JPH03189540A - 物性計測装置 - Google Patents
物性計測装置Info
- Publication number
- JPH03189540A JPH03189540A JP33180589A JP33180589A JPH03189540A JP H03189540 A JPH03189540 A JP H03189540A JP 33180589 A JP33180589 A JP 33180589A JP 33180589 A JP33180589 A JP 33180589A JP H03189540 A JPH03189540 A JP H03189540A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- measurement
- physical property
- terminal
- property measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 title claims description 11
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 13
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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。
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）
この発明は、化学、物理化学、生化学、食品、医療およ
び化学工業分野における液体等の粘性的な性質の測定を
行う装置に関する。
び化学工業分野における液体等の粘性的な性質の測定を
行う装置に関する。
（発明の概要）
この発明の物性計測装置は、液体や薄膜を水晶振動子の
片側または両側の全体に接触させ、水晶振動子の電気的
等価回路の成分（直列のコイル、コンデンサ、抵抗およ
び並列のコンデンサ）のうち抵抗成分（共振抵抗）、ま
た、場合によっては共振周波数を求めることによって、
試料の粘性や粘弾性的性質を求めようとする装置である
。この物性計測装置はすくなくとも、圧電素子、水晶振
動子の共振周波数周辺の周波数において任意に周波数変
化が可能な発振器、信号平滑回路、電圧測定回路からな
り、さらに液体を圧電素子表面に保持したり、液体中で
圧電素子の電極どうしを絶縁するためのセル、データ処
理、表示、記録装置などから構成されるものである。こ
の装置によって、少量の液体試料でも粘度の測定が可能
となるとともに、迅速な測定が可能になった。
片側または両側の全体に接触させ、水晶振動子の電気的
等価回路の成分（直列のコイル、コンデンサ、抵抗およ
び並列のコンデンサ）のうち抵抗成分（共振抵抗）、ま
た、場合によっては共振周波数を求めることによって、
試料の粘性や粘弾性的性質を求めようとする装置である
。この物性計測装置はすくなくとも、圧電素子、水晶振
動子の共振周波数周辺の周波数において任意に周波数変
化が可能な発振器、信号平滑回路、電圧測定回路からな
り、さらに液体を圧電素子表面に保持したり、液体中で
圧電素子の電極どうしを絶縁するためのセル、データ処
理、表示、記録装置などから構成されるものである。こ
の装置によって、少量の液体試料でも粘度の測定が可能
となるとともに、迅速な測定が可能になった。
（従来の技術）
従来、粘度測定には主として、細管法、落球法、回転法
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＄４液中で円筒状の金属棒を
回転させ、せん断応力を求めることによって、粘度を求
めるものである。
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＄４液中で円筒状の金属棒を
回転させ、せん断応力を求めることによって、粘度を求
めるものである。
（発明が解決しようとする課題）
従来の粘度測定方法では、少量の試料では測定できない
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が必要であった。また、回転法
も操作が煩雑な上、機械式の測定であるため機器のメン
テナンスが必要であるという問題点があった。
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が必要であった。また、回転法
も操作が煩雑な上、機械式の測定であるため機器のメン
テナンスが必要であるという問題点があった。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために、本発明は水晶振動子を用い
た簡便な粘度測定装置を提供するものである０本装置の
構成は、すくなくとも、圧電素子、水晶振動子の共振周
波数周辺の周波数において任意に周波数変化が可能な発
振器、信号平滑回路、電圧測定回路からなり、さらに液
体を圧電素子表面に保持したり、液体中で圧電素子の電
極どうしを絶縁するためのセル、データ処理、表示、記
録装置などから構成されるものである。本装置による測
定の手順は次のようである。まず、試料液を圧電素子と
接触させ、圧電素子に一方の端子から測定信号を共振周
波数をカバーする周波数範囲で印加する。このときの上
記の一方の端子の入力印加電圧ともう一方の抵抗を介し
てＧＮＤに接続された端子の出力電圧を測定する。それ
ぞれの電圧は、信号平滑回路を介して得られた直流電圧
をモニタする。圧電素子に対して印加した電圧と一方の
端子で得られた電圧と接続した抵抗から、測定周波数に
おける圧電素子のインピーダンスを求めることができる
。このインピーダンスの逆数であるアドソミタンスの最
大値・最小値の差の逆数を測定の指標にした。
た簡便な粘度測定装置を提供するものである０本装置の
構成は、すくなくとも、圧電素子、水晶振動子の共振周
波数周辺の周波数において任意に周波数変化が可能な発
振器、信号平滑回路、電圧測定回路からなり、さらに液
体を圧電素子表面に保持したり、液体中で圧電素子の電
極どうしを絶縁するためのセル、データ処理、表示、記
録装置などから構成されるものである。本装置による測
定の手順は次のようである。まず、試料液を圧電素子と
接触させ、圧電素子に一方の端子から測定信号を共振周
波数をカバーする周波数範囲で印加する。このときの上
記の一方の端子の入力印加電圧ともう一方の抵抗を介し
てＧＮＤに接続された端子の出力電圧を測定する。それ
ぞれの電圧は、信号平滑回路を介して得られた直流電圧
をモニタする。圧電素子に対して印加した電圧と一方の
端子で得られた電圧と接続した抵抗から、測定周波数に
おける圧電素子のインピーダンスを求めることができる
。このインピーダンスの逆数であるアドソミタンスの最
大値・最小値の差の逆数を測定の指標にした。
（作用）
圧電素子は、共振周波数付近の周波数を印加することに
よって、機械的な振動を起こす。すり振動の場合、液体
が接した状態で液体と水晶振動子表面との間にはせん断
応力による抵抗を受ける。
よって、機械的な振動を起こす。すり振動の場合、液体
が接した状態で液体と水晶振動子表面との間にはせん断
応力による抵抗を受ける。
このときの機械的な抵抗は、水晶振動子の電気的な抵抗
に対応していることが明かとなっている。
に対応していることが明かとなっている。
すなわち、水晶振動子の等価回路（第２図）中の抵抗Ｒ
３は、振動子の表面の摩擦係数を反映した値と考えられ
る。したがって、このＲ５に対応した値を求めることに
よって、試料の（ρη）０・５の値を求めることができ
る（ここでρは密度、ηは粘度である）。
３は、振動子の表面の摩擦係数を反映した値と考えられ
る。したがって、このＲ５に対応した値を求めることに
よって、試料の（ρη）０・５の値を求めることができ
る（ここでρは密度、ηは粘度である）。
第２図に示した圧電素子の等価回路のアドソミタンスＹ
は、 Ｙ・１／（Ｒ＋＋ｊ ωＬ、＋１／ｊ ωＣ＋）＋ｊ
ωＣ０で表される。これをコンダクタンスＧとサセプタ
ンスＳに分けて整理すると （Ｇ−１／１ｌｏ） ”＋ （Ｂ−ωＣｏ） ”＝ （
１／２Ｒ＋）”となり、第３図のグラフが描ける。ここ
で、周波数を掃引すると、点Ａから点Ｂへと値は変化す
る。
は、 Ｙ・１／（Ｒ＋＋ｊ ωＬ、＋１／ｊ ωＣ＋）＋ｊ
ωＣ０で表される。これをコンダクタンスＧとサセプタ
ンスＳに分けて整理すると （Ｇ−１／１ｌｏ） ”＋ （Ｂ−ωＣｏ） ”＝ （
１／２Ｒ＋）”となり、第３図のグラフが描ける。ここ
で、周波数を掃引すると、点Ａから点Ｂへと値は変化す
る。
本装置で得られるデータは、全体のアドミッタンスとな
るため、第３図すのようになる。第３図すの最大点Ｃと
最小点りは、第３図ａの点Ｃ，Ｄと対応している。すな
わち、この最大最小の差は、第３図ａのアドミッタンス
線図の直径に対応し、すなわちＲ１に対応した値となる
。このような原理から本装置によって、粘性の測定を行
うことができる。
るため、第３図すのようになる。第３図すの最大点Ｃと
最小点りは、第３図ａの点Ｃ，Ｄと対応している。すな
わち、この最大最小の差は、第３図ａのアドミッタンス
線図の直径に対応し、すなわちＲ１に対応した値となる
。このような原理から本装置によって、粘性の測定を行
うことができる。
（実施例）
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、本発明の物性計測装置の模式図を示したもので
ある。第１図において、圧電素子ｌは、片面が液体に接
するようにしたセル２に固定されている０発振器３の信
号は、増幅器４を介して、圧電素子１に接続され、同時
に抵抗４を介して接地されている。さらに、増幅器４の
信号は、信号平滑回路５に接続されている。圧電素子の
もう一方の端子は、抵抗４゛を介して接地されるととも
に信号平滑回路５″に接続されている。平滑回路５，５
°の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換回路６．６°を介して
、コンピューター７に接続されている。コンピューター
７は、発振器の周波数をコントロールするとともに、デ
ータの処理、記録を行う０本実施例で使用した発振器の
出力は、サイン波で、ＩＨｚ−１０ＭＨｚの範囲をＩＨ
ｚごとに変化させられるものである。
１図は、本発明の物性計測装置の模式図を示したもので
ある。第１図において、圧電素子ｌは、片面が液体に接
するようにしたセル２に固定されている０発振器３の信
号は、増幅器４を介して、圧電素子１に接続され、同時
に抵抗４を介して接地されている。さらに、増幅器４の
信号は、信号平滑回路５に接続されている。圧電素子の
もう一方の端子は、抵抗４゛を介して接地されるととも
に信号平滑回路５″に接続されている。平滑回路５，５
°の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換回路６．６°を介して
、コンピューター７に接続されている。コンピューター
７は、発振器の周波数をコントロールするとともに、デ
ータの処理、記録を行う０本実施例で使用した発振器の
出力は、サイン波で、ＩＨｚ−１０ＭＨｚの範囲をＩＨ
ｚごとに変化させられるものである。
実際の測定では、試料液体をセルの中に入れ、水晶振動
子を使用し共振周波数の周辺で周波数を掃引し、測定を
行った。そして、すでに示したアドミッタンスの差を測
定の指標とした。
子を使用し共振周波数の周辺で周波数を掃引し、測定を
行った。そして、すでに示したアドミッタンスの差を測
定の指標とした。
（水−グリセリン混合液の測定）
水−グリセリン混合液について、水１００％からグリセ
リン１００％まで、振動子の片面が液体に接するタイプ
のセルで、４ＭＨｚ ６ＭＨｚ９ＭＨｚのＡＴカット
水晶振動子を用い２５℃で、測定を行ったところ、本装
置で得られた結果と文献値より得た（ρη）Ｏ−５の値
は、良い直線関係を示した（ここで、ρは密度、ηは粘
度）。
リン１００％まで、振動子の片面が液体に接するタイプ
のセルで、４ＭＨｚ ６ＭＨｚ９ＭＨｚのＡＴカット
水晶振動子を用い２５℃で、測定を行ったところ、本装
置で得られた結果と文献値より得た（ρη）Ｏ−５の値
は、良い直線関係を示した（ここで、ρは密度、ηは粘
度）。
（水−エタノール混合液の測定）
水−エタノール混合液について、水１００％からエタノ
ール１００％までについても同様に９ＭＨｚ水晶振動子
で、２５°Ｃ１３０℃において測定を行ったところ、本
装置で得られた結果は、（ρη）ｏ−５と直線関係を示
すことが確かめられた。
ール１００％までについても同様に９ＭＨｚ水晶振動子
で、２５°Ｃ１３０℃において測定を行ったところ、本
装置で得られた結果は、（ρη）ｏ−５と直線関係を示
すことが確かめられた。
本装置において、測定範囲をコンピューターによって、
自動設定するようにした場合、測定時間と演算時間を合
わせた時間は、５秒以下であることが示された。さらに
、本装置の平滑回路５とＡ／Ｄ変換回路６の間にゲイン
を切り替え可能な増幅回路を追加することによって、広
い範囲の測定が可能になった。
自動設定するようにした場合、測定時間と演算時間を合
わせた時間は、５秒以下であることが示された。さらに
、本装置の平滑回路５とＡ／Ｄ変換回路６の間にゲイン
を切り替え可能な増幅回路を追加することによって、広
い範囲の測定が可能になった。
また、試料液体量を変化させた場合でも測定結果の変化
はほとんどな（、Ｏ，１ｍｌ程度の試料でも測定が可能
であった。
はほとんどな（、Ｏ，１ｍｌ程度の試料でも測定が可能
であった。
（発明の効果）
本発明の物性計測装置によって、きわめて少量の液体の
粘度の測定が可能となり、また迅速に測定が行えるよう
になった。また、本装置は、機械的な可動部がないので
、振動等の影響を受けずに測定が可能であり、また安価
に製造が可能である。
粘度の測定が可能となり、また迅速に測定が行えるよう
になった。また、本装置は、機械的な可動部がないので
、振動等の影響を受けずに測定が可能であり、また安価
に製造が可能である。
第１図は、本発明の物性計測装置の模式図、第２図は、
水晶振動子の等価回路を示す図、第３図は、水晶振動子
のアドソミタンスを示す図である。 以上
水晶振動子の等価回路を示す図、第３図は、水晶振動子
のアドソミタンスを示す図である。 以上
Claims (5)
- （１）すくなくとも圧電素子、任意に周波数変化が可能
な発振器、信号平滑回路および電圧測定回路によって構
成される物性計測装置。 - （２）データ処理装置および表示または記録装置を有す
ることを特徴とする第１項記載の物性計測装置。 - （３）上記圧電素子が、試料用セルと一体であることを
特徴とする第１項記載の物性計測装置。 - （４）上記圧電素子がＡＴカット水晶振動子であること
を特徴とする第１項記載の物性計測装置。 - （５）上記発振器の出力信号を安定化または増幅するた
めの増幅回路を有することを特徴とする第１項記載の物
性計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33180589A JPH07109402B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 物性計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33180589A JPH07109402B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 物性計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03189540A true JPH03189540A (ja) | 1991-08-19 |
| JPH07109402B2 JPH07109402B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=18247839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33180589A Expired - Lifetime JPH07109402B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 物性計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109402B2 (ja) |
Cited By (1)
| 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 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP33180589A patent/JPH07109402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109402B2 (ja) | 1995-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4783987A (en) | System for sustaining and monitoring the oscillation of piezoelectric elements exposed to energy-absorptive media | |
| US4741200A (en) | Method and apparatus for measuring viscosity in a liquid utilizing a piezoelectric sensor | |
| US8132446B2 (en) | Property measurement apparatus and property measurement method | |
| US5211054A (en) | Method and system for analyzing a gelation reaction by utilizing a piezoelectric resonator | |
| Hafner | The piezoelectric crystal unit—Definitions and methods of measurement | |
| JP3094190B2 (ja) | 化学計測装置 | |
| Matsiev | Application of flexural mechanical resonators to simultaneous measurements of liquid density and viscosity | |
| EP0304283B1 (en) | Apparatus for measuring a characteristic of a liquid | |
| Schwarz | Simple system using one‐crystal composite oscillator for internal friction and modulus measurements | |
| US7350403B2 (en) | Method and apparatus for determination of food quality and authenticity | |
| Matsiev et al. | Application of low frequency mechanical resonators to liquid property measurements | |
| Avramov | A 0-phase circuit for QCM-based measurements in highly viscous liquid environments | |
| WO2005052554A1 (de) | Sensor | |
| JPH03189540A (ja) | 物性計測装置 | |
| JPS6275331A (ja) | 液体またはスラリ−、エマルジヨン若しくは分散液の密度または粘弾性を測定又はモニタリングする方法および装置 | |
| JPH01311250A (ja) | 流体粘度計測方法及び計測装置 | |
| JP2811315B2 (ja) | 圧電素子ガスセンサーシステム | |
| JP2764109B2 (ja) | ガス識別センサーシステム | |
| US2903884A (en) | Densitometer | |
| JP2654648B2 (ja) | 粘度測定装置 | |
| Beukema et al. | Measuring system for complex shear modulus of liquids using torsionally vibrating quartz crystals | |
| JPH02213743A (ja) | 液体の物理的性質の測定装置 | |
| JPH0249131A (ja) | 温度計測装置 | |
| Zhou et al. | A chemical sensor with improved selectivity using a modified-electrode QCR | |
| SU744305A1 (ru) | Электронный влагомер |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 15 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |