 201 acquires the system time from the clock generation unit 204, and the input displacement amount VA and the acquired time are mutually obtained. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 202.

また、応力検出部108は、経時的に平板Bに作用する応力値を検出し、検出した応力値をコンピュータ20に出力する。コンピュータ20に入出力インターフェース部203を介して応力値が入力されると、制御部201は、クロック発生部204からシステムの時刻を取得し、入力された応力値と取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部202の所定の記憶領域に記憶する。   Further, the stress detection unit 108 detects a stress value acting on the flat plate B with time, and outputs the detected stress value to the computer 20. When a stress value is input to the computer 20 via the input / output interface unit 203, the control unit 201 acquires the system time from the clock generation unit 204, and correlates the input stress value with the acquired time. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 202.

(1−4)超磁歪素子の変位の制御
つぎに、本発明の要部である超磁歪素子の変位の制御について説明する。
制御部201の超磁歪素子制御部201aは、平板Aが正弦波形で周期的に振動するように、電流検出部109で検出した電流値および変位量VAに基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する(超磁歪素子制御処理)。ここで、超磁歪素子の変位の制御を行う超磁歪素子制御処理の詳細について説明する。
(1-4) Control of Displacement of Giant Magnetostrictive Element Next, control of displacement of the giant magnetostrictive element, which is a main part of the present invention, will be described.
The giant magnetostrictive element control unit 201a of the control unit 201 determines the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 based on the current value and the displacement amount VA detected by the current detection unit 109 so that the flat plate A periodically vibrates in a sine waveform. Control (giant magnetostrictive element control processing). Here, the details of the giant magnetostrictive element control process for controlling the displacement of the giant magnetostrictive element will be described.

図3は、超磁歪素子制御部201aで行われる超磁歪素子制御処理の一例を示すフローチャートである。
まず、超磁歪素子制御部201aの許容可能判定部201a−1は、変位量VAと所定の変位量VBとを比較して、変位量VAが許容可能であるか否かを判定する(ステップSA−1)。具体的には、変位量VAと所定の変位量VBとの標準誤差に基づいて、変位量VAが許容可能であるか否かを判定する。ここで、変位量VBは、予め定めた目標変位量・時間関係式で算出された変位量であり、当該目標変位量・時間関係式は、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる変位量および時間の関係を表す式である。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the giant magnetostrictive element control process performed by the giant magnetostrictive element control unit 201a.
First, the allowable determination unit 201a-1 of the giant magnetostrictive element control unit 201a compares the displacement amount VA with the predetermined displacement amount VB to determine whether the displacement amount VA is allowable (step SA). -1). Specifically, it is determined whether the displacement amount VA is acceptable based on the standard error between the displacement amount VA and the predetermined displacement amount VB. Here, the displacement amount VB is a displacement amount calculated by a predetermined target displacement amount / time relational expression, and the target displacement amount / time relational expression is a target for periodically oscillating with a predetermined waveform. It is a formula showing the relationship between displacement amount and time.

ステップSA−2の判定結果が許容範囲でないと判定された場合(ステップSA−2:NO)、電流・変位量関係式作成部201a−2は、電流検出部109で検出した電流値および変位量VAに基づいて、電流値および変位量の関係を表す電流・変位量関係式を作成し、作成した電流・変位量関係式を記憶部202の所定の記憶領域に格納する(ステップSA−3)。具体的には、電流検出部109で検出した電流値および変位量VAに基づいて、予め定めた電流・変位量関係式の係数を決定して、電流・変位量関係式を作成し、作成した電流・変位量関係式を記憶部202の所定の記憶領域に格納する。ここで、予め定めた電流・変位量関係式としては、Levenberg−Marquardt法を用いて導いた電流値および変位量の関係を表す式などを用いることができる。この手法は、一次収束性を持つ最急降下法および二次収束性を持つガウス−ニュートン法を組み合わせたLevenberg−Marquardtアルゴリズムに基づいてデータ間の関係を最良近似する非線形回帰式の係数を決定する非線形最小二乗最適化手法である。具体的には、データセット(X,Y)の関係に対して与えられた非線形関数モデル(複数の係数「α1,α2,α3,・・・,αn」(nは自然数)を用いて表される非線形関数:Y=f(X))の各係数を決定して非線形回帰式を得る。この手法を用いると、超磁歪素子100の磁歪挙動時(変位時)における電流値および変位量の関係のような非線形な関係を近似的に表す関数(近似式)を効率よく求めることができる。なお、超磁歪素子100のヒステリシス特性を考慮するために、電流値の波形および変位量VAの波形の位相差を考慮して、電流値の増加時(つまり超磁歪素子100の伸長時)と電流値の減少時(つまり超磁歪素子100の収縮時)のそれぞれに対応する電流・変位量関係式を作成してもよい。   When it is determined that the determination result in step SA-2 is not within the allowable range (step SA-2: NO), the current / displacement amount relational expression creating unit 201a-2 detects the current value and the displacement amount detected by the current detection unit 109. Based on the VA, a current / displacement relational expression representing the relationship between the current value and the displacement is created, and the created current / displacement relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 202 (step SA-3). . Specifically, based on the current value detected by the current detector 109 and the displacement VA, a coefficient of a predetermined current / displacement relation is determined, and a current / displacement relation is created and created. The current / displacement relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 202. Here, as the predetermined current / displacement amount relational expression, an expression representing the relation between the current value and the displacement amount derived using the Levenberg-Marquardt method can be used. This method is based on the Levenberg-Marquardt algorithm that combines the steepest descent method with first-order convergence and the Gauss-Newton method with second-order convergence. It is a least square optimization method. Specifically, it is expressed using a nonlinear function model (a plurality of coefficients “α1, α2, α3,..., Αn” (n is a natural number)) given to the relationship of the data set (X, Y). Non-linear function: Y = f (X)) is determined to obtain a non-linear regression equation. When this method is used, a function (approximate expression) that approximately represents a nonlinear relationship such as a relationship between a current value and a displacement amount at the time of magnetostrictive behavior (displacement) of the giant magnetostrictive element 100 can be efficiently obtained. In order to consider the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100, the phase difference between the waveform of the current value and the waveform of the displacement amount VA is taken into consideration, and the current value is increased (that is, when the giant magnetostrictive element 100 is extended) and the current. A current / displacement amount relational expression corresponding to each time the value decreases (that is, when the giant magnetostrictive element 100 contracts) may be created.

目標電流・時間関係式作成部201a−3は、予め定めた目標変位量・時間関係式およびステップSA−3で作成した電流・変位量関係式に基づいて、平板Aを正弦波形で周期的に振動させるための目標となる電流および時間の関係を表す目標電流・時間関係式を作成し、目標電流・時間関係式を記憶部202の所定の記憶領域に格納する(ステップSA−4)。具体的には、電流・変位量関係式および目標変位量・時間関係式から変位量を消去して目標電流・時間関係式を作成し、目標電流・時間関係式を記憶部202の所定の記憶領域に格納する。   The target current / time relational expression creating unit 201a-3 periodically generates the flat plate A in a sine waveform based on the predetermined target displacement / time relational expression and the current / displacement relational expression created in step SA-3. A target current / time relational expression representing a relation between current and time as a target for vibration is created, and the target current / time relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 202 (step SA-4). More specifically, the target current / time relational expression is created by deleting the displacement from the current / displacement relational expression and the target displacement / time relational expression, and the target current / time relational expression is stored in a predetermined storage unit 202. Store in the area.

超磁歪素子制御部201aは、ステップSA−4で作成した目標電流・時間関係式に基づいて、最適な電流値が出力されるように電流供給部104を制御する(ステップSA−5)。超磁歪素子制御部201aは、平板Aが所望の正弦波形で周期的に振動するようになるまで超磁歪素子制御処理(ステップSA−1〜ステップSA−5)を実行する。具体的には、ステップSA−5で出力した最適な電流値が(1−2)試料保持部102の振動動作の各動作を経て平板Aの振動に反映されると、許容可能判定部201a−1は、ステップSA−1と同様の判定を行う。ステップSA−2の判定結果が許容範囲であると判定された場合(ステップSA−2:YES)、超磁歪素子制御部201aは処理を終了し、そうでない場合(ステップSA−2:NO)、超磁歪素子制御部201aの各部はステップSA−3〜ステップSA−5の処理を行う。これにより、平板Aは、所望の正弦波形で周期的に振動するようになった。これにて、超磁歪素子制御部201aで行われる超磁歪素子制御処理が終了する。   The giant magnetostrictive element control unit 201a controls the current supply unit 104 so that an optimal current value is output based on the target current / time relational expression created in step SA-4 (step SA-5). The giant magnetostrictive element control unit 201a executes the giant magnetostrictive element control process (steps SA-1 to SA-5) until the flat plate A periodically vibrates with a desired sine waveform. Specifically, when the optimum current value output in step SA-5 is reflected in the vibration of the flat plate A through (1-2) each vibration operation of the sample holding unit 102, the allowable determination unit 201a-. 1 performs the same determination as in step SA-1. When it is determined that the determination result in step SA-2 is within the allowable range (step SA-2: YES), the giant magnetostrictive element control unit 201a ends the process, and otherwise (step SA-2: NO). Each unit of the giant magnetostrictive element control unit 201a performs the processing of Step SA-3 to Step SA-5. Thereby, the flat plate A came to vibrate periodically with a desired sine waveform. Thus, the giant magnetostrictive element control process performed by the giant magnetostrictive element control unit 201a is completed.

上記の超磁歪素子制御部201aは、平板Aを周期的に振動させる波形(平板Aの目標とする波形)を正弦波形に設定したが、かかる場合に限定されることなく、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形や三角波形や矩形波形などを設定してもよい。これにより、平板Aを様々な波形で周期的に振動させることができ、各波形での試料101の指標値を測定することができる。また、超磁歪素子制御部201aは、記憶部202の所定の記憶領域に予め格納したデータ−ベースから変位量VAに対応する最適な電流値を取得し、取得した電流値が出力されるように電流供給部104を制御してもよい。ここで、当該データ−ベースは、使用する各々の超磁歪素子100に対してヒステリシス特性に影響を与える温度条件ごとに、平板Aが正弦波形で周期的に振動するための目標となる変位量および電流値とを相互に関連付けて格納する。   In the above-described giant magnetostrictive element control unit 201a, the waveform that periodically vibrates the flat plate A (the target waveform of the flat plate A) is set to a sine waveform. A waveform, a triangular waveform, a rectangular waveform, or the like may be set. Thereby, the flat plate A can be periodically vibrated with various waveforms, and the index value of the sample 101 in each waveform can be measured. In addition, the giant magnetostrictive element control unit 201a acquires an optimal current value corresponding to the displacement VA from a database stored in advance in a predetermined storage area of the storage unit 202, and outputs the acquired current value. The current supply unit 104 may be controlled. Here, the data base includes a target displacement amount for the flat plate A to periodically vibrate in a sinusoidal waveform for each temperature condition that affects the hysteresis characteristics for each giant magnetostrictive element 100 to be used, and The current value is stored in association with each other.

(1−5)粘弾性測定
上述の超磁歪素子制御処理を1回乃至複数回繰り返して平板Aが正弦波形で周期的に振動するようになった後、粘弾性測定部201bは、変位量VAおよび応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の損失弾性率および貯蔵弾性率を測定し、測定された損失弾性率および貯蔵弾性率を記憶部202の所定の記憶領域に格納する。具体的には、変位量VAの波形と応力値の波形との位相差、変位量VAの波形の振幅および応力値の波形の振幅を用いて、貯蔵弾性率および損失弾性率を測定する。
(1-5) Viscoelasticity measurement After the above-described giant magnetostrictive element control process is repeated once or a plurality of times and the flat plate A periodically oscillates in a sinusoidal waveform, the viscoelasticity measurement unit 201b detects the displacement VA. The stress value detected by the stress detection unit 108 is analyzed to measure the loss elastic modulus and storage elastic modulus of the sample 101, and the measured loss elastic modulus and storage elastic modulus are stored in a predetermined storage area of the storage unit 202. . Specifically, the storage elastic modulus and the loss elastic modulus are measured using the phase difference between the waveform of the displacement VA and the waveform of the stress value, the amplitude of the waveform of the displacement VA, and the amplitude of the waveform of the stress value.

(1−6)測定結果出力
測定結果出力部201cは、粘弾性測定部201bで測定した貯蔵弾性率および損失弾性率をモニタに出力する。
これにて、粘弾性測定装置10の動作の説明を終了する。
(1-6) Measurement Result Output The measurement result output unit 201c outputs the storage elastic modulus and loss elastic modulus measured by the viscoelasticity measuring unit 201b to the monitor.
This completes the description of the operation of the viscoelasticity measuring apparatus 10.

第1実施形態の粘弾性測定装置(粘弾性測定装置10)は、試料保持部102の変位量を変位量検出部107で検出し、電流供給部104が供給する電流値を電流検出部109で検出する。粘弾性測定装置10は、許容可能判定部201a−1で検出した変位量が許容範囲でないと判定された場合、検出した電流値および検出した変位量に基づいて変位量および電流値の関係を表す式を電流・変位量関係式作成部201a−2で作成する。粘弾性測定装置10は、試料保持部102が所望の正弦波形で振動するための目標となる電流値および時間の関係を表す式を目標電流・時間関係式作成部201a−3で作成し、試料保持部102が所望の正弦波形で振動するための目標となる電流値を決定する。これにより、粘弾性測定装置10は、目標となる電流値に基づいて超磁歪素子100の変位を精度よく制御することができ、試料保持部102を所望の正弦波形で振動させることができる。粘弾性測定装置10は、所望の正弦波形で粘弾性測定を行うことができ、貯蔵弾性率および損失弾性率などの粘弾性に関する指標値を正確に測定することができる。   In the viscoelasticity measurement apparatus (viscoelasticity measurement apparatus 10) of the first embodiment, the displacement amount of the sample holding unit 102 is detected by the displacement amount detection unit 107, and the current value supplied by the current supply unit 104 is detected by the current detection unit 109. To detect. The viscoelasticity measuring device 10 represents the relationship between the displacement amount and the current value based on the detected current value and the detected displacement amount when it is determined that the displacement amount detected by the allowable determination unit 201a-1 is not within the allowable range. An expression is created by the current / displacement amount relational expression creating unit 201a-2. The viscoelasticity measuring apparatus 10 creates an expression representing a target current value and time relationship for the sample holding unit 102 to vibrate with a desired sine waveform by the target current / time relational expression creating unit 201a-3, A target current value for the holding unit 102 to vibrate with a desired sine waveform is determined. As a result, the viscoelasticity measuring apparatus 10 can accurately control the displacement of the giant magnetostrictive element 100 based on the target current value, and can vibrate the sample holder 102 with a desired sine waveform. The viscoelasticity measuring apparatus 10 can perform viscoelasticity measurement with a desired sinusoidal waveform, and can accurately measure index values relating to viscoelasticity such as storage elastic modulus and loss elastic modulus.

また、粘弾性測定装置10は、使用する部品や環境などの様々な影響を受けずに試料保持部102の変位を所望な正弦波形にすることができ、高精度の粘弾性測定ができる。具体的には、(a1)超磁歪素子100のヒステリシス特性に影響する測定時の温度条件が変化する場合、(b1)使用する超磁歪素子100の品質の変動(ばらつき)がある場合、(c1)本装置の各構成部品の加工精度の変動(ばらつき)がある場合、に分けて詳細に説明する。   In addition, the viscoelasticity measuring apparatus 10 can change the displacement of the sample holder 102 into a desired sinusoidal waveform without being affected by various effects such as parts to be used and the environment, and can perform viscoelasticity measurement with high accuracy. Specifically, (a1) when the temperature condition during measurement that affects the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100 changes, (b1) when there is a variation (variation) in the quality of the giant magnetostrictive element 100 to be used, (c1 ) When there is a variation (variation) in the processing accuracy of each component of this apparatus, it will be described in detail separately.

(a1)超磁歪素子100のヒステリシス特性に影響する測定時の温度条件が変化する場合、粘弾性測定装置10は、温度条件が測定中に変化しても、その時々の温度条件で試料保持部102の変位量を所望な正弦波形に制御しているので、常に所望な正弦波形のもとで高精度の粘弾性測定を行うことができる。第1実施形態の粘弾性測定装置10は、ヒステリシス特性を有する超磁歪素子100の変位量を所望の正弦波形にすることに着目するのではなく、試料保持部102の変位量を所望の正弦波形にすることに着目しているため、超磁歪素子100がヒステリシス特性を有していても、試料保持部102を所望の正弦波形に制御し、試料に所望の振動を与えることができる。このような特徴を有する粘弾性測定装置10は、正弦波形の振幅や正弦波形の周波数、試料温度、外気温度などの様々な測定条件での試料の粘弾性の測定に利用できる。例えば、粘弾性測定装置10は、測定時の温度を20度、30度など様々な温度に設定して測定を行うことで、各温度における試料の粘弾性の測定を容易に行うことができる。   (A1) When the temperature conditions at the time of measurement that affect the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100 change, the viscoelasticity measuring device 10 can use the sample holder in the temperature conditions at that time even if the temperature conditions change during the measurement. Since the displacement amount 102 is controlled to a desired sine waveform, viscoelasticity measurement with high accuracy can always be performed under the desired sine waveform. The viscoelasticity measuring apparatus 10 according to the first embodiment does not focus on making the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 having hysteresis characteristics into a desired sine waveform, but changes the displacement amount of the sample holder 102 into a desired sine waveform. Therefore, even if the giant magnetostrictive element 100 has hysteresis characteristics, the sample holder 102 can be controlled to have a desired sine waveform and desired vibration can be applied to the sample. The viscoelasticity measuring apparatus 10 having such characteristics can be used for measuring viscoelasticity of a sample under various measurement conditions such as a sinusoidal amplitude, a sinusoidal frequency, a sample temperature, and an outside air temperature. For example, the viscoelasticity measuring device 10 can easily measure the viscoelasticity of the sample at each temperature by setting the temperature during measurement to various temperatures such as 20 degrees and 30 degrees.

(b1)使用する超磁歪素子100の品質の変動(ばらつき)がある場合、粘弾性測定装置10は、試料保持部102の変位量を所望な正弦波形にすることに着目しているため、例え、超磁歪素子100の品質にばらつきがあっても、ばらつきの影響を受けずに制御することができ、粘弾性測定に必要なμm単位の変位波形の振動を試料に与えることができる。従来の制御方法は超磁歪素子の品質が常に厳密に保たれていることが前提なので、従来の制御方法に基づく計測装置の場合、使用する超磁歪素子を交換すると、その素子に対応するようにデータベースの情報を修正する必要がある。   (B1) When there is a variation (variation) in the quality of the giant magnetostrictive element 100 to be used, the viscoelasticity measuring apparatus 10 focuses on making the displacement amount of the sample holder 102 a desired sine waveform. Even if the quality of the giant magnetostrictive element 100 varies, it can be controlled without being affected by the variation, and the vibration of the displacement waveform in units of μm necessary for the viscoelasticity measurement can be given to the sample. Since the conventional control method is based on the premise that the quality of the giant magnetostrictive element is always strictly maintained, in the case of a measuring device based on the conventional control method, if the giant magnetostrictive element to be used is replaced, it will correspond to that element. Database information needs to be corrected.

(c1)本装置の各構成部品の加工精度のばらつきがある場合、粘弾性測定装置10は、試料保持部102の変位を所望な正弦波形にすることに着目しているため、使用する各構成部品の加工精度のばらつきがあっても試料保持部102を所望の正弦波形で制御し、試料に所望の振動を与えることができる。粘弾性測定装置10は、使用する各構成部品を交換しても、従来のように部品の調整を行う必要なく、試料保持部102を所望の正弦波形で制御し、試料に所望の振動を与えることができる。これにより、本装置の各構成部品を自由に変更することができ、本装置全体の低価格化を容易に実現することができる。また、本装置の各構成部品を最新のものや高性能のものに変更することで、本装置全体の高性能化を容易に図ることができる。従来の制御方法に基づく装置は、超磁歪素子の品質が常に厳密に保たれていることが前提なので、各構成部品の加工精度のばらつきの影響を受けやすく、所望な正弦波形を作るための各構成部品の調整が非常に困難である。   (C1) When there is a variation in the processing accuracy of each component of the present apparatus, the viscoelasticity measuring apparatus 10 focuses on making the displacement of the sample holder 102 into a desired sine waveform. Even if there is a variation in the processing accuracy of parts, the sample holder 102 can be controlled with a desired sine waveform to give a desired vibration to the sample. The viscoelasticity measuring device 10 controls the sample holding unit 102 with a desired sine waveform and gives a desired vibration to the sample without the need for adjusting the components as in the past even if each component used is replaced. be able to. Thereby, each component of this apparatus can be changed freely, and the price reduction of this whole apparatus can be implement | achieved easily. Further, by changing each component of the apparatus to the latest one or a high-performance one, it is possible to easily improve the performance of the entire apparatus. Since the device based on the conventional control method is based on the premise that the quality of the giant magnetostrictive element is always strictly maintained, it is easily affected by variations in the processing accuracy of each component, and each device for creating a desired sine waveform Adjustment of the component parts is very difficult.

また、常に同一環境条件で粘弾性測定を行う場合、粘弾性測定装置10は、前回求めた目標電流・時間関係式を用いて即座に測定を行うことができる。これにより、試料保持部102を所望な振動にするための目標電流・時間関係式を再度作成する必要なく所望な振動を再現することができ、即座に高精度の粘弾性測定を行うことができる。
粘弾性測定装置10は、前回求めた目標電流・時間関係式で算出される電流値を初期値として出力するように電流供給部104を制御し、試料保持部102が所望の振動になった後測定を行ってもよく、前回求めた目標電流・時間関係式を用いず新たな目標電流・時間関係式を作成して試料保持部102が所望な振動になった後測定を行ってもよい。すなわち、図3で説明した超磁歪素子制御処理を1日の一番最初に初期化処理として実行し、目標電流・時間関係式を作成し、求めた目標電流・時間関係式を使用して測定を行ってもよく、図3の超磁歪素子制御処理を毎回実行して、測定を行ってもよい。
Further, when viscoelasticity measurement is always performed under the same environmental conditions, the viscoelasticity measurement apparatus 10 can immediately perform measurement using the previously obtained target current / time relational expression. As a result, it is possible to reproduce the desired vibration without having to re-create the target current / time relational expression for making the sample holder 102 have the desired vibration, and it is possible to immediately perform highly accurate viscoelasticity measurement. .
The viscoelasticity measuring apparatus 10 controls the current supply unit 104 to output the current value calculated by the previously obtained target current / time relational expression as an initial value, and after the sample holding unit 102 has a desired vibration. Measurement may be performed, or a new target current / time relational expression may be created without using the previously obtained target current / time relational expression, and the measurement may be performed after the sample holder 102 has a desired vibration. That is, the giant magnetostrictive element control process described in FIG. 3 is executed as an initialization process at the very beginning of the day, a target current / time relational expression is created, and measurement is performed using the obtained target current / time relational expression. The measurement may be performed by executing the giant magnetostrictive element control process of FIG. 3 every time.

また、粘弾性測定装置10は、品質管理、新製品開発などで、流動性材料やゲル材料などの力学的性質を評価する際に好適である。粘弾性測定装置10は、従来の粘弾性測定に使用される装置と比較して低価格(10分の1程度)であり、高精度の粘弾性測定ができる。粘弾性測定装置10は、超磁歪素子の変位の制御および試料の粘弾性の測定(粘弾性に関する指標値の算出)に一般的なパーソナルコンピュータを用いることができるので、本装置を低価格にすることができる。粘弾性測定装置10は、大きな駆動力を発生する超磁歪素子を用いているので、従来と比較してより硬い試料まで測定対象物の範囲を広げることができる。粘弾性測定装置10は、流動性の材料および製品やゲル状の材料および製品などを扱う化学や食品工業を中心とする全ての製造業で利用できるという高い拡張性を有し、製品の品質の向上および安定化に寄与する。
以上、第1実施形態の説明を終了する。
The viscoelasticity measuring apparatus 10 is suitable for evaluating mechanical properties such as fluid materials and gel materials in quality control, new product development, and the like. The viscoelasticity measuring device 10 is low in price (about 1/10) as compared with a conventional device used for viscoelasticity measurement, and can perform viscoelasticity measurement with high accuracy. Since the viscoelasticity measuring apparatus 10 can use a general personal computer for controlling the displacement of the giant magnetostrictive element and measuring the viscoelasticity of the sample (calculating index values related to the viscoelasticity), this apparatus is made inexpensive. be able to. Since the viscoelasticity measuring apparatus 10 uses a giant magnetostrictive element that generates a large driving force, the range of the measurement object can be expanded to a sample that is harder than the conventional one. The viscoelasticity measuring apparatus 10 has high expandability that can be used in all manufacturing industries mainly in the chemical and food industries that handle fluid materials and products, gel-like materials and products, and the like. Contributes to improvement and stabilization.
This is the end of the description of the first embodiment.

[第2実施形態]
以下、本発明の粘弾性測定装置の第2実施形態について図を参照して説明する。ここで、第2実施形態の粘弾性測定装置は、超磁歪素子の変位を利用して、試料を保持する一対の試料保持部のうちの一方の試料保持部を所定の波形で周期的に振動させたときの試料の変形により他方の試料保持部に作用する応力を解析して試料の粘弾性に関する指標値を測定する機能を有するものである。なお、第2実施形態の説明では、第1実施形態と重複する構成要素の説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, 2nd Embodiment of the viscoelasticity measuring apparatus of this invention is described with reference to figures. Here, the viscoelasticity measuring apparatus according to the second embodiment periodically vibrates one sample holding portion of a pair of sample holding portions holding a sample with a predetermined waveform using the displacement of the giant magnetostrictive element. It has a function of analyzing the stress acting on the other sample holding portion due to deformation of the sample and measuring an index value related to the viscoelasticity of the sample. In the description of the second embodiment, the description of the same components as those in the first embodiment is omitted.

図4は第2実施形態の粘弾性測定装置の全体構成を示す図である。第2実施形態の粘弾性測定装置30は、磁界の変化で変位する性質を持つ超磁歪素子100と、粘弾性測定の対象である試料101を挟むようにして配設される試料保持部102および試料保持部103と、超磁歪素子100の変位を試料保持部102に伝達する変位伝達部106と、試料保持部102の変位量を検出する変位量検出部107と、試料101から試料保持部103に作用する力を応力値として検出する応力検出部108と、磁界を発生する磁界発生部112と、磁界発生部112を移動させる移動部113と、超磁歪素子100と磁界発生部112との間の距離を検出値(以下では、距離値と記述する)として検出する距離検出部114と、超磁歪素子100の変位量の制御機能および試料101の粘弾性に関する指標値の測定機能を備えるコンピュータ40と、で構成される。   FIG. 4 is a diagram showing an overall configuration of the viscoelasticity measuring apparatus according to the second embodiment. The viscoelasticity measuring apparatus 30 according to the second embodiment includes a giant magnetostrictive element 100 having a property of being displaced by a change in a magnetic field, a sample holding unit 102 and a sample holding unit disposed so as to sandwich a sample 101 that is a target of viscoelasticity measurement. Acting on the sample holder 103 from the sample 101, the displacement transmitting unit 106 for transmitting the displacement of the giant magnetostrictive element 100 to the sample holder 102, the displacement detecting unit 107 for detecting the displacement of the sample holder 102 A stress detecting unit 108 that detects a force to be generated as a stress value, a magnetic field generating unit 112 that generates a magnetic field, a moving unit 113 that moves the magnetic field generating unit 112, and a distance between the giant magnetostrictive element 100 and the magnetic field generating unit 112. Is detected as a detection value (hereinafter referred to as a distance value), a displacement control function of the giant magnetostrictive element 100, and an index value relating to the viscoelasticity of the sample 101 A computer 40 provided with a constant function, in constructed.

なお、試料保持部102はロッド110を介して変位伝達部106に取り付けられており、試料保持部103はロッド111を介して応力検出部108に取り付けられている。また、磁界発生部112は超磁歪素子100の近傍に配設されている。   The sample holding unit 102 is attached to the displacement transmitting unit 106 via the rod 110, and the sample holding unit 103 is attached to the stress detecting unit 108 via the rod 111. The magnetic field generator 112 is disposed in the vicinity of the giant magnetostrictive element 100.

また、磁界発生部112は、永久磁石などを用いることができる。移動部113は、磁界発生部112を移動させる。   The magnetic field generator 112 can use a permanent magnet or the like. The moving unit 113 moves the magnetic field generating unit 112.

また、距離検出部114は、超磁歪素子100と磁界発生部112との間の距離値を検出する。   The distance detection unit 114 detects a distance value between the giant magnetostrictive element 100 and the magnetic field generation unit 112.

さらに、コンピュータ40は、少なくとも、距離検出部114で検出した距離値および変位量検出部107で検出した変位量に基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する機能と、変位量検出部107で検出した変位量および応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の粘弾性に関する指標値を測定する機能を備えている。   Further, the computer 40 has a function of controlling the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 based on at least the distance value detected by the distance detection unit 114 and the displacement amount detected by the displacement amount detection unit 107, and the displacement amount detection unit 107. A function of analyzing the detected displacement amount and the stress value detected by the stress detection unit 108 to measure an index value related to the viscoelasticity of the sample 101 is provided.

なお、粘弾性測定装置30の構成に加えて、試料101の温度を制御するための構成を設けてもよい。具体的には、熱電対で試料101の温度を検出し、検出した温度と予め設定された温度とを比較して目標の温度を算出し、試料101の近傍に配設されたヒータを制御し、試料の温度を予め設定された温度に維持してもよい。これにより、設定された温度条件における試料の粘弾性に関する指標値を得ることができる。   In addition to the configuration of the viscoelasticity measuring device 30, a configuration for controlling the temperature of the sample 101 may be provided. Specifically, the temperature of the sample 101 is detected by a thermocouple, the target temperature is calculated by comparing the detected temperature with a preset temperature, and a heater disposed in the vicinity of the sample 101 is controlled. The sample temperature may be maintained at a preset temperature. Thereby, the index value regarding the viscoelasticity of the sample under the set temperature condition can be obtained.

ここで、コンピュータ40の構成について、図5を参照して説明する。
図5は、コンピュータ40の構成を示す図である。コンピュータ40は、コンピュータ40の全体を統括的に制御するCPU等の制御部401と、各種のデータベースやテーブルやファイルなどを格納する記憶部402と、コンピュータ40を後述する各部と接続する入出力インターフェース部403と、システムの時刻を計時するクロック発生部404と、コンピュータ40本体に入出力インターフェース部403を介して接続される入力部405および出力部406とを備えて構成されており、これら各部はバスを介して接続されている。さらに、コンピュータ40は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワークに通信可能に接続してもよい。
Here, the configuration of the computer 40 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the computer 40. The computer 40 includes a control unit 401 such as a CPU that comprehensively controls the entire computer 40, a storage unit 402 that stores various databases, tables, files, and the like, and an input / output interface that connects the computer 40 to each unit described later. Unit 403, a clock generation unit 404 that measures the system time, and an input unit 405 and an output unit 406 that are connected to the main body of the computer 40 via the input / output interface unit 403. Connected via bus. Further, the computer 40 may be communicably connected to a network via a communication device such as a router and a wired or wireless communication line such as a dedicated line.

なお、記憶部402は、ストレージ手段であり、例えば、RAM、ROM等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置や、フレキシブルディスクや、光ディスク等を用いることができる。   The storage unit 402 is a storage unit, and for example, a memory device such as a RAM or a ROM, a fixed disk device such as a hard disk, a flexible disk, an optical disk, or the like can be used.

また、入出力インターフェース部403は、変位量検出部107、応力検出部108、移動部113、距離検出部114、入力部405および出力部406とコンピュータ40とを接続する。ここで、出力部406としては、モニタ、プリンタ、スピーカ等を用いることができる(なお、以下においては出力部406をモニタとして記載する)。また、入力部405としては、キーボード、マウス、マイク等を用いることができる。   The input / output interface unit 403 connects the displacement amount detection unit 107, the stress detection unit 108, the movement unit 113, the distance detection unit 114, the input unit 405 and the output unit 406 to the computer 40. Here, as the output unit 406, a monitor, a printer, a speaker, or the like can be used (hereinafter, the output unit 406 is described as a monitor). As the input unit 405, a keyboard, a mouse, a microphone, or the like can be used.

また、制御部401は、図示の如く、大別して、超磁歪素子制御部401aと粘弾性測定部401bと測定結果出力部401cとを備えている。なお、制御部401は、OS(Operating System)等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラムおよび所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の処理を実行するための情報処理を行う。   Moreover, the control part 401 is roughly provided with the giant magnetostrictive element control part 401a, the viscoelasticity measurement part 401b, and the measurement result output part 401c as shown in the figure. The control unit 401 has a control program such as an OS (Operating System), a program that defines various processing procedures, and an internal memory for storing necessary data, and performs various processes based on these programs. Performs information processing for execution.

ここで、超磁歪素子制御部401aは、許容可能判定部401a−1、距離・変位量関係式作成部401a−2および目標距離・時間関係式作成部401a−3から構成されており、距離検出部114で検出した距離値および変位量検出部107で検出した変位量に基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する。許容可能判定部401a−1は、変位量検出部107で検出した変位量VAと所定の変位量VBとを比較して、変位量VAが許容可能(許容範囲)であるか否かを判定する。変位量VBは、予め定めた目標変位量・時間関係式で算出された変位量であり、当該目標変位量・時間関係式は、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる変位量および時間の関係を表す式である。距離・変位量関係式作成部401a−2は、許容可能判定部401a−1で変位量VAが許容不可である(許容範囲でない)と判定された場合、距離検出部114で検出した距離値および変位量VAに基づいて、距離値および変位量の関係を表す距離・変位量関係式を作成する。具体的には、距離・変位量関係式作成部401a−2は、距離検出部114で検出した距離値および変位量VAに基づいて予め定めた距離・変位量関係式の係数を決定して、距離・変位量関係式を作成してもよい。目標距離・時間関係式作成部401a−3は、予め定めた目標変位量・時間関係式および距離・変位量関係式作成部401a−2で作成した距離・変位量関係式に基づいて、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる距離値および時間の関係を表す目標距離・時間関係式を作成する。   Here, the giant magnetostrictive element control unit 401a includes an allowable determination unit 401a-1, a distance / displacement amount relational expression creating part 401a-2, and a target distance / time relational expression creating part 401a-3. The displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 is controlled based on the distance value detected by the unit 114 and the displacement amount detected by the displacement amount detection unit 107. The allowable determination unit 401a-1 compares the displacement amount VA detected by the displacement amount detection unit 107 with a predetermined displacement amount VB, and determines whether or not the displacement amount VA is allowable (allowable range). . The displacement amount VB is a displacement amount calculated by a predetermined target displacement amount / time relational expression, and the target displacement amount / time relational expression is a target displacement amount for periodically oscillating with a predetermined waveform. And an expression representing the relationship of time. The distance / displacement amount relational expression creation unit 401a-2 determines the distance value detected by the distance detection unit 114 and the distance value detected by the distance detection unit 114 when the allowable determination unit 401a-1 determines that the displacement amount VA is unacceptable (not within the allowable range). Based on the displacement amount VA, a distance / displacement amount relational expression representing the relationship between the distance value and the displacement amount is created. Specifically, the distance / displacement amount relational expression creating unit 401a-2 determines a coefficient of a predetermined distance / displacement amount relational expression based on the distance value detected by the distance detection unit 114 and the displacement amount VA, A distance / displacement relational expression may be created. The target distance / time relational expression creating unit 401a-3 is based on a predetermined target displacement / time relational expression and a distance / displacement relational expression created by the distance / displacement relational relation creating unit 401a-2. A target distance / time relational expression representing a relationship between a target distance value and time for periodically oscillating with a waveform is created.

また、粘弾性測定部401bは、変位量VAおよび応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の粘弾性に関する指標値を測定する。ここで、第2実施形態の指標値として、粘性を表す損失弾性率および弾性を表す貯蔵弾性率を用いる。   Further, the viscoelasticity measuring unit 401b analyzes the displacement value VA and the stress value detected by the stress detecting unit 108, and measures an index value related to the viscoelasticity of the sample 101. Here, as an index value of the second embodiment, a loss elastic modulus representing viscosity and a storage elastic modulus representing elasticity are used.

また、測定結果出力部401cは、粘弾性測定部401bで測定した指標値を出力部406に出力する。   The measurement result output unit 401 c outputs the index value measured by the viscoelasticity measurement unit 401 b to the output unit 406.

なお、制御部401は、大別して、超磁歪素子制御部401aと粘弾性測定部401bと測定結果出力部401cとを備えているが、かかる場合に限定されることなく、粘弾性測定部401bおよび測定結果出力部401cを他のコンピュータの制御部で実現させてもよい。すなわち、超磁歪素子の制御および粘弾性の測定を別々のコンピュータで実現させてもよい。また、超磁歪素子制御部401aを備えたコンピュータは、超磁歪素子を利用する各種計測器で超磁歪素子を制御する装置として利用することができる。   The control unit 401 roughly includes a giant magnetostrictive element control unit 401a, a viscoelasticity measurement unit 401b, and a measurement result output unit 401c. However, the viscoelasticity measurement unit 401b and the measurement result output unit 401c are not limited to this case. The measurement result output unit 401c may be realized by a control unit of another computer. That is, control of the giant magnetostrictive element and measurement of viscoelasticity may be realized by separate computers. In addition, the computer including the giant magnetostrictive element control unit 401a can be used as an apparatus for controlling the giant magnetostrictive element with various measuring instruments using the giant magnetostrictive element.

以上の構成において、(2−1)第2実施形態の基本的な考え方、(2−2)試料保持部102の振動動作、(2−3)変位量と距離値と応力値との検出、(2−4)超磁歪素子の変位の制御、(2−5)粘弾性測定、(2−6)測定結果出力、の順番に従って、その動作を説明する。なお、以下の説明において、試料保持部102は平板Aとし、試料保持部103は平板Bとする。   In the above configuration, (2-1) Basic concept of the second embodiment, (2-2) Vibration operation of the sample holding unit 102, (2-3) Detection of displacement, distance value, and stress value, The operation will be described in the order of (2-4) displacement control of the giant magnetostrictive element, (2-5) viscoelasticity measurement, and (2-6) measurement result output. In the following description, the sample holder 102 is a flat plate A, and the sample holder 103 is a flat plate B.

(2−1)第2実施形態の基本的な考え方
一般的に、超磁歪素子を利用した測定装置は、超磁歪素子の変位を伝達して試料に加える振動を所望の正弦波形にするために、超磁歪素子の変位を直接制御して超磁歪素子を所望の正弦波形で変位させるという考え方に基づいている。しかし、超磁歪素子の変位の仕方が伸長時および収縮時で異なり、変位の仕方が超磁歪素子の温度条件や超磁歪素子に加える圧力条件などで変化するというヒステリシス特性があるため、超磁歪素子の変位を精度よく直接制御することは困難である。また、仮に超磁歪素子が所望の正弦波形で変位するように超磁歪素子を精度よく直接制御しても、変位を伝達する過程での伝達精度などの影響で、試料に所望の正弦波形の振動を加えることが困難である。
(2-1) Basic concept of the second embodiment In general, a measurement apparatus using a giant magnetostrictive element transmits a displacement of the giant magnetostrictive element to make a vibration applied to the sample into a desired sine waveform. Based on the idea of directly controlling the displacement of the giant magnetostrictive element and displacing the giant magnetostrictive element with a desired sine waveform. However, the method of displacement of the giant magnetostrictive element differs depending on whether it is expanded or contracted, and there is a hysteresis characteristic that the manner of displacement changes depending on the temperature condition of the giant magnetostrictive element or the pressure condition applied to the giant magnetostrictive element. It is difficult to control the displacement directly with high accuracy. Even if the giant magnetostrictive element is directly controlled with high precision so that the giant magnetostrictive element is displaced with a desired sinusoidal waveform, the desired sinusoidal vibration is applied to the sample due to the effect of transmission accuracy in the process of transmitting the displacement. Is difficult to add.

本発明者は、超磁歪素子の変位を伝達して試料に加える振動を所望の正弦波形にするために、超磁歪素子の変位を直接制御するのではなく、試料を保持する試料保持部を所望の正弦波形で振動させることに着目した。本発明は、試料保持部を所望の正弦波形で振動させるための目標となる超磁歪素子と磁界発生部との間の距離値を決定して超磁歪素子の変位を精度よく制御するという考え方に基づいている。具体的には、本発明は、試料保持部の変位量を検出し、超磁歪素子と磁界発生部との間の距離値を検出し、変位量および距離値の関係を表す式と試料保持部が所望の正弦波形で振動するための目標となる変位量および時間の関係を表す式と検出した変位量と検出した距離値と基づいて、試料保持部が所望の正弦波形で振動するための目標となる距離値を決定し、超磁歪素子の変位を精度よく制御するものである。   The present inventor does not directly control the displacement of the giant magnetostrictive element in order to transmit the displacement of the giant magnetostrictive element to make the vibration applied to the specimen into a desired sinusoidal waveform, but desires a sample holder for holding the specimen. We focused on vibrating with a sinusoidal waveform. The present invention is based on the concept of accurately controlling the displacement of the giant magnetostrictive element by determining the distance value between the giant magnetostrictive element and the magnetic field generating part, which is a target for vibrating the sample holder with a desired sine waveform. Is based. Specifically, the present invention detects the amount of displacement of the sample holder, detects the distance value between the giant magnetostrictive element and the magnetic field generator, and represents the relationship between the amount of displacement and the distance value and the sample holder. The target for the sample holder to vibrate with the desired sine waveform based on the expression representing the relationship between the displacement amount and the time to be vibrated with the desired sine waveform, the detected displacement amount and the detected distance value Is determined so as to accurately control the displacement of the giant magnetostrictive element.

(2−2)試料保持部102(平板A)の振動動作
まず、利用者は、平板Aと平板Bとの間に試料101を載置し、コンピュータ40の入力部405を介して、移動部113が磁界発生部112を移動させるための予め最適な距離値を設定する。すなわち、超磁歪素子100と磁界発生部112との間の最適な距離値を設定する。
(2-2) Vibration Operation of Sample Holding Unit 102 (Plate A) First, the user places the sample 101 between the flat plate A and the flat plate B, and moves the moving unit via the input unit 405 of the computer 40. 113 sets an optimum distance value for moving the magnetic field generator 112 in advance. That is, an optimum distance value between the giant magnetostrictive element 100 and the magnetic field generator 112 is set.

最適な距離値が設定されると、コンピュータ40の制御部401は、設定された距離値を入出力インターフェース部403を介して移動部113に出力する。すなわち、コンピュータ40の制御部401は、設定された距離値が出力されるように移動部113を制御する。   When the optimum distance value is set, the control unit 401 of the computer 40 outputs the set distance value to the moving unit 113 via the input / output interface unit 403. That is, the control unit 401 of the computer 40 controls the moving unit 113 so that the set distance value is output.

距離値が出力されると、移動部113は、コンピュータ40から入力した距離値だけ磁界発生部112を移動させる。磁界発生部112は、つねに磁界を発生する。   When the distance value is output, the moving unit 113 moves the magnetic field generating unit 112 by the distance value input from the computer 40. The magnetic field generator 112 always generates a magnetic field.

超磁歪素子100は、磁界発生部112で発生した磁界を受けて変位する。変位伝達部106は、超磁歪素子100の変位を増幅して平板Aに伝達する。これにより、平板Aは剪断方向や伸縮方向などに振動し、試料101は平板Aの振動で変形する。ここで、変位伝達部106は、一般的な機械的増幅伝達手段として利用されている、てこの原理を利用した構成である。   The giant magnetostrictive element 100 is displaced in response to the magnetic field generated by the magnetic field generator 112. The displacement transmitting unit 106 amplifies the displacement of the giant magnetostrictive element 100 and transmits the amplified displacement to the flat plate A. As a result, the flat plate A vibrates in the shearing direction, the expansion and contraction direction, and the sample 101 is deformed by the vibration of the flat plate A. Here, the displacement transmission part 106 is a structure using the principle of leverage, which is used as a general mechanical amplification transmission means.

(2−3)変位量と距離値と応力値との検出
距離検出部114は、経時的に超磁歪素子100と磁界発生部112との間の距離値を検出し、検出した距離値をコンピュータ40に出力する。コンピュータ40に入出力インターフェース部403を介して距離値が入力されると、制御部401は、クロック発生部404からシステムの時刻を取得し、入力された距離値と取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部402の所定の記憶領域に記憶する。
(2-3) Detection of Displacement Amount, Distance Value, and Stress Value The distance detection unit 114 detects the distance value between the giant magnetostrictive element 100 and the magnetic field generation unit 112 over time, and the detected distance value is a computer. Output to 40. When a distance value is input to the computer 40 via the input / output interface unit 403, the control unit 401 acquires the system time from the clock generation unit 404, and correlates the input distance value with the acquired time. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 402.

一方、変位量検出部107は、経時的に平板Aの変位量VAを検出し、変位量VAをコンピュータ40に出力する。コンピュータ40に入出力インターフェース部403を介して変位量VAが入力されると、制御部401は、クロック発生部404からシステムの時刻を取得し、入力された変位量VAと取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部402の所定の記憶領域に記憶する。   On the other hand, the displacement amount detection unit 107 detects the displacement amount VA of the flat plate A over time, and outputs the displacement amount VA to the computer 40. When the displacement amount VA is input to the computer 40 via the input / output interface unit 403, the control unit 401 acquires the system time from the clock generation unit 404, and the input displacement amount VA and the acquired time are mutually obtained. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 402.

また、応力検出部108は、経時的に平板Bに作用する応力値を検出し、検出した応力値をコンピュータ40に出力する。コンピュータ40に入出力インターフェース部403を介して応力値が入力されると、制御部401は、クロック発生部404からシステムの時刻を取得し、入力された応力値と取得した時刻とを相互に関連付けて記憶部402の所定の記憶領域に記憶する。   Further, the stress detection unit 108 detects a stress value acting on the flat plate B with time, and outputs the detected stress value to the computer 40. When a stress value is input to the computer 40 via the input / output interface unit 403, the control unit 401 acquires the system time from the clock generation unit 404, and correlates the input stress value with the acquired time. And stored in a predetermined storage area of the storage unit 402.

(2−4)超磁歪素子の変位の制御
つぎに、本発明の要部である超磁歪素子の変位の制御について説明する。
制御部401の超磁歪素子制御部401aは、平板Aが正弦波形で周期的に振動するように、距離検出部114で検出した距離値および変位量VAに基づいて超磁歪素子100の変位量を制御する(超磁歪素子制御処理)。ここで、超磁歪素子の変位の制御を行う超磁歪素子制御処理の詳細について説明する。
(2-4) Displacement Control of Giant Magnetostrictive Element Next, control of displacement of the giant magnetostrictive element, which is a main part of the present invention, will be described.
The giant magnetostrictive element control unit 401a of the control unit 401 determines the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 based on the distance value and the displacement amount VA detected by the distance detection unit 114 so that the flat plate A periodically vibrates with a sine waveform. Control (giant magnetostrictive element control processing). Here, the details of the giant magnetostrictive element control process for controlling the displacement of the giant magnetostrictive element will be described.

図6は、超磁歪素子制御部401aで行われる超磁歪素子制御処理の一例を示すフローチャートである。
まず、超磁歪素子制御部401aの許容可能判定部401a−1は、変位量検出部107で検出した平板Aの変位量VAと所定の変位量VBとを比較して、変位量VAが許容可能であるか否かを判定する(ステップSB−1)。具体的には、変位量VAと所定の変位量VBとの標準誤差に基づいて、変位量VAが許容可能であるか否かを判定する。ここで、変位量VBは、予め定めた目標変位量・時間関係式で算出された変位量であり、当該目標変位量・時間関係式は、所定の波形で周期的に振動させるための目標となる変位量および時間の関係を表す式である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a giant magnetostrictive element control process performed by the giant magnetostrictive element control unit 401a.
First, the allowable determination unit 401a-1 of the giant magnetostrictive element control unit 401a compares the displacement amount VA of the flat plate A detected by the displacement amount detection unit 107 with a predetermined displacement amount VB, and the displacement amount VA is allowable. (Step SB-1). Specifically, it is determined whether the displacement amount VA is acceptable based on the standard error between the displacement amount VA and the predetermined displacement amount VB. Here, the displacement amount VB is a displacement amount calculated by a predetermined target displacement amount / time relational expression, and the target displacement amount / time relational expression is a target for periodically oscillating with a predetermined waveform. It is a formula showing the relationship between displacement amount and time.

ステップSB−2の判定結果が許容範囲でないと判定された場合(ステップSB−2:NO)、距離・変位量関係式作成部401a−2は、距離検出部114で検出した距離値および変位量VAに基づいて、距離値および変位量の関係を表す距離・変位量関係式を作成し、作成した距離・変位量関係式を記憶部402の所定の記憶領域に格納する(ステップSB−3)。具体的には、距離検出部114で検出した距離値および変位量VAに基づいて、予め定めた距離・変位量関係式の係数を決定して、距離・変位量関係式を作成し、作成した距離・変位量関係式を記憶部402の所定の記憶領域に格納する。ここで、予め定めた距離・変位量関係式としては、第1実施形態で説明したLevenberg−Marquardt法を用いて導いた距離値および変位量の関係を表す式などを用いることができる。この手法を用いると、超磁歪素子100の磁歪挙動時(変位時)における距離値および変位量の関係のような非線形な関係を近似的に表す関数(近似式)を効率よく求めることができる。なお、超磁歪素子100のヒステリシス特性を考慮するために、距離値の波形および変位量VAの波形の位相差を考慮して、超磁歪素子100の伸長時、超磁歪素子100の収縮時のそれぞれに対応する距離・変位量関係式を作成してもよい。   When it is determined that the determination result in step SB-2 is not within the allowable range (step SB-2: NO), the distance / displacement amount relational expression creating unit 401a-2 detects the distance value and the displacement amount detected by the distance detection unit 114. Based on the VA, a distance / displacement amount relational expression representing the relationship between the distance value and the displacement amount is created, and the created distance / displacement quantity relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 402 (step SB-3). . Specifically, based on the distance value detected by the distance detection unit 114 and the displacement amount VA, a coefficient of a predetermined distance / displacement amount relational expression is determined, and a distance / displacement amount relational expression is created and created. The distance / displacement relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 402. Here, as the predetermined distance / displacement amount relational expression, an expression representing the relation between the distance value and the displacement amount derived by using the Levenberg-Marquardt method described in the first embodiment can be used. When this method is used, a function (approximate expression) that approximately represents a non-linear relationship such as a relationship between a distance value and a displacement amount at the time of magnetostrictive behavior (displacement) of the giant magnetostrictive element 100 can be efficiently obtained. In order to consider the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100, the phase difference between the waveform of the distance value and the waveform of the displacement VA is taken into consideration, respectively, when the giant magnetostrictive element 100 is expanded and when the giant magnetostrictive element 100 is contracted. A distance / displacement relational expression corresponding to may be created.

目標距離・時間関係式作成部401a−3は、予め定めた目標変位量・時間関係式およびステップSB−3で作成した距離・変位量関係式に基づいて、平板Aを正弦波形で周期的に振動させるための目標となる距離値および時間の関係を表す目標距離・時間関係式を作成し、目標距離・時間関係式を記憶部402の所定の記憶領域に格納する(ステップSB−4)。具体的には、距離・変位量関係式および目標変位量・時間関係式から変位量を消去して目標距離・時間関係式を作成し、目標距離・時間関係式を記憶部402の所定の記憶領域に格納する。   The target distance / time relational expression creating unit 401a-3 periodically generates the flat plate A with a sine waveform based on the predetermined target displacement / time relational expression and the distance / displacement relational expression created in step SB-3. A target distance / time relational expression representing a relation between a target distance value for vibration and time is created, and the target distance / time relational expression is stored in a predetermined storage area of the storage unit 402 (step SB-4). Specifically, the target distance / time relational expression is created by deleting the displacement amount from the distance / displacement quantity relational expression and the target displacement amount / time relational expression. Store in the area.

超磁歪素子制御部401aは、ステップSB−4で作成した目標距離・時間関係式に基づいて、最適な距離値が出力されるように移動部113を制御する(ステップSB−5)。超磁歪素子制御部401aは、平板Aが所望の正弦波形で周期的に振動するようになるまで超磁歪素子制御処理(ステップSB−1〜ステップSB−5)を実行する。具体的には、ステップSB−5で出力した最適な距離値が(2−2)試料保持部102の振動動作の各動作を経て平板Aの振動に反映されると、許容可能判定部401a−1は、ステップSB−1と同様の判定を行う。ステップSB−2の判定結果が許容範囲であると判定された場合(ステップSB−2:YES)、超磁歪素子制御部401aは処理を終了し、そうでない場合(ステップSB−2:NO)、超磁歪素子制御部401aの各部はステップSB−3〜ステップSB−5の処理を行う。これにより、平板Aは、所望の正弦波形で周期的に振動するようになった。これにて、超磁歪素子制御部401aで行われる超磁歪素子制御処理が終了する。   The giant magnetostrictive element control unit 401a controls the moving unit 113 so that the optimum distance value is output based on the target distance / time relational expression created in step SB-4 (step SB-5). The giant magnetostrictive element control unit 401a executes the giant magnetostrictive element control process (step SB-1 to step SB-5) until the flat plate A periodically vibrates with a desired sine waveform. Specifically, when the optimum distance value output in step SB-5 is reflected in the vibration of the flat plate A through (2-2) the vibration operation of the sample holding unit 102, the allowable determination unit 401a-. 1 performs the same determination as in step SB-1. When it is determined that the determination result of step SB-2 is within the allowable range (step SB-2: YES), the giant magnetostrictive element control unit 401a ends the process, and otherwise (step SB-2: NO). Each part of the giant magnetostrictive element control unit 401a performs the processing of Step SB-3 to Step SB-5. Thereby, the flat plate A came to vibrate periodically with a desired sine waveform. Thus, the giant magnetostrictive element control process performed by the giant magnetostrictive element control unit 401a is completed.

上記の超磁歪素子制御部401aは、平板Aを周期的に振動させる波形(平板Aの目標とする波形)を正弦波形に設定したが、かかる場合に限定されることなく、周波数の異なる正弦波形を複合させた波形や三角波形や矩形波形などを設定してもよい。これにより、平板Aを様々な波形で周期的に振動させることができ、各波形での試料101の指標値を測定することができる。また、超磁歪素子制御部401aは、記憶部402の所定の記憶領域に予め格納したデータ−ベースから変位量VAに対応する最適な距離値を取得し、取得した距離値が出力されるように移動部113を制御してもよい。ここで、当該データ−ベースは、使用する各々の超磁歪素子100に対してヒステリシス特性に影響を与える温度条件ごとに、平板Aが正弦波形で周期的に振動するための目標となる変位量および距離値とを相互に関連付けて格納する。   In the above-described giant magnetostrictive element control unit 401a, the waveform that periodically vibrates the flat plate A (the target waveform of the flat plate A) is set to a sine waveform. A waveform, a triangular waveform, a rectangular waveform, or the like may be set. Thereby, the flat plate A can be periodically vibrated with various waveforms, and the index value of the sample 101 in each waveform can be measured. In addition, the giant magnetostrictive element control unit 401a acquires an optimum distance value corresponding to the displacement amount VA from a database stored in advance in a predetermined storage area of the storage unit 402, and outputs the acquired distance value. The moving unit 113 may be controlled. Here, the data base includes a target displacement amount for the flat plate A to periodically vibrate in a sinusoidal waveform for each temperature condition that affects the hysteresis characteristics for each giant magnetostrictive element 100 to be used, and Stores distance values in association with each other.

(2−5)粘弾性測定
上述の超磁歪素子制御処理を1回乃至複数回繰り返して平板Aが正弦波形で周期的に振動するようになった後、粘弾性測定部401bは、変位量VAおよび応力検出部108で検出した応力値を解析して試料101の損失弾性率および貯蔵弾性率を測定し、測定された損失弾性率および貯蔵弾性率を記憶部402の所定の記憶領域に格納する。具体的には、変位量VAの波形と応力値の波形との位相差、変位量VAの波形の振幅および応力値の波形の振幅を用いて、貯蔵弾性率および損失弾性率を測定する。
(2-5) Viscoelasticity measurement After the above-described giant magnetostrictive element control process is repeated once or a plurality of times and the flat plate A periodically oscillates in a sinusoidal waveform, the viscoelasticity measurement unit 401b receives the displacement VA. The stress value detected by the stress detection unit 108 is analyzed to measure the loss elastic modulus and storage elastic modulus of the sample 101, and the measured loss elastic modulus and storage elastic modulus are stored in a predetermined storage area of the storage unit 402. . Specifically, the storage elastic modulus and the loss elastic modulus are measured using the phase difference between the waveform of the displacement VA and the waveform of the stress value, the amplitude of the waveform of the displacement VA, and the amplitude of the waveform of the stress value.

(2−6)測定結果出力
測定結果出力部401cは、粘弾性測定部401bで測定した貯蔵弾性率および損失弾性率をモニタに出力する。
これにて、粘弾性測定装置30の動作の説明を終了する。
(2-6) Measurement Result Output The measurement result output unit 401c outputs the storage elastic modulus and loss elastic modulus measured by the viscoelasticity measuring unit 401b to the monitor.
This completes the description of the operation of the viscoelasticity measuring device 30.

第2実施形態の粘弾性測定装置(粘弾性測定装置30)は、試料保持部102の変位量を変位量検出部107で検出し、超磁歪素子100と磁界発生部112との間の距離値を距離検出部114で検出する。粘弾性測定装置30は、許容可能判定部401a−1で検出した変位量が許容範囲でないと判定された場合、検出した距離値および検出した変位量に基づいて変位量および距離値の関係を表す式を距離・変位量関係式作成部401a−2で作成する。粘弾性測定装置30は、試料保持部102が所望の正弦波形で振動するための目標となる距離値および時間の関係を表す式を目標距離・時間関係式作成部401a−3で作成し、試料保持部102が所望の正弦波形で振動するための目標となる距離値を決定する。これにより、粘弾性測定装置30は、目標となる距離値に基づいて超磁歪素子100の変位を精度よく制御することができ、試料保持部102を所望の正弦波形で振動させることができる。粘弾性測定装置30は、所望の正弦波形で粘弾性測定を行うことができ、貯蔵弾性率および損失弾性率などの粘弾性に関する指標値を正確に測定することができる。   In the viscoelasticity measurement apparatus (viscoelasticity measurement apparatus 30) of the second embodiment, the displacement amount of the sample holding unit 102 is detected by the displacement amount detection unit 107, and the distance value between the giant magnetostrictive element 100 and the magnetic field generation unit 112 is detected. Is detected by the distance detection unit 114. The viscoelasticity measuring device 30 represents the relationship between the displacement amount and the distance value based on the detected distance value and the detected displacement amount when it is determined that the displacement amount detected by the allowable determination unit 401a-1 is not within the allowable range. The formula is created by the distance / displacement amount relation formula creating section 401a-2. The viscoelasticity measuring apparatus 30 creates an expression representing the relationship between a target distance value and time for the sample holding unit 102 to vibrate with a desired sine waveform by using the target distance / time relational expression creating unit 401a-3. A target distance value for the holding unit 102 to vibrate with a desired sine waveform is determined. As a result, the viscoelasticity measuring device 30 can accurately control the displacement of the giant magnetostrictive element 100 based on the target distance value, and can vibrate the sample holder 102 with a desired sine waveform. The viscoelasticity measuring device 30 can perform viscoelasticity measurement with a desired sinusoidal waveform, and can accurately measure index values relating to viscoelasticity such as storage elastic modulus and loss elastic modulus.

また、上述した第1実施形態の粘弾性測定装置10と同様、粘弾性測定装置30は、使用する部品や環境などの様々な影響を受けずに試料保持部102の変位を所望な正弦波形にすることができ、高精度の粘弾性測定ができる。具体的には、(a2)超磁歪素子100のヒステリシス特性に影響する測定時の温度条件が変化する場合、(b2)使用する超磁歪素子100の品質の変動(ばらつき)がある場合、(c2)本装置の各構成部品の加工精度の変動(ばらつき)がある場合、に分けて詳細に説明する。   Further, like the viscoelasticity measuring apparatus 10 of the first embodiment described above, the viscoelasticity measuring apparatus 30 changes the displacement of the sample holding unit 102 to a desired sine waveform without being affected by various factors such as parts to be used and the environment. It is possible to measure viscoelasticity with high accuracy. Specifically, (a2) when the measurement temperature conditions that affect the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100 change, (b2) when there is a variation (variation) in the quality of the giant magnetostrictive element 100 used, (c2 ) In the case where there is a variation (variation) in the processing accuracy of each component of this apparatus, it will be described in detail separately.

(a2)超磁歪素子100のヒステリシス特性に影響する測定時の温度条件が変化する場合、粘弾性測定装置30は、温度条件が測定中に変化しても、その時々の温度条件で試料保持部102の変位量を所望な正弦波形に制御しているので、常に所望な正弦波形のもとで高精度の粘弾性測定を行うことができる。第2実施形態の粘弾性測定装置30は、ヒステリシス特性を有する超磁歪素子100の変位量を所望の正弦波形にすることに着目するのではなく、試料保持部102の変位量を所望の正弦波形にすることに着目しているため、超磁歪素子100がヒステリシス特性を有していても、試料保持部102を所望の正弦波形に制御し、試料に所望の振動を与えることができる。このような特徴を有する粘弾性測定装置30は、正弦波形の振幅や正弦波形の周波数、試料温度、外気温度などの様々な測定条件での試料の粘弾性の測定に利用できる。例えば、粘弾性測定装置30は、測定時の温度を20度、30度など様々な温度に設定して測定を行うことで、各温度における試料の粘弾性の測定を容易に行うことができる。   (A2) When the temperature condition at the time of measurement that affects the hysteresis characteristics of the giant magnetostrictive element 100 changes, the viscoelasticity measuring device 30 can use the sample holding unit under the temperature condition at that time even if the temperature condition changes during the measurement. Since the displacement amount 102 is controlled to a desired sine waveform, viscoelasticity measurement with high accuracy can always be performed under the desired sine waveform. The viscoelasticity measuring apparatus 30 according to the second embodiment does not focus on making the displacement amount of the giant magnetostrictive element 100 having hysteresis characteristics into a desired sine waveform, but changes the displacement amount of the sample holder 102 into a desired sine waveform. Therefore, even if the giant magnetostrictive element 100 has hysteresis characteristics, the sample holder 102 can be controlled to have a desired sine waveform and desired vibration can be applied to the sample. The viscoelasticity measuring apparatus 30 having such a feature can be used for measuring viscoelasticity of a sample under various measurement conditions such as a sinusoidal amplitude, a sinusoidal frequency, a sample temperature, and an outside air temperature. For example, the viscoelasticity measuring device 30 can easily measure the viscoelasticity of the sample at each temperature by setting the temperature at the time of measurement to various temperatures such as 20 degrees and 30 degrees.

(b2)使用する超磁歪素子100の品質の変動(ばらつき)がある場合、粘弾性測定装置30は、試料保持部102の変位量を所望な正弦波形にすることに着目しているため、例え、超磁歪素子100の品質にばらつきがあっても、ばらつきの影響を受けずに制御することができ、粘弾性測定に必要なμm単位の変位波形の振動を試料に与えることができる。従来の制御方法は超磁歪素子の品質が常に厳密に保たれていることが前提なので、従来の制御方法に基づく計測装置の場合、使用する超磁歪素子を交換すると、その素子に対応するようにデータベースの情報を修正する必要がある。   (B2) When there is a variation (variation) in the quality of the giant magnetostrictive element 100 to be used, the viscoelasticity measuring device 30 focuses on making the displacement amount of the sample holder 102 a desired sine waveform. Even if the quality of the giant magnetostrictive element 100 varies, it can be controlled without being affected by the variation, and the vibration of the displacement waveform in units of μm necessary for the viscoelasticity measurement can be given to the sample. Since the conventional control method is based on the premise that the quality of the giant magnetostrictive element is always strictly maintained, in the case of a measuring device based on the conventional control method, if the giant magnetostrictive element to be used is replaced, it will correspond to that element. Database information needs to be corrected.

(c2)本装置の各構成部品の加工精度のばらつきがある場合、粘弾性測定装置30は、試料保持部102の変位を所望な正弦波形にすることに着目しているため、使用する各構成部品の加工精度のばらつきがあっても試料保持部102を所望の正弦波形で制御し、試料に所望の振動を与えることができる。粘弾性測定装置30は、使用する各構成部品を交換しても、従来のように部品の調整を行う必要なく、試料保持部102を所望の正弦波形で制御し、試料に所望の振動を与えることができる。これにより、本装置の各構成部品を自由に変更することができ、装置全体の低価格化を容易に実現することができる。また、本装置の各構成部品を最新のものや高性能のものに変更することで、本装置全体の高性能化を容易に図ることができる。従来の制御方法に基づく装置は、超磁歪素子の品質が常に厳密に保たれていることが前提なので、各構成部品の加工精度のばらつきの影響を受けやすく、所望な正弦波形を作るための各構成部品の調整が非常に困難である。   (C2) When there is a variation in the processing accuracy of each component of the present apparatus, the viscoelasticity measuring apparatus 30 focuses on making the displacement of the sample holder 102 into a desired sine waveform. Even if there is a variation in the processing accuracy of parts, the sample holder 102 can be controlled with a desired sine waveform to give a desired vibration to the sample. The viscoelasticity measuring device 30 controls the sample holder 102 with a desired sine waveform and gives a desired vibration to the sample without having to adjust the components as in the past even if each component used is replaced. be able to. Thereby, each component of this apparatus can be changed freely and the cost reduction of the whole apparatus can be implement | achieved easily. Further, by changing each component of the apparatus to the latest one or a high-performance one, it is possible to easily improve the performance of the entire apparatus. Since the device based on the conventional control method is based on the premise that the quality of the giant magnetostrictive element is always strictly maintained, it is easily affected by variations in the processing accuracy of each component, and each device for creating a desired sine waveform Adjustment of the component parts is very difficult.

また、常に同一環境条件で粘弾性測定を行う場合、粘弾性測定装置30は、前回求めた目標距離・時間関係式を用いて即座に測定を行うことができる。これにより、試料保持部102を所望な振動にするための目標距離・時間関係式を再度作成する必要なく所望な振動を再現することができ、即座に高精度の粘弾性測定を行うことができる。
粘弾性測定装置30は、前回求めた目標距離・時間関係式で算出される距離値を初期値として出力するように移動部113を制御し、試料保持部102が所望の振動になった後測定を行ってもよく、前回求めた目標距離・時間関係式を用いず新たな目標距離・時間関係式を作成して試料保持部102が所望な振動になった後測定を行ってもよい。すなわち、図6で説明した超磁歪素子制御処理を1日の一番最初に初期化処理として実行し、目標距離・時間関係式を作成し、求めた目標距離・時間関係式を使用して測定を行ってもよく、図6の超磁歪素子制御処理を毎回実行して、測定を行ってもよい。
Further, when viscoelasticity measurement is always performed under the same environmental conditions, the viscoelasticity measuring device 30 can immediately perform measurement using the previously obtained target distance / time relational expression. As a result, the desired vibration can be reproduced without having to re-create the target distance / time relational expression for making the sample holder 102 the desired vibration, and the highly accurate viscoelasticity measurement can be performed immediately. .
The viscoelasticity measuring device 30 controls the moving unit 113 to output the distance value calculated by the previously obtained target distance / time relational expression as an initial value, and the measurement is performed after the sample holding unit 102 has a desired vibration. Alternatively, a new target distance / time relational expression may be created without using the previously obtained target distance / time relational expression, and measurement may be performed after the sample holder 102 has a desired vibration. That is, the giant magnetostrictive element control process described in FIG. 6 is executed as an initialization process at the very beginning of the day, a target distance / time relational expression is created, and measurement is performed using the obtained target distance / time relational expression. The measurement may be performed by executing the giant magnetostrictive element control process of FIG. 6 every time.

また、粘弾性測定装置30は、品質管理、新製品開発などで、流動性材料やゲル材料などの力学的性質を評価する際に好適である。粘弾性測定装置30は、従来の粘弾性測定に使用される装置と比較して低価格(10分の1程度)であり、高精度の粘弾性測定ができる。粘弾性測定装置30は、超磁歪素子の変位の制御および試料の粘弾性の測定(粘弾性に関する指標値の算出)に一般的なパーソナルコンピュータを用いることができるので、本装置を低価格にすることができる。粘弾性測定装置30は、大きな駆動力を発生する超磁歪素子を用いているので、従来と比較してより硬い試料まで測定対象物の範囲を広げることができる。粘弾性測定装置30は、流動性の材料および製品やゲル状の材料および製品などを扱う化学や食品工業を中心とする全ての製造業で利用できるという高い拡張性を有し、製品の品質の向上および安定化に寄与する。
以上、第2実施形態の説明を終了する。
The viscoelasticity measuring device 30 is suitable for evaluating mechanical properties such as fluid materials and gel materials in quality control, new product development, and the like. The viscoelasticity measuring device 30 is lower in price (about 1/10) than a conventional device used for viscoelasticity measurement, and can perform viscoelasticity measurement with high accuracy. Since the viscoelasticity measuring device 30 can use a general personal computer for controlling the displacement of the giant magnetostrictive element and measuring the viscoelasticity of the sample (calculating the index value related to the viscoelasticity), this device is made inexpensive. be able to. Since the viscoelasticity measuring device 30 uses a giant magnetostrictive element that generates a large driving force, the range of the measurement object can be expanded to a sample that is harder than before. The viscoelasticity measuring device 30 has high extensibility that it can be used in all manufacturing industries mainly in the chemical and food industries that handle fluid materials and products, gel-like materials and products, etc. Contributes to improvement and stabilization.
This is the end of the description of the second embodiment.

以上のように、本発明にかかる粘弾性測定装置および粘弾性測定方法は、特に、超磁歪素子の変位を利用して、試料を保持する一対の試料保持部のうちの一方の試料保持部を所定の波形で周期的に振動させたときの試料から他方の試料保持部に作用する応力を解析して試料の粘弾性に関する指標値を測定することができる。   As described above, the viscoelasticity measuring apparatus and the viscoelasticity measuring method according to the present invention particularly include one sample holding part of a pair of sample holding parts for holding a sample by using the displacement of the giant magnetostrictive element. An index value relating to the viscoelasticity of the sample can be measured by analyzing the stress acting on the other sample holding portion from the sample when periodically oscillating with a predetermined waveform.

さらに、本発明にかかる粘弾性測定装置および粘弾性測定方法は、化粧品や、ペンキ、インクなどの塗料や、歯磨き粉などの流動性の材料および製品や、ゲル状の材料および製品などを扱う化学、食品、製薬などを中心とする全ての製造業で広く実施することができ、極めて有用である。   Furthermore, the viscoelasticity measuring device and the viscoelasticity measuring method according to the present invention include chemicals for handling cosmetics, paints such as paint and ink, fluid materials and products such as toothpaste, gel-like materials and products, It can be widely implemented in all manufacturing industries centering on foods and pharmaceuticals, and is extremely useful.

第1実施形態の粘弾性測定装置の全体構成を示す図である。It is a figure showing the whole viscoelasticity measuring device composition of a 1st embodiment. コンピュータ20の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of a computer 20. FIG. 超磁歪素子制御部201aで行われる電流制御処理の一例を示すフローチ ャートである。It is a flowchart which shows an example of the current control process performed in the giant magnetostrictive element control part 201a. 第2実施形態の粘弾性測定装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the viscoelasticity measuring apparatus of 2nd Embodiment. コンピュータ40の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of a computer 40. FIG. 超磁歪素子制御部401aで行われる距離制御処理の一例を示すフローチ ャートである。It is a flowchart which shows an example of the distance control process performed in the giant magnetostrictive element control part 401a.

符号の説明Explanation of symbols

10、30 粘弾性測定装置
100 超磁歪素子
101 試料
102、103 試料保持部
104 電流供給部
105、112 磁界発生部
106 変位伝達部
107 変位量検出部
108 応力検出部
109 電流検出部
110、111 ロッド
113 移動部
114 距離検出部
20 コンピュータ
201 制御部
201a 超磁歪素子制御部
201a−1 許容可能判定部
201a−2 電流・変位量関係式作成部
201a−3 目標電流・時間関係式作成部
201b 粘弾性測定部
201c 測定結果出力部
202 記憶部
203 入出力インターフェース部
204 クロック発生部
205 入力部
206 出力部
40 コンピュータ
401 制御部
401a 超磁歪素子制御部
401a−1 許容可能判定部
401a−2 距離・変位量関係式作成部
401a−3 目標距離・時間関係式作成部
401b 粘弾性測定部
401c 測定結果出力部
402 記憶部
403 入出力インターフェース部
404 クロック発生部
405 入力部
406 出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 Viscoelasticity measuring apparatus 100 Giant magnetostrictive element 101 Sample 102, 103 Sample holding part 104 Current supply part 105, 112 Magnetic field generation part 106 Displacement transmission part 107 Displacement amount detection part 108 Stress detection part 109 Current detection part 110, 111 Rod 113 Moving unit 114 Distance detecting unit 20 Computer 201 Control unit
201a Giant magnetostrictive element controller
201a-1 Acceptable determination unit
201a-2 Current / displacement relational expression creation unit
201a-3 Target current / time relational expression creation unit
201b Viscoelasticity measurement unit
201c Measurement result output unit 202 Storage unit 203 Input / output interface unit 204 Clock generation unit 205 Input unit 206 Output unit 40 Computer 401 Control unit
401a Giant magnetostrictive element controller
401a-1 Acceptable determination unit
401a-2 Distance / displacement relation creation unit
401a-3 Target distance / time relational expression creation unit
401b Viscoelasticity measurement unit
401c Measurement result output unit 402 Storage unit 403 Input / output interface unit 404 Clock generation unit 405 Input unit 406 Output unit

Claims (6)

測定対象となる試料に所定の波形の振動を与えて上記試料の応力を検出し、上記試料の粘弾性に関する指標値を算出する粘弾性測定装置において、
磁界の変化で変位する超磁歪素子と、
上記超磁歪素子に磁界をかけて変位させる超磁歪素子変位手段と、
上記超磁歪素子の変位を上記試料に伝達する変位伝達手段と、
上記試料に伝達される変位量を上記試料近傍で検出する変位量検出手段と、
上記所定の波形を生成するための目標となる制御値に基づいて上記超磁歪素子変位手段を制御する制御手段と、
を備え、
上記制御手段は、
上記変位量検出手段で検出した変位量と上記所定の波形を表す予め定めた変位量・時間関係式から算出した変位量とを比較して、上記変位量検出手段で検出した変位量が許容可能であるか否かを判定する許容可能判定手段と、
上記許容可能判定手段で上記変位量検出手段で検出した変位量が許容不可であると判定された場合、上記変位量検出手段で検出した変位量および上記制御値に基づいて、制御値および変位量の関係を表す制御値・変位量関係式を作成する制御値・変位量関係式作成手段と、
上記制御値・変位量関係式作成手段で作成した上記制御値・変位量関係式および上記予め定めた上記変位量・時間関係式に基づいて上記所定の波形を生成するための目標となる制御値および時間の関係を表す制御値・時間関係式を作成する制御値・時間関係式作成手段と、
をさらに備え、
上記制御手段は、上記制御値・時間関係式作成手段で作成した上記制御値・時間関係式から算出した制御値に基づいて上記超磁歪素子変位手段を制御し、上記制御値が予め定めた目標制御値となるようにフィードバック制御を行うこと、
を特徴とする粘弾性測定装置。
In a viscoelasticity measuring device that applies a predetermined waveform of vibration to a sample to be measured to detect the stress of the sample, and calculates an index value related to the viscoelasticity of the sample,
A giant magnetostrictive element that is displaced by a change in the magnetic field;
Giant magnetostrictive element displacing means for displacing the giant magnetostrictive element by applying a magnetic field;
Displacement transmitting means for transmitting the displacement of the giant magnetostrictive element to the sample;
A displacement amount detecting means for detecting a displacement amount transmitted to the sample in the vicinity of the sample;
Control means for controlling the giant magnetostrictive element displacing means based on a target control value for generating the predetermined waveform ;
With
The control means includes
The displacement detected by the displacement detection means can be allowed by comparing the displacement detected by the displacement detection means with a displacement calculated from a predetermined displacement / time relational expression representing the predetermined waveform. An acceptable determination means for determining whether or not
If the displacement amount detected by the displacement amount detecting means in the acceptable determining means is determined to be unacceptable, based on the displacement amount detected by the displacement amount detecting means and the control value, the control value and the displacement amount A control value / displacement relation expression creating means for creating a control value / displacement relation expression expressing the relationship between
A control value that is a target for generating the predetermined waveform based on the control value / displacement amount relational expression created by the control value / displacement amount relational expression creating means and the predetermined displacement amount / time relational expression And a control value / time relational expression creating means for creating a control value / time relational expression representing the relationship between the time and
Further comprising
The control means controls the giant magnetostrictive element displacement means based on a control value calculated from the control value / time relational expression created by the control value / time relational expression creation means, and the control value is a predetermined target. Performing feedback control so as to obtain a control value;
Viscoelasticity measuring device characterized by.
上記波形は、
正弦波形、三角波形、矩形波形および周波数の異なる上記正弦波形を複合させた波形のいずれか一つであること、
を特徴とする請求項1に記載の粘弾性測定装置。
The above waveform is
A sine waveform, a triangular waveform, a rectangular waveform, or a waveform obtained by combining the above sine waveforms with different frequencies,
The viscoelasticity measuring device according to claim 1.
上記試料の上記応力を検出する応力検出手段と、
上記変位量検出手段で検出した上記変位量および上記応力検出手段で検出した上記応力を解析して上記試料の粘弾性に関する上記指標値を算出する粘弾性算出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の粘弾性測定装置。
Stress detecting means for detecting the stress of the sample;
Viscoelasticity calculating means for analyzing the displacement detected by the displacement detecting means and the stress detected by the stress detecting means to calculate the index value relating to the viscoelasticity of the sample;
The viscoelasticity measuring device according to claim 1, wherein the viscoelasticity measuring device is provided.
上記超磁歪素子変位手段は、
電流を供給する電流供給手段と、
上記電流供給手段から供給された上記電流を入力して磁界を発生する磁界発生手段と、
をさらに備え、
上記超磁歪素子に上記磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させること、
を特徴とし、
上記電流供給手段から供給された電流値を検出する電流検出手段、
を備え、
上記制御値は上記電流値であること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の粘弾性測定装置。
The giant magnetostrictive element displacing means is:
Current supply means for supplying current;
Magnetic field generation means for generating a magnetic field by inputting the current supplied from the current supply means;
Further comprising
Displacing the giant magnetostrictive element by applying a magnetic field generated by the magnetic field generating means;
Features
Current detection means for detecting a current value supplied from the current supply means;
With
The control value is the current value;
The viscoelasticity measuring device according to any one of claims 1 to 3.
上記超磁歪素子変位手段は、
磁界を発生する磁界発生手段と、
上記磁界発生手段を移動させる移動手段と、
をさらに備え、
上記超磁歪素子に上記磁界発生手段で発生した磁界をかけて変位させること、
を特徴とし、
上記超磁歪素子と上記磁界発生手段との間の距離を検出値として検出する距離検出手段、
を備え、
上記制御値は上記検出値であること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の粘弾性測定装置。
The giant magnetostrictive element displacing means is:
Magnetic field generating means for generating a magnetic field;
Moving means for moving the magnetic field generating means;
Further comprising
Displacing the giant magnetostrictive element by applying a magnetic field generated by the magnetic field generating means;
Features
Distance detecting means for detecting a distance between the giant magnetostrictive element and the magnetic field generating means as a detection value;
With
The control value is the detected value;
The viscoelasticity measuring device according to any one of claims 1 to 3.
測定対象となる試料に所定の波形の振動を与えて上記試料の応力を検出し、上記試料の粘弾性に関する指標値を算出する粘弾性測定方法において、
磁界の変化で変位する超磁歪素子を、上記所定の波形を生成するための制御値を用いて変位させ、上記超磁歪素子の変位を試料近傍で検出し、検出した変位量と上記所定の波形を表す予め定めた変位量・時間関係式から算出した変位量とを比較して、検出した変位量が許容可能であるか否かを判定し、検出した変位量が許容不可であると判定された場合、検出した変位量および上記制御値に基づいて、制御値および変位量の関係を表す制御値・変位量関係式を作成し、作成した上記制御値・変位量関係式および上記予め定めた上記変位量・時間関係式に基づいて上記所定の波形を生成するための目標となる制御値および時間の関係を表す制御値・時間関係式を作成し、作成した上記制御値・時間関係式から算出した制御値に基づいて上記超磁歪素子を変位させ、再度、上記超磁歪素子の変位量を検出して制御値を算出し、算出した制御値が予め定めた目標制御値となるまで制御値の算出を繰り返すこと、
を特徴とする粘弾性測定方法。
In a viscoelasticity measuring method for applying a predetermined waveform of vibration to a sample to be measured to detect the stress of the sample and calculating an index value related to the viscoelasticity of the sample,
A giant magnetostrictive element that is displaced by a change in a magnetic field is displaced using a control value for generating the predetermined waveform, the displacement of the giant magnetostrictive element is detected in the vicinity of the sample, and the detected displacement and the predetermined waveform are detected. Is compared with a displacement amount calculated from a predetermined displacement amount / time relational expression indicating whether or not the detected displacement amount is acceptable, and the detected displacement amount is determined to be unacceptable. and if the detected displacement and based on the control value, and generates a control value-displacement relation formula showing a relationship between the control value and the displacement amount, it determined the control value was created and displacement relation and the previously Based on the displacement / time relational expression, a control value / time relational expression that represents the relationship between the target control value and time for generating the predetermined waveform is created, and from the created control value / time relational expression Based on the calculated control value Displacing the element, again, repeating the calculation of the control value to detect the displacement amount of the super-magnetostrictive element to calculate the control value, calculated control value is predetermined target control value,
A method for measuring viscoelasticity.
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