JP5785857B2 - 超音波粒径測定器、および超音波粒径測定方法 - Google Patents
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Description
本発明のある局面に従う超音波粒径測定方法は、サンプルセル内の液体中に分散している測定対象粒子に超音波を照射するトランスデューサと、超音波を発生させる電気的なスパイク波をトランスデューサに印加し、トランスデューサから照射した超音波のうち測定対象粒子で反射した超音波をトランスデューサで電気信号へ変換した後、変換した電気信号を増幅するパルサーレシーバと、パルサーレシーバで増幅した電気信号に基づいて、測定対象粒子の粒径を算出する解析部とを備える超音波粒径測定器を用いて測定対象粒子の粒径を測定する超音波粒径測定方法である。測定対象粒子の粒径を測定する前に、サンプルセル内の所定の測定範囲における電気信号の信号強度の時間変化を解析することで、サンプルセル内の所定の測定範囲における測定対象粒子の沈降速度を測定し、測定した沈降速度に基づいて、測定対象粒子の粒径を測定する測定条件をパルサーレシーバに設定し、設定した測定条件において測定対象粒子の粒径を測定する。
図1は、本発明の実施の形態に係る超音波粒径測定器の構成を示す概略図である。図1に示す超音波粒径測定器10は、トランスデューサ1、パルサーレシーバ2、コンピュータ3を含んでいる。なお、超音波粒径測定器10は、超音波を用いて、液体中に分散している測定対象粒子の沈降速度を測定し、沈降速度に依存する粒子径を測定する。超音波粒径測定器10は、超音波を用いているので、光による測定が困難であるサンプル、たとえば、μmオーダの測定対象粒子、液体中に分散している測定対象粒子の濃度が高いサンプル、着色している測定対象粒子などを測定することができる。
次に、超音波粒径測定器10の測定原理について説明する。超音波粒径測定器10は、トランスデューサ1からパルス状の超音波を出射し、測定対象粒子40で反射したパルス状の超音波を測定することで、測定対象粒子40の粒径を測定することができる。具体的に、超音波粒径測定器10は、測定対象粒子40で反射したパルス状の超音波が返ってくる時間から測定対象粒子40の位置を算出することができ、連続的に測定を行なうことで測定対象粒子40の沈降速度を算出し、測定対象粒子40の粒径を測定している。
次に、超音波粒径測定器10の測定方法について説明する。図9は、本発明の実施の形態に係る超音波粒径測定器10の測定方法を示すフローチャートである。まず、超音波粒径測定器10は、測定条件を決定するためにプレ測定を行なう(ステップS91)。超音波粒径測定器10は、測定条件に強い依存性を持つため、測定対象粒子40の粒径にあわせて最適な測定条件を設定しなければ定量的な評価が困難であった。
データ解析を行なう、コンピュータ3の概略のハードウェア構成について説明する。図11は、本発明の実施の形態に係るコンピュータ3の概略のハードウェア構成を示す模式図である。
次に、図12は、本発明の実施の形態に係る超音波粒径測定器10のコンピュータ3でデータ解析の処理を示すフローチャートである。まず、コンピュータ3は、インターフェース部206からパルサーレシーバ2が出力した電気信号のデータを取得する(ステップS121)。図13は、本発明の実施の形態に係る超音波粒径測定器10のコンピュータ3で取得したデータの一例を示す波形図である。なお、図13に示す横軸は時間(sec)で、縦軸は電圧(mV)である。
次に、本発明の実施の形態に係る超音波粒径測定器10で測定対象粒子40の粒径dを測定した測定例を示す。まず、メーカー公称値として粒子の平均粒径および粒径の標準偏差が分かっているサンプルを超音波粒径測定器10で測定した測定例を示す。
Claims (8)
- サンプルセル内の液体中に分散している測定対象粒子に超音波を照射するトランスデューサと、
超音波を発生させる電気的なスパイク波を前記トランスデューサに印加し、前記トランスデューサから照射した前記超音波のうち前記測定対象粒子で反射した前記超音波を前記トランスデューサで電気信号へ変換した後、変換した電気信号を増幅するパルサーレシーバと、
前記パルサーレシーバで増幅した前記電気信号に基づいて、前記測定対象粒子の粒径を算出する解析部と
を備え、
前記解析部は、前記測定対象粒子の粒径を測定する前に、前記サンプルセル内の所定の測定範囲における前記電気信号の信号強度の時間変化を解析することで、前記サンプルセル内の所定の測定範囲における前記測定対象粒子の沈降速度を測定し、測定した前記沈降速度に基づいて、前記測定対象粒子の粒径を測定する測定条件を前記パルサーレシーバに設定する超音波粒径測定器。 - 前記測定条件は、前記トランスデューサから照射する前記超音波に関する条件、および前記超音波の信号の取込みに関する条件を少なくとも含む、請求項1に記載の超音波粒径測定器。
- 前記トランスデューサから照射する前記超音波に関する条件は、前記トランスデューサに印加する前記スパイク波の繰返し周波数を少なくとも含む、請求項2に記載の超音波粒径測定器。
- 前記超音波の信号の取込みに関する条件は、測定時間、測定周波数、データ数、およびサンプリング周波数を少なくとも含む、請求項2に記載の超音波粒径測定器。
- 前記トランスデューサは、前記サンプルセルの壁面に超音波ゲルを介して設置し、前記測定対象粒子に前記超音波を照射する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の超音波粒径測定器。
- 前記サンプルセルは、前記トランスデューサから照射する前記超音波の方向と平行な面の断面形状がL字型である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の超音波粒径測定器。
- 前記サンプルセル内に、撹拌子を有している、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の超音波粒径測定器。
- サンプルセル内の液体中に分散している測定対象粒子に超音波を照射するトランスデューサと、
超音波を発生させる電気的なスパイク波を前記トランスデューサに印加し、前記トランスデューサから照射した前記超音波のうち前記測定対象粒子で反射した前記超音波を前記トランスデューサで電気信号へ変換した後、変換した電気信号を増幅するパルサーレシーバと、
前記パルサーレシーバで増幅した前記電気信号に基づいて、前記測定対象粒子の粒径を算出する解析部と
を備える超音波粒径測定器を用いて前記測定対象粒子の粒径を測定する超音波粒径測定方法であって、
前記測定対象粒子の粒径を測定する前に、前記サンプルセル内の所定の測定範囲における前記電気信号の信号強度の時間変化を解析することで、前記サンプルセル内の所定の測定範囲における前記測定対象粒子の沈降速度を測定し、
測定した前記沈降速度に基づいて、前記測定対象粒子の粒径を測定する測定条件を前記パルサーレシーバに設定し、
設定した前記測定条件において前記測定対象粒子の粒径を測定する、超音波粒径測定方法。
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