JPH02213743A - 液体の物理的性質の測定装置 - Google Patents
液体の物理的性質の測定装置Info
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- JPH02213743A JPH02213743A JP3555589A JP3555589A JPH02213743A JP H02213743 A JPH02213743 A JP H02213743A JP 3555589 A JP3555589 A JP 3555589A JP 3555589 A JP3555589 A JP 3555589A JP H02213743 A JPH02213743 A JP H02213743A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、化学、物理化学、生化学及び食品、医療、
化学工業分野における液体の粘性と密度に起因する物理
的性質の測定を行う装置に関する。
化学工業分野における液体の粘性と密度に起因する物理
的性質の測定を行う装置に関する。
この発明の液体の物理的性質の測定装置は、液体を圧電
セラミクス振動子の一方の面に接触させ、圧電セラミク
ス振動子の等低回路定数のうち、直列コイル、コンデン
サ、抵抗成分の中の抵抗成分（共振抵抗）の値を求める
か、共振周波数の変化を求めることによって、液体の粘
性と密度に起因する物理的性質の測定を行う装置である
。この装置は、圧電セラミクス振動子、液体を圧電セラ
ミクス振動子に保持するためのセル、圧電セラミクス振
動子の特性の測定装置、記録装置（または表示装置）か
ら構成される。この圧電セラミクス振動子の特性の測定
装置は、インピーダンス測定回路と等価回路演算部、又
は、発振回路と周波数測定回路、又は、発振回路と発振
レベル測定回路とから構成されている。この装置により
、少量の試料で低周波における液体の物理的性質の測定
を行うことができるようになった。
セラミクス振動子の一方の面に接触させ、圧電セラミク
ス振動子の等低回路定数のうち、直列コイル、コンデン
サ、抵抗成分の中の抵抗成分（共振抵抗）の値を求める
か、共振周波数の変化を求めることによって、液体の粘
性と密度に起因する物理的性質の測定を行う装置である
。この装置は、圧電セラミクス振動子、液体を圧電セラ
ミクス振動子に保持するためのセル、圧電セラミクス振
動子の特性の測定装置、記録装置（または表示装置）か
ら構成される。この圧電セラミクス振動子の特性の測定
装置は、インピーダンス測定回路と等価回路演算部、又
は、発振回路と周波数測定回路、又は、発振回路と発振
レベル測定回路とから構成されている。この装置により
、少量の試料で低周波における液体の物理的性質の測定
を行うことができるようになった。
従来、液体の物理的性質の測定のうち粘度測定は、主と
して細管法、回転法、落球法などが用いられてきた。細
管法は、試料液体が細管を落下する速度から粘度を求め
るもので、落球法は、試料液体中に金属球を入れ、その
落下速度から粘度を求めるものである。また、回転法は
、試料液体中で円筒状の金属棒を回転させ、剪断応力を
求めることによって粘度を求めるものである。
して細管法、回転法、落球法などが用いられてきた。細
管法は、試料液体が細管を落下する速度から粘度を求め
るもので、落球法は、試料液体中に金属球を入れ、その
落下速度から粘度を求めるものである。また、回転法は
、試料液体中で円筒状の金属棒を回転させ、剪断応力を
求めることによって粘度を求めるものである。
従来の粘度測定方法では、少量の試料では測定ができな
いという問題点があった。また、細管法や落球法では、
測定にかなりの時間と労力を費やさなくてはならないと
いう問題があった。さらに、回転法では、装置を静置し
て測定しなくてはならないという制約があった。従って
、少量の試料で測定が可能でオンライン化が可能な粘度
計測法の開発が課題として上げられる。こにに対して、
本発明者らによって、水晶振動子を利用した粘度、測定
装置が開示されている。ただし、この装置では、測定周
波数が高いため、非ニユートン性の流体では正確な測定
ができないという問題点があった。
いという問題点があった。また、細管法や落球法では、
測定にかなりの時間と労力を費やさなくてはならないと
いう問題があった。さらに、回転法では、装置を静置し
て測定しなくてはならないという制約があった。従って
、少量の試料で測定が可能でオンライン化が可能な粘度
計測法の開発が課題として上げられる。こにに対して、
本発明者らによって、水晶振動子を利用した粘度、測定
装置が開示されている。ただし、この装置では、測定周
波数が高いため、非ニユートン性の流体では正確な測定
ができないという問題点があった。
上記の課題を解決するために、本発明は圧電セラミクス
振動子を用いたことにより低周波で測定可能な新しい液
体の物理的性質の測定装置を発明した。この装置は、液
体を圧電セラミクス振動子の一方の面に接触させ、圧電
セラミクス振動子の共振抵抗の値を求めるか、共振周波
数の変化を求めることによって、液体の粘性と密度に起
因する物理的性質の測定を行う装置である。この装置は
、圧電セラミクス振動子、液体を圧電セラミクス振動子
に保持するためのセル、圧電セラミクス振動子の特性の
測定装置、記録装置（または表示装置）から構成される
。この圧電セラミクス振動子の特性の測定装置は、イン
ピーダンス測定回路と等価回路演算部または発振回路と
周波数測定回路または発振回路と発振レベル測定回路と
から構成されている。ここで、インピーダンス測定回路
は、基準周波数信号う走査して印加する回路および電流
測定回路および位相測定回路より構成される。
振動子を用いたことにより低周波で測定可能な新しい液
体の物理的性質の測定装置を発明した。この装置は、液
体を圧電セラミクス振動子の一方の面に接触させ、圧電
セラミクス振動子の共振抵抗の値を求めるか、共振周波
数の変化を求めることによって、液体の粘性と密度に起
因する物理的性質の測定を行う装置である。この装置は
、圧電セラミクス振動子、液体を圧電セラミクス振動子
に保持するためのセル、圧電セラミクス振動子の特性の
測定装置、記録装置（または表示装置）から構成される
。この圧電セラミクス振動子の特性の測定装置は、イン
ピーダンス測定回路と等価回路演算部または発振回路と
周波数測定回路または発振回路と発振レベル測定回路と
から構成されている。ここで、インピーダンス測定回路
は、基準周波数信号う走査して印加する回路および電流
測定回路および位相測定回路より構成される。
本装置でインピーダンス測定回路を用いた場合の粘度測
定の手順は、次のようである。すなわち、液体試料と接
触した圧電セラミクス振動子のアドミッタンス測定を共
振周波数の両側にまたがる範囲の周波数で行い、アドミ
ッタンスの実数成分および虚数成分であるコンダクタン
スとサセプタンスをＸＹ輪軸上プロットした場合、描か
れる円の直径を演算によって求め、この逆数から共振抵
抗を求めた。さらに、コンダクタンスの最大値を示す周
波数を共振周波数として得ることができる。
定の手順は、次のようである。すなわち、液体試料と接
触した圧電セラミクス振動子のアドミッタンス測定を共
振周波数の両側にまたがる範囲の周波数で行い、アドミ
ッタンスの実数成分および虚数成分であるコンダクタン
スとサセプタンスをＸＹ輪軸上プロットした場合、描か
れる円の直径を演算によって求め、この逆数から共振抵
抗を求めた。さらに、コンダクタンスの最大値を示す周
波数を共振周波数として得ることができる。
また、発振回路を用いた測定装置では、圧電セラミクス
振動子の発振周波数を容易に得ることができる。発振回
路の電圧印加端子と信号入力端子のうち信号入力端子の
電圧の振幅は、共振抵抗の変化に伴う電流変化に依存し
て変化することから、この信号を平滑した直流電圧とし
て測定（発振レベル測定装置）することによって、共振
抵抗の変化を１足えることができる。
振動子の発振周波数を容易に得ることができる。発振回
路の電圧印加端子と信号入力端子のうち信号入力端子の
電圧の振幅は、共振抵抗の変化に伴う電流変化に依存し
て変化することから、この信号を平滑した直流電圧とし
て測定（発振レベル測定装置）することによって、共振
抵抗の変化を１足えることができる。
圧電セラミクス振動子は、圧電効果を利用したデバイス
であり、共振周波数付近の周波数の電圧を印加すること
によって、機械的な振動を起こす。
であり、共振周波数付近の周波数の電圧を印加すること
によって、機械的な振動を起こす。
この振動は、極めて微少であるが、液体が接した状態で
圧電セラミクス振動子は、液体から抵抗を受けることに
なる。この機械的な抵抗は、圧電素子の電気−機械変換
の性質から、圧電セラミクス振動子の共振抵抗に反映さ
れる。したがって、共振抵抗を測定することによって、
粘性、密度という液体の抵抗の要因となる指標を行うこ
とができる。
圧電セラミクス振動子は、液体から抵抗を受けることに
なる。この機械的な抵抗は、圧電素子の電気−機械変換
の性質から、圧電セラミクス振動子の共振抵抗に反映さ
れる。したがって、共振抵抗を測定することによって、
粘性、密度という液体の抵抗の要因となる指標を行うこ
とができる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、本発明の液体の物理的性質の測定装置の模式図
を示したものである。第１図において、圧電セラミクス
振動子１は、片側が液体に接するようにしたセル２に固
定されており、圧電セラミクス振動子の特性測定装置３
に続いて記録装置（または表示装置）４に接続されてい
る。圧電セラミクス振動子の特性測定装置は、インピー
ダンス測定回路とコンピュータまたは発振回路と周波数
カウンタまたは発振回路と発振レベルメータから構成さ
れている。
１図は、本発明の液体の物理的性質の測定装置の模式図
を示したものである。第１図において、圧電セラミクス
振動子１は、片側が液体に接するようにしたセル２に固
定されており、圧電セラミクス振動子の特性測定装置３
に続いて記録装置（または表示装置）４に接続されてい
る。圧電セラミクス振動子の特性測定装置は、インピー
ダンス測定回路とコンピュータまたは発振回路と周波数
カウンタまたは発振回路と発振レベルメータから構成さ
れている。
インピーダンス測定回路を使用する測定の場合は、イン
ピーダンスの逆数であるアドミッタンスの測定を行った
。アドミッタンスの虚数成分サセプタンスの最大値、最
小値を与える周波数の間に共振周波数があることから、
この間を周波敗走掃引した。測定したコンダクタンスと
サセプタンスのデータをＸＹ輪軸上プロットした場合、
描かれる円の直径を求め、この逆数を共振抵抗の値とし
た。また、コンダクタンスの最大値を示す周波数を共振
周波数として求めた。この処理はすべてコンピュータで
行うことが可能であり、１回の測定は、４秒以内で行う
ことができた。
ピーダンスの逆数であるアドミッタンスの測定を行った
。アドミッタンスの虚数成分サセプタンスの最大値、最
小値を与える周波数の間に共振周波数があることから、
この間を周波敗走掃引した。測定したコンダクタンスと
サセプタンスのデータをＸＹ輪軸上プロットした場合、
描かれる円の直径を求め、この逆数を共振抵抗の値とし
た。また、コンダクタンスの最大値を示す周波数を共振
周波数として求めた。この処理はすべてコンピュータで
行うことが可能であり、１回の測定は、４秒以内で行う
ことができた。
第２図は、チタン酸バリウムと黄銅板と銀蒸着膜より成
る円板状９５ｋｌｌｚの圧電セラミクス振動子を用い、
水、メタノールについて（ρη）１″と共振抵抗の関係
を示したものである。第２図より共振抵抗は、（ρη）
１″に依存して変化することがわかる。共振周波数につ
いても同様の関係が得られ、測定が可能であることが示
された。
る円板状９５ｋｌｌｚの圧電セラミクス振動子を用い、
水、メタノールについて（ρη）１″と共振抵抗の関係
を示したものである。第２図より共振抵抗は、（ρη）
１″に依存して変化することがわかる。共振周波数につ
いても同様の関係が得られ、測定が可能であることが示
された。
発振回路と周波数カウンタを用いて発振周波数を測定し
た場合も、発振周波数が（ρη）１７２に依存して変化
した。また、発振回路と発振レベルメータを用いて圧電
素子の端子電圧の測定を行った場合も、電圧は（ρη）
Ｉ″に依存して変化した。
た場合も、発振周波数が（ρη）１７２に依存して変化
した。また、発振回路と発振レベルメータを用いて圧電
素子の端子電圧の測定を行った場合も、電圧は（ρη）
Ｉ″に依存して変化した。
圧電セラミクス振動子は、１００４１ｚから２ＭＨｚま
で使用可能だった。
で使用可能だった。
本発明の液体の物理的性質の測定装置によって、周波数
の低い領域で、少量の試料の粘度測定を迅速に行えるよ
うになるとともに、オンライン測定も可能になった。
の低い領域で、少量の試料の粘度測定を迅速に行えるよ
うになるとともに、オンライン測定も可能になった。
第１図は本発明の液体の物理的性質の測定装置の模式図
、第２図は本発明の装置によって測定した共振抵抗と（
ρη）１′ｇの関係を示す説明図である。 本発明の液体の物理的性質ρ渭°１定張１の榎べ２第１
図 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 ＪＡＹ （ｃｐ−ｃｍ−”、ｇ）＋ 第２図
、第２図は本発明の装置によって測定した共振抵抗と（
ρη）１′ｇの関係を示す説明図である。 本発明の液体の物理的性質ρ渭°１定張１の榎べ２第１
図 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 ＪＡＹ （ｃｐ−ｃｍ−”、ｇ）＋ 第２図
Claims (6)
- （１）圧電セラミクス振動子を検出素子とする液体の物
理的性質の測定装置。 - （２）圧電セラミクス振動子の等価回路の共振抵抗また
は共振周波数の変化を液体の物理的性質の指標とする請
求項１記載の液体の物理的性質の測定装置。 - （３）圧電セラミクス振動子、試料用セル、圧電セラミ
クス振動子特性の測定装置、記録装置（または表示装置
）から構成される液体の物理的性質の測定装置。 - （４）上記圧電セラミクス振動子特性の測定装置が、イ
ンピーダンス測定回路と等価回路演算部とから構成され
る請求項３記載の液体の物理的性質の測定装置。 - （５）上記圧電セラミクス振動子特性の測定装置が、発
振回路と周波数測定回路とからなる請求項３記載の液体
物理的性質の測定装置。 - （６）上記圧電セラミクス振動子特性の測定装置が、発
振回路と発振レベル測定回路とからなる請求項３記載の
液体の物理的性質の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3555589A JPH02213743A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 液体の物理的性質の測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3555589A JPH02213743A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 液体の物理的性質の測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213743A true JPH02213743A (ja) | 1990-08-24 |
Family
ID=12444974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3555589A Pending JPH02213743A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 液体の物理的性質の測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02213743A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714022A2 (en) | 1994-11-25 | 1996-05-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Device for measuring viscosity and device for measuring characteristics of fluid |
| US5877411A (en) * | 1996-05-22 | 1999-03-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Fluid sensor |
| US5892143A (en) * | 1996-05-22 | 1999-04-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Sensor device with fluid introduction holes |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3555589A patent/JPH02213743A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0714022A2 (en) | 1994-11-25 | 1996-05-29 | Ngk Insulators, Ltd. | Device for measuring viscosity and device for measuring characteristics of fluid |
| US5889351A (en) * | 1994-11-25 | 1999-03-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Device for measuring viscosity and device for measuring characteristics of fluid |
| US5877411A (en) * | 1996-05-22 | 1999-03-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Fluid sensor |
| US5892143A (en) * | 1996-05-22 | 1999-04-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Sensor device with fluid introduction holes |
| US6047590A (en) * | 1996-05-22 | 2000-04-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Sensor device with fluid introduction holes |
| US6490911B1 (en) | 1996-05-22 | 2002-12-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Sensor device with fluid introduction holes |
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