JPH026728A - 弾性表面波による液体粘性測定装置 - Google Patents

弾性表面波による液体粘性測定装置

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JPH026728A
JPH026728A JP63155465A JP15546588A JPH026728A JP H026728 A JPH026728 A JP H026728A JP 63155465 A JP63155465 A JP 63155465A JP 15546588 A JP15546588 A JP 15546588A JP H026728 A JPH026728 A JP H026728A
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JP
Japan
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liquid
viscosity
surface acoustic
pair
acoustic wave
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Application number
JP63155465A
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English (en)
Inventor
Sachiko Shiokawa
祥子 塩川
Toyoe Moriizumi
森泉 豊栄
Yoshihiko Takeuchi
嘉彦 竹内
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH026728A publication Critical patent/JPH026728A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02818Density, viscosity

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、漏れ弾性表面波を利用して液体の粘性を測定
する装置に関する。
(従来の技術) 従来の液体の粘性を測定する装置は、液体の粘性に対応
して回転体に働く摩擦の程度を測定するものであった。
その1例を第4図により説明する。同図において21は
回転体、22は粘性測定すべき液体、23は液体を入れ
るための容器、24ば回転体21に回転を与える駆動器
、25は回転速度計である。
この構成で回転体駆動器24で回転体21に一定トルク
となるよう回転を与えた時、回転体21は液体の粘性に
よる摩擦により抵抗を受ける。この抵抗により回転体の
回転速度は液体の粘性に対応して変化する。回転速度は
回転速度計25で測定でき、粘性測定が可能となる。
(発明が解決しようとする問題点) 上記した従来の液体粘性測定装置は、必要な粘性による
摩擦を得るためその回転体は成程度以上の大きさを必要
とし、そのため装置全体が大型とならざるを得ない。ま
た回転体を保持するための保持アームも成程度以上の強
度を必要とし、液体粘性測定装置を小型軽量化すること
は難しかった。
本発明は、上記欠点を除去するためになされたもので、
弾性表面波を利用し小型軽量で場所場所の液体の粘性を
リアルタイムに容易に測定できる装置を提供するもので
ある。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するためになされた本発明の弾性波に
よる液体粘性測定装置を、一実施例として示す第1図に
より説明する。同図に示すように本発明の弾性表面波に
よる液体粘性測定装置は、漏れ弾性表面波が発生する圧
電体材料およびカット面からなる基板10の同一表面上
に、交流電圧を印加する入力用対電極111,112と
交流電圧を発生する出力用対電極121,122とを所
定の距離をおいて設けである。そして、その両方の対電
極111.112と対電極12t、1.22との中間部
分に粘性を測定すべき液体13が接触するよう液体接触
用枠14を設けである。つまりこの枠]4は底のない箱
状筺体である。
入力用対電極Ill、112は基板10の同一表面に形
成されるもので、例えば櫛型電極である。
出力用対電極121.122も同一表面に形成される例
えば櫛型電極である。基板10は、入力用対電極11+
、11゜により交流電圧が印加されて漏れ弾性表面波が
励振され、かつ、少ない伝搬ロスで伝搬される圧電体材
料およびカット面が選ばれる。このような圧電体材料と
して、例えばLiNbO3基板、LiTaO3基板、水
晶基板が好ましい。カット面角度は、たとえば36°回
転Y板LiTaO3基板でX方向伝搬するようにする。
(作用) 本発明の液体粘性測定装置は、入力用対電極111.1
1゜から基板10に交流電圧を印加すると、基板10に
より伝搬損失の少ない漏れ弾性表面波が励振され、基板
10の表面を伝搬する。
漏れ弾性表面波は、圧電体中にそのエネルギーのいくら
かを放射しながら伝搬する波である。しかし、その圧電
体中へのエネルギー放射量の著しく少ない場合が存在す
る。例えば気体もしくは真空に接する36°LiTaO
3基板X方向伝搬では、1波長当り1.6 X 10−
4dB (電気的に基板表面を短絡した時) 、3.8
 X 10−5dB (電気的に開放時)である。ここ
で漏れ弾性表面波は、基板表面垂直方向の振動変位が充
分小ざい。上記36°回転YFi L i T a O
3基板の場合、基板表面垂直方向の振動変位は、水平方
向に比べて1/10以下である。基板表面垂直方向の振
動は、その基板を液体に接した場合液体中へのエネルギ
ー放射に寄与するため、少ないほうが好ましい。また、
基板表面水平方向の振動は、その基板を液体に接した場
合、液体の粘性により液体中へのエネルギー放射量が決
まる。上記により励振され伝搬する漏れ弾性表面波は、
基板垂直方向の振動変位か小さいため、液体中へのエネ
ルギー放射が少なく、また液体の粘性により液体中への
エネルギー放射が決まるので、液体中での伝搬ロスが小
さく、液体の粘性に対応して伝搬送ロスが変化する。
LiNbO3基板、LiTaO3基板、水晶基板等の圧
電体材料に、櫛型電極等により交流電圧が印加される弾
性表面波には、上記漏れ弾性表面波の他に、レイリイ波
モードの表面波が存在する。
レイリイ波モードの表面波とは、伝搬方向の変位と表面
直交方向の変位との合成波であり、弾性表面波フィルタ
や弾性表面波共振子として広く一般的に利用されている
。レイリイ波モードの表面波は、気体中もしくは真空中
で利用きれ、液体中では伝搬に伴いそのエネルギーの大
部分を液体中に放射し、著しい伝搬ロスがある。例えば
弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子としてよく利用
される128°回転Y板LiNbO3基板のX方向伝搬
では、1波長当り0.99dB(表面を電気的に短絡し
た場合) 、0.94dB (電気的に開放時)という
大きな値となる。
上記の比較により液体中では、漏れ弾性表面波の方がレ
イリイ波モードの表面波により伝搬損失の面で優れてい
ることが分かる。入力用対電極11+、112に印加さ
れる交流電圧により励振された謡れ弾性表面波は、粘性
を測定すべき液体に接して枠内を伝搬し、出力用対電極
121,122により交流電圧を発生する。印加交流と
発生交流の電力比は、入力用対電極111,112と出
力用対電極12+、122との間の漏れ弾性表面波の伝
搬ロスに依存する。伝搬ロスは枠14内の液体の粘性に
関係するため、伝搬ロスすなわち入出力の電力比を測定
することにより液体の粘性が測定可能となる。
液体の粘性と伝搬ロスの関係を次に示す。
液体に接する固定表面を伝搬する漏れ弾性表面波の解析
は、液体の粘性を考慮し境界面での応力、歪、電界、電
束の連続条件をいれ、Campbell &Johns
の方法を発展させた方法にて解析できる。
また他に表面音響インピーダンスZA (=応力/粒子
速度)を用いた摂動法でも計算できる。表面に液体を負
荷させたときの伝搬ロスを導くと、(1)式のようにな
る。
伝搬ロス(dB) =2.17X10−12τ・c11
f’E欅(hコ13 n)’(!+j12+V2”)/
P+ ω”ρV3fiπラー運D Vs”==x)−V
32/P]  ・・・(1)ここで、ω:角周波数、v
3:基板の漏れ弾性表面波速度、v、 、 V2+ V
s:基板表面での粒子変位速度、P:単位幅当りの表面
波のパワーフロー、ρ+n+に:負荷液体の密度、ずれ
粘性、体積弾性率、τ:液体と接する伝搬長である。(
VIV2V3の方向は第1図に示した座標系を用いた。
) (1)式において、右辺第1項は粒子速度v1v2によ
る基板表面水平方向の振動による伝搬ロス、第2項はv
3による基板表面垂直方向の振動による伝搬ロスを表わ
す。36°回転Y板LiTaO3基板X方向伝搬の場合
、V+ : V2 : V3= 0.05:1:0.1
である。v3による第2項は負荷液体のずれ粘着ηによ
らず一定で、n=oにおけるロスを表わす。粘性に依存
するのは第1項で、L/、/iがBの1次関数であり、
周波数の372乗に比例している。これにより伝搬ロス
の測定により液体の粘性の測定が可能である。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は本発明に係る、弾性波による液体粘性測定装置
を示す構成図である。
同図の構成中10は圧電基板、111.112は交流電
圧入力用櫛型電極、12+、122は交流電圧出力用櫛
型電極、]3は粘性を測定すべき液体、14は液体を圧
電体表面に接触させるための液体接触用枠である。15
は発振器、16は電力計、17.18はスイッチである
発振器15で作られた入力信号は、まずその電力PIN
を電力計16にて測定する。次に液体接触用枠14内に
粘性測定すべき液体13を入れ、スイッチ17.18を
点線で示すように切り替えることにより、発振器15で
作られた入力信号を入力用櫛型電極111,112に接
続し、圧電基板10上に漏れ弾性表面波を励振する。漏
れ弾性表面波は、基板10、液体接触用枠14内にて粘
性測定すべき液体13に接して伝搬し、出力用櫛型電極
121.122によって電気信号に変換される。この出
力信号の電力PO2丁は電力計16にて測定される。P
INとpou’rの比P OUT/ P INを測定す
ることにより、液体接触面での液体粘性による漏れ弾性
表面波液体の伝搬ロスの差を測定でき、液体の粘性を測
定できる。常時POUTを測定することにより粘性に対
応した伝搬ロスの変化を測定できる。
第2図、第3図は本発明における、粘性を測定すべき液
体と圧電基板との接触の他の実施例の説明図である。
第2図はこの実施例に用いる圧電基板の概略図で、図中
の番号は第1図同様である。大きさは例えばI C)−
15mmX 5mmX 0.5mmである。この圧電基
板10を弾性表面波の伝搬路のみが露出するよう検出体
に埋め込んだ構造を第3図に示す。
31は圧電基板を保護するための先端保護部、32は電
気信号を外部と接続するための接続端子で、例えば入力
信号、出力信号及び接地端子である。入出力櫛型電極は
例えば防水性のシリコンゴムで被覆されている。被覆法
は、弾性表面波の励振動車を低下させぬよう入出力櫛型
電極に直接シリコンゴムをつけるのではなく撲水性のフ
ィルム(例えば薬包紙等)で入出力櫛型電極上を覆いそ
の上を防水性のシリコンゴムで覆う等の工夫をすること
か望ましい。
この様な接触方法にすることにより本発明装置を液体粘
性センサとして被測定液体内にも設置でき、センサとの
接続は入出力線のみでよく液体の流れ等を乱すことなく
リアルタイムの粘性測定も可能である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の弾性表面波による液体粘
性測定装置は、漏れ弾性表面波を利用したもので、小型
軽量で場所場所の粘性をリアルタイムに容易に測定でき
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液体粘性測定装置を示す一実施例の構
成図、第2図は圧電基板の別実施例を示す斜視図、第3
図は第2図の圧電基板を用いた液体粘性センサを示す斜
視図、及び第4図は従来の液体粘性測定装置の概略図で
ある。 10・・・圧電基板、111,112・・・入力用櫛型
電極、12+、122・・・出力用櫛型電極、13・・
・被測定液体、14・・・液体接触用枠、15・・・発
振器、16・・・電力計、1.7.18・・・スイッチ
、21・・・回転体、22・・・被測定液体、23・・
・容器、24・・・駆動蓋、25・・・回転速度計、3
1・・・先端保護部、32・・・接続端子。 特許出願人  日本無線株式会社 第4図 21−m−回転体 22−m−液体 23−一一審器 24−一一駆動器 25−m−回転速度計 31−一一先端保護部 32−一一接続端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)漏れ弾性表面波を発生する圧電材料及びカット面
    からなる圧電基板の同一表面上に、交流電圧を印加する
    入力用対電極と交流電圧を発生する出力用対電極とを互
    いに所定の距離をおいて設け、その入力用対電極及び出
    力用対電極の中間部分に粘性を測定すべき液体を接触さ
    せるよう構成することにより、前記液体の粘性に対応し
    て生じる前記漏れ弾性表面波の伝搬ロスを検出すること
    を特徴とする弾性表面波による液体粘性測定装置。
  2. (2)請求項第1項において、前記入力用対電極及び出
    力用対電極の夫々が櫛型電極で構成されることを特徴と
    する弾性表面波による液体粘性測定装置。
  3. (3)請求項第1項において、前記圧電材料がLiNb
    O_3、LiTaO_3又は水晶であることを特徴とす
    る弾性表面波による液体粘性測定装置。
JP63155465A 1988-06-23 1988-06-23 弾性表面波による液体粘性測定装置 Pending JPH026728A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0757050A1 (en) 1990-08-20 1997-02-05 Suntory Limited Antibacterial penem esters derivatives
JP2001153781A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Maruyasu Industries Co Ltd 液体の特性値を測定するための弾性表面波装置
JP2006003267A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Ulvac Japan Ltd 弾性波素子及びこれを備えるバイオセンサ装置
WO2009066640A1 (ja) * 2007-11-20 2009-05-28 Japan Radio Co., Ltd. 弾性表面波素子及び液状物特性測定装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0757050A1 (en) 1990-08-20 1997-02-05 Suntory Limited Antibacterial penem esters derivatives
JP2001153781A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Maruyasu Industries Co Ltd 液体の特性値を測定するための弾性表面波装置
JP2006003267A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Ulvac Japan Ltd 弾性波素子及びこれを備えるバイオセンサ装置
WO2009066640A1 (ja) * 2007-11-20 2009-05-28 Japan Radio Co., Ltd. 弾性表面波素子及び液状物特性測定装置
US8322218B2 (en) 2007-11-20 2012-12-04 Japan Radio Co., Ltd. Surface acoustic wave element and equipment for measuring characteristics of liquid material

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