JPH0357420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動的粘弾性測定装置に関するもので
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、材料の動的粘弾性を測定することを
目的とするため、試料保持部材と試料把持用チヤ
ツクと検出棒と検出棒支持部材と変位検出器と変
位検出器移動手段と力発生器と正弦波発生器と増
幅器とから構成され、試料に交流的な応力を付与
した際の歪を検出することにより、応力と歪の間
の振幅および位相差の相関から試料の粘弾性に関
する特性値である複素弾性率を測定できるように
したものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の発明に関しては、試料に交流的
な歪を付与し、その際の試料に発生する応力をロ
ードセル等により検出し、応力と歪の間の相関か
ら試料の複素弾性率を測定するように構成したも
のがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、試料に数10ないし数
100μm程度の微小で、しかも正確な正弦波変位を
与えるための機構が複雑なため、装置が大型にな
つて扱いにくいという問題に加えて、ロードセル
自体の弾性率が測定に誤差をもたらし易いという
欠点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の欠点をなくするために開発さ
れたもので、その主たる構成要件は、試料の両端
または一端を保持する試料保持部材と、前記試料
の一部を把持するチヤツクと、前記チヤツクを保
持する検出棒と、前記検出棒を支持する支持部材
と、前記検出棒の一部に固定された変位検出器
と、前記変位検出器の位置を調節できる移動手段
と、前記検出棒の一端に設けられ前記試料に力を
与える力発生器と、前記力発生器から交流力を発
生させる正弦波発生器と、交流力の振幅を調節す
る増幅器とから成つている。

〔作 用〕

上記構成の作用は、先ず、正弦波発生器の出力
である正弦波の振幅は振幅器により調節され、増
幅器の出力（正弦波）は力発生器に与えられ、力
発生器に発生した力は検出棒を通じて試料に応力
として付与される。一方、この時試料に生じた歪
変形は前記検出棒の一部に固定された変位検出器
により検出され、応力と歪が同時に検出されるこ
とにより、両者の相関から試料の複素弾性率を測
定するという目的を達成する。

〔実施例〕

以下、本発明を一実施例に示した図面に基づき
詳細に説明する。

図中１は試料であり、試料１の両端は試料保持
部材２により固定保持され、さらに試料１の中央
部はチヤツク３により把持される。チヤツク３は
検出棒４に固定され、検出棒４は、板バネ状をな
す２枚の検出棒ホルダ５により筐体１２に弾性的
に固定され、かつ、検出棒４の運動は直線（一次
元）方向に規制される。また、検出棒４の一部に
は、コア６が固定され、コア６の周囲に配置され
た差動トランス７に対するコア６の変位を検出す
る検出器を構成し、差動トランス７の位置は、筐
体１２に取付けられたマイクロメータ８により定
められる。さらに、検出棒４の一端にはコイルホ
ルダ９が固定され、コイルホルダ９にコイル１０
が固定されており、コイル１０を取巻く形で筐体
１２に固定されたマグネツト１１が配置されてお
り、コイル１０とマグネツト１１とは力発生器を
構成している。一方、前記試料１の周囲には、試
料１の温度環境を設定する目的で炉１３が配設さ
れている。

図中１４は、正弦波発生器であり、正弦波発生
器１４の出力（正弦波）は、増幅器１５により振
幅を調節され、前記コイル１０に送られ、前記マ
グネツト１１との共働により正弦波力を発生す
る。また、増幅器１５の出力は力検出回路１６に
送られ、発生された前記正弦波力が検出され、前
記差動トランス７と前記コア６とにより変位検出
信号は、変位検出回路１７に送られ変位信号に変
換される。力検出回路１６の出力である力信号と
変位検出回路１７の出力である変位信号とは、そ
れぞれ振幅比較回路１８および位相差検出回路１
９に送られ、振幅比較回路１８からは振幅比信号
が出力され、位相差比較回路１９からは位相差信
号が出力される。

本実施例による装置の動作は、先ず、前記正弦
波発生器１４により、所望の周波数の正弦波を発
生させ、前記増幅器１５により該正弦波の振幅を
適切に調整した後、該正弦波をコイル１０に送り
マグネツト１１との共働により正弦波力を発生さ
せる。発生した正弦波力は、コイルホルダ９、検
出棒４、チヤツク３を通じて、試料１に曲げ（た
わみ）応力として付与される。一方、この際試料
１に発生した曲げ（たわみ）歪は、チヤツク３、
検出棒４を通じて、コア６に伝えられ、差動トラ
ンス７に対するコア６の変位として検出される。
前記増幅器１５の出力は力検出回路１６に、差動
トランス７による変位検出信号は、変位検出回路
１７にそれぞれ送られ、さらに既述したように振
幅比較回路１８および位相差検出回路１９を通じ
て、振幅比信号および位相差信号として出力され
る。こさら２つの信号（振幅比および位相差）
は、周知のように、試料の粘弾性を表現する量で
あり、より詳しくは、前者は貯蔵弾性率を、後者
は損失角（粘弾性比）を表している。

なお、本実施例において、特に言及しなかつた
が、力発生器（コイル１０およびマグネツト１
１）から試料１に至る径路での力のロス、すなわ
ち、可動部（コイル１０、コイルホルダ９、検出
棒４、コアおよびチヤツク３）の質量により慣性
力、および可動部保持のための粘弾性効果（例え
ば、検出棒５による弾性力や可動部に対する空気
抵抗）に対する補正は、必要に応じて行うことが
できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば試料に対し、正
弦波歪ではなく、正弦波応力を与えるように構成
したから、装置の構造を単純にでき、従つて装置
をコンパクトに設計でき、しかも、ロードセルを
使用しないため、特有の弾性率の影響や、そのバ
ラツキを考慮する必要がないという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す一部ブロツク図入
り断面図である。 １……試料、２……試料保持部材、３……チヤ
ツク、４……検出棒、５……検出棒ホルダ、６…
…コア、７……差動トランス、８……マイクロメ
ータ、９……コイルホルダ、１０……コイル、１
１……マグネツト、１２……筐体、１３……炉、
１４……正弦波発生器、１５……増幅器、１６…
…力検出回路、１７……変位検出回路、１８……
振幅比較回路、１９……位相差検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 試料の両端または一端を保持する試料保持部
   材と、前記試料の一部を把持するチヤツクと、前
   記チヤツクを保持する検出棒と、前記検出棒の一
   部に固定された変位検出器と、前記検出器の位置
   を変える移動手段と、前記検出棒の一端に設けら
   れ前記検出棒を通じて前記試料に力を加える力発
   生器と、前記力発生器からの力を交流力にするた
   めの正弦波発生器と、前記交流力の振幅を調整す
   る増幅器と、前記増幅器からの信号より前記試料
   に加わる交流力を検出する力検出回路とからなる
   ことを特徴とする動的粘弾性測定装置。