JPH0382952A - Measuring method and apparatus of sound velocity and viscosity of liquid by surface wave - Google Patents

Measuring method and apparatus of sound velocity and viscosity of liquid by surface wave

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JPH0382952A
JPH0382952A JP1218607A JP21860789A JPH0382952A JP H0382952 A JPH0382952 A JP H0382952A JP 1218607 A JP1218607 A JP 1218607A JP 21860789 A JP21860789 A JP 21860789A JP H0382952 A JPH0382952 A JP H0382952A
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surface wave
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Abstract

PURPOSE:To measure the sound velocity and viscosity of a liquid with high accuracy by operating the supersonic speed and viscosity of said liquid according to a plurality of specific formulae based on the variance obtained when the distance between a sensor and a reflecting plate is changed. CONSTITUTION:The supersonic speed Va is obtained according to an equation I (Vs: speed of the surface wave, DELTAt: delay time difference at the moving time, DELTAh: moving height) on the basis of a variance DELTA obtained by changing the distance between a sensor 2 and a reflecting plate 3. Thereafter, a bulk modulus kappaof the liquid is operated according to an equation Va=(kappa/rho)<1/2> on the basis of the supersonic speed Va. Then, after measuring a transmission loss alpha of the surface wave per a unit length, the viscosity eta of the liquid is operated by the use of the bulk modulus kappa according to an equation II (P: power flow per a unit width without perturbation, rho: density of a liquid, V1<2> (i=1, 2, 3): particle speed component at the surface, Vs: transmission speed of the surface wave). Accordingly, the sound velocity and viscosity of the liquid can be measured.

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野コ 本発明は、表面波を用いて液体の音速および粘度を測定
する表面波による液体音速・粘度測定方法および装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION C. Field of Industrial Application The present invention relates to a method and apparatus for measuring the sound velocity and viscosity of a liquid using surface waves.

[従来の技術] 液体の音速や粘度等の音響的な特性を測定する方法は、
古くから研究され多くのものが実用化されている。
[Prior art] Methods for measuring acoustic properties such as sound velocity and viscosity of liquids are as follows:
It has been studied for a long time and many things have been put into practical use.

これまで実用化されている粘度計には、細管流体の流れ
を利用した細管粘度計、粘性抵抗を測定する回転粘度計
や振動粘度計、気泡の上昇や球の落下を用いた気泡粘度
計や落体粘度計等がある。
Viscometers that have been put into practical use so far include capillary viscometers that use the flow of fluid in a capillary, rotational and vibrational viscometers that measure viscous resistance, and bubble viscometers that use rising bubbles and falling balls. There are falling body viscometers, etc.

また、液体の音速測定には超音波パルスの伝搬時間を測
定するパルス法、連続波の干渉を利用した連続波法、そ
して光を使った光学的測定法が用いられている。
In addition, the pulse method that measures the propagation time of ultrasonic pulses, the continuous wave method that uses continuous wave interference, and the optical measurement method that uses light are used to measure the sound velocity of liquids.

そしてこれら液体の音速および粘度の測定方法は各種液
体の製造装置に適用され、液体品質の一定化、良品質化
および検査等に使用されている。
These methods for measuring the sound velocity and viscosity of liquids are applied to various liquid manufacturing apparatuses, and are used to stabilize, improve, and inspect liquid quality.

また、最近では表面波を利用して上記測定を行なう方法
も提示されている。この表面波は、圧電体基板および交
差指電極から構成されるトランスデユーサ(I D T
 ; Inter Digital Transdus
er)で励振されることが知られている。このような表
面波では、その変位成分は、進行方向の成分tJ、、表
面に平行で進行方向に垂直な成分U2、基板の深さ方向
の成分U3の3つの成分である。
Furthermore, recently, a method of performing the above measurement using surface waves has been proposed. This surface wave is transmitted through a transducer (I D T
; Inter Digital Transdus
er) is known to be excited. Such a surface wave has three displacement components: a component tJ in the traveling direction, a component U2 parallel to the surface and perpendicular to the traveling direction, and a component U3 in the depth direction of the substrate.

このような目的に使われる表面波用の基板には、これま
でU3成分が非常に小さなSHモードの表面波が伝搬す
る圧電体基板のみを使用していた。U、成分が非常に小
さなSHモードの表面波は、液体中に置かれてもそのエ
ネルギーを放射することなく伝搬する。しかし液体に粘
性があるとこの波はU、、U、成分と結合して速度の遅
延や減衰を生じるため、液体の粘度計として利用するこ
とができるものである。そして粘度は下記の摂動理論よ
り導出される一般式(1)により求める。
Up until now, only piezoelectric substrates on which SH mode surface waves with very small U3 components propagate have been used as surface wave substrates used for such purposes. Surface waves in the SH mode, which have very small U and components, propagate without radiating their energy even when placed in a liquid. However, if the liquid has viscosity, this wave will combine with the U, , U, components, causing a velocity delay or attenuation, so it can be used as a liquid viscometer. Then, the viscosity is determined by the general formula (1) derived from the perturbation theory below.

上式は摂動論による圧電体基板表面に粘性液体が負荷さ
れた時の単位長さあたりの表面波の伝搬損失α[db/
mmlである。但し、P:非摂動時における単位幅当り
のパワーフロー、ρ:液体の密度、η:液体の粘度、V
i (i=1,2.3):表面での粒子速度成分、■l
に表面波の伝搬速度、に:液体の体積弾性率である。
The above equation is the surface wave propagation loss α [db/
mml. However, P: power flow per unit width in non-perturbed state, ρ: density of liquid, η: viscosity of liquid, V
i (i = 1, 2.3): particle velocity component at the surface, ■l
is the propagation velocity of the surface wave, and is the bulk modulus of the liquid.

上式の右辺第1項は液体中への粘性によりエネルギーを
放射することによる減衰を示し、第2項は超音波放射に
よる減衰を示している。この(1)式によれば、SHモ
ードの表面波を使うことにより液体の粘度を求めること
ができる。
The first term on the right side of the above equation represents attenuation due to energy radiation due to viscosity into the liquid, and the second term represents attenuation due to ultrasonic radiation. According to this equation (1), the viscosity of the liquid can be determined by using the surface waves in the SH mode.

[発明が解決しようとする課題] しかし、これらはいずれも粘度または音速のいずれか一
つを測定するのみで、両方を同時に測定することは出来
なかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, these methods only measure either viscosity or sound velocity, and cannot measure both at the same time.

また、被測定対象物である液体は多量の試料として抽出
されたものであり、測定を行なうための作業に手間がか
かるとともに、液体の製造段階等で実時間の測定をする
ことができなかった。
In addition, the liquid to be measured was extracted as a large amount of sample, which required time and effort to perform measurements, and it was not possible to perform real-time measurements during the liquid manufacturing stage. .

また、表面波による粘度の測定を行なうものは、U、成
分が非常に小さな圧電体基板のみを使用していたため、
前記式(11の右辺第2項を省略し、近似式により求め
ていた。
In addition, those that measure viscosity using surface waves only use piezoelectric substrates with very small U components;
The second term on the right side of the above formula (11) was omitted and was determined by an approximate formula.

これは、U3成分が非常に小さいと仮定していたためで
あるが、誤差の要因となる問題点を有していた。
This is because it was assumed that the U3 component was very small, but it had a problem that caused an error.

また、U3成分を有効利用する方法及び具体的なEDT
の構成が提示されていないことによるものであった。
In addition, methods for effectively utilizing the U3 component and specific EDT
This was due to the fact that the structure was not presented.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
液体の音速及び粘度を高精度に測定することができる表
面波を用いた液体音速・粘度測定方法を提供することを
第1の目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and includes:
The first object of the present invention is to provide a method for measuring the sound velocity and viscosity of a liquid using surface waves, which can measure the sound velocity and viscosity of a liquid with high precision.

また、液体の音速および粘度を同時に実時間で測定する
ことができ、かつ液体が少量のみでこの測定を行なえ作
業性を向上することができると共に、この測定を全自動
化することができる表面波を用いた液体音速・粘度測定
装置を提供することを第2の目的としている。
In addition, it is possible to simultaneously measure the sound velocity and viscosity of a liquid in real time, and this measurement can be performed with only a small amount of liquid, improving work efficiency. The second purpose is to provide a liquid sound velocity/viscosity measuring device using the present invention.

[課題を解決するだめの手段] 上記目的を達成するため本発明の表面波を用いた液体音
速・粘度測定方法は、被測定対象としての液体1中に設
けられた表面波と超音波の送・受波を行なうセンサ2お
よび反射板3を用い、該液体中での表面波と超音波の伝
搬特性により液体の音速及び粘度を測定する表面波によ
る液体音速・粘度測定方法であって、 前記センサから放射される超音波を移動させることによ
って得られる変化量Δに基づき、超音波速度Va 但し、Vg :表面波の速度、Δt:移動時に得られる
遅延時間差、△h:移動量。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method for measuring the sound velocity and viscosity of a liquid using surface waves of the present invention uses surface waves and ultrasonic waves provided in the liquid 1 as an object to be measured. - A method for measuring the sound velocity and viscosity of a liquid using surface waves, which uses a sensor 2 that receives waves and a reflector 3 to measure the sound velocity and viscosity of a liquid based on the propagation characteristics of surface waves and ultrasonic waves in the liquid, the method comprising: Based on the amount of change Δ obtained by moving the ultrasonic waves emitted from the sensor, the ultrasonic velocity Va is determined.Vg: velocity of surface wave, Δt: delay time difference obtained during movement, Δh: amount of movement.

を求めた後、 この超音波速度Vaに基づき、下記式により液体の体積
弾性率に Va −「77T を演算し、 この後、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定し
た後、前記体積弾性率にを用いて下記式により液体の粘
度η 但し、 P:非摂動時における単位幅当りのパワーフロー ρ:液体の密度、 Vi  (i=1.2.3);表面での粒子速度成分、 V8:表面波の伝搬速度。
After determining the ultrasonic velocity Va, calculate the bulk elastic modulus of the liquid as Va - "77T using the following formula. After this, after measuring the propagation loss α of the surface wave per unit length, The viscosity of the liquid is determined by the following formula using the bulk modulus, η. However, P: Power flow per unit width when no perturbation ρ: Density of the liquid, Vi (i=1.2.3): Particle velocity at the surface Component, V8: Propagation speed of surface wave.

を測定して求めた後、前記体積弾性率κを測定すること
を特徴とする。
The bulk modulus κ is then measured.

また、請求項2記載の表面波による液体の音速・粘度測
定装置は、被測定対象としての液体I中に設けられ、基
板の深さ方向に対する放射成分が大きな材質により形成
された圧電体基板2aと、該圧電体基板上に設けられ液
体中に対する放射する送波電極2c、2gと、これを受
波する受波電極2d、2e、2f、2h、2iと、がら
する送波電極2と、 前記液体中に設けられ、該センサがら放射される対する
反射する反射板3と、 前記センサから放射される超音波を移動させるZ軸移動
手段6と、 該Z軸移動手段を移動させることにより前記センサで検
出される液体の検出信号tの差から音速Vaを演算し、
この結果から、液体の体積弾性率にを演算し、この液体
の体積弾性率を用いて粘度ηを演算する解析装置5と、 を具備したことを特徴とする。
Further, the sound velocity and viscosity measurement device for liquid using surface waves according to claim 2 is provided in a piezoelectric substrate 2a that is provided in a liquid I as an object to be measured and is formed of a material having a large radiation component in the depth direction of the substrate. , wave transmitting electrodes 2c and 2g that are provided on the piezoelectric substrate and emit into the liquid, wave receiving electrodes 2d, 2e, 2f, 2h, and 2i that receive the waves, and a wave transmitting electrode 2 that is empty. a reflecting plate 3 provided in the liquid to reflect the ultrasonic waves emitted from the sensor; a Z-axis moving means 6 for moving the ultrasonic waves emitted from the sensor; and a Z-axis moving means 6 for moving the ultrasonic waves emitted from the sensor; Calculating the sound speed Va from the difference in the detection signal t of the liquid detected by the sensor,
The present invention is characterized by comprising an analysis device 5 which calculates the bulk modulus of the liquid from this result and calculates the viscosity η using the bulk modulus of the liquid.

[作用] 請求項1記載の方法によれば、液体1の超音波速度Va
は、センサから放射される超音波を移動させることによ
って得られる変化量Δ(Δh、△t)に基づいて容易に
求めることができる。
[Function] According to the method according to claim 1, the ultrasonic velocity Va of the liquid 1
can be easily determined based on the amount of change Δ(Δh, Δt) obtained by moving the ultrasonic waves emitted from the sensor.

続いて超音波速度Vaにより液体の体積弾性率Kを求め
た後、この液体の体積弾性率Kを用いて液体の粘度を求
めるようにしたので、液体の粘度を高精度に測定するこ
とができる。
Next, the bulk modulus K of the liquid is determined by the ultrasonic velocity Va, and then the viscosity of the liquid is determined using this bulk modulus K of the liquid, so the viscosity of the liquid can be measured with high precision. .

請求項2記載の装置によれば、センサ2は、液体に対す
るU、成分が大きな性質を有する圧電体基板2aを用い
ているから、センサ2の移動時における検出信号tが大
きく、その変化量が大きく正確な測定を行なうことがで
きる。
According to the device according to claim 2, since the sensor 2 uses the piezoelectric substrate 2a which has a large U component with respect to the liquid, the detection signal t when the sensor 2 moves is large and the amount of change thereof is large. Large and accurate measurements can be made.

また、センサ2自体が小型化できるとともに、少量の液
体lで測定を行なうことができる。
Furthermore, the sensor 2 itself can be miniaturized and measurement can be performed using a small amount of liquid 1.

また、センサ2は、Z軸移動手段6により反射板3との
間の距離が正確に移動されるので高精度な移動を行なう
ことができる。
Further, the sensor 2 can be moved with high accuracy because the distance between it and the reflecting plate 3 is accurately moved by the Z-axis moving means 6.

また、解析装置5は、Z軸移動手段6によるセンサ2の
移動時の変化量△を得るのみで液体1の音速Va、この
音速Vaを基にした液体1の体積弾性率に、この液体1
の体積弾性率Kがも液体の粘度ηを得る一連の演算動作
を自動的に行なうことができる。
In addition, the analysis device 5 only obtains the amount of change Δ when the sensor 2 is moved by the Z-axis moving means 6, and calculates the sound velocity Va of the liquid 1 and the bulk elastic modulus of the liquid 1 based on this sound velocity Va.
A series of arithmetic operations can be automatically performed to obtain the viscosity η of a liquid with a bulk modulus K of .

したがって、上記装置によれば1つのセンサ2を用いる
のみで、このセンサが液体】中で移動した直後に液体l
の音速Vaと粘度ηを同時に求めることができる。
Therefore, according to the above-mentioned device, only one sensor 2 is used, and immediately after this sensor moves in the liquid
The sound velocity Va and the viscosity η can be determined simultaneously.

[実施例〕 第1図は、本発明の表面波による液体音速・粘度測定装
置の第1実施例を示す概要図である。
[Example] FIG. 1 is a schematic diagram showing a first example of a liquid sound velocity/viscosity measuring device using surface waves of the present invention.

1は、被測定対象としての液体であり、センサ2はこの
液体1中に反射板3から所定距離能れて設けられる。反
射板3は、ガラス等対する反射する材質により構成され
る。
Reference numeral 1 denotes a liquid as an object to be measured, and a sensor 2 is provided in the liquid 1 at a predetermined distance from a reflecting plate 3. The reflecting plate 3 is made of a reflective material such as glass.

センサ2は、第2図の斜視図に示す如く、TDTと呼称
されるものであり、圧電体基板2a上に櫛状の交差指電
極2c、2dが間隔]−をおいてパターン成形されたも
のである。即ち、表面波遅延線(S A W dela
y Hne )を構成している。
As shown in the perspective view of FIG. 2, the sensor 2 is called a TDT, and has comb-shaped interdigital electrodes 2c and 2d formed on a piezoelectric substrate 2a with a pattern spaced apart from them. It is. That is, surface wave delay line (SA W dela
y Hne ).

1 これら交差指電極2C12dの一方2Cが超音波放射用
と表面波の励振用としての送波電極、また他方2dが受
波用としての受波電極であり、第1図のように送波電極
2Cは入力装置4に接続され、受波電極2dは解析装置
5に接続される。
1 One of these interdigital electrodes 2C12d is a transmitting electrode for ultrasonic emission and surface wave excitation, and the other 2d is a receiving electrode for receiving waves. 2C is connected to the input device 4, and the wave receiving electrode 2d is connected to the analysis device 5.

人力装置4は、高周波発振器4a、クロック発振器4b
、とこれらを混合することによりクロック周期で高周波
を出力するゲート回路等からなるミキサ4cにより構成
される。
The human power device 4 includes a high frequency oscillator 4a and a clock oscillator 4b.
, and a mixer 4c consisting of a gate circuit or the like which outputs a high frequency wave at a clock cycle by mixing these.

解析装置5は、後述する動作を行なうことにより液体中
の音速及び粘度を測定処理する処理装置5a、測定値を
表示する表示部5bにより構成される。
The analysis device 5 includes a processing device 5a that measures the speed of sound and viscosity in a liquid by performing operations to be described later, and a display section 5b that displays the measured values.

尚、解析装置5としては、シンクロスコープによる波形
観測を行なう様にしても良い。
Note that the analysis device 5 may be configured to perform waveform observation using a synchroscope.

また、Z軸移動手段6は、例えばZ軸ステージにより構
成されセンサ2をZ軸方向(後述するΔh)に移動する
ものであり、センサ2はアーム6aを介してZ軸移動手
段6に固定される。このZ軸移動手段6は、処理装置5
aからの制御信号 2 により動作が制御される。
Further, the Z-axis moving means 6 is constituted by, for example, a Z-axis stage and moves the sensor 2 in the Z-axis direction (Δh described later), and the sensor 2 is fixed to the Z-axis moving means 6 via an arm 6a. Ru. This Z-axis moving means 6 is connected to the processing device 5.
The operation is controlled by a control signal 2 from a.

ここで、このセンサ2による測定原理について説明する
Here, the principle of measurement by this sensor 2 will be explained.

前記圧電体基板2aおよび送波電極2cを用いて弾性表
面波が励振される。
Surface acoustic waves are excited using the piezoelectric substrate 2a and the wave transmitting electrode 2c.

本発明の圧電体基板2aはニオブ酸リチウムft1ri
bo3)や、タンタル酸リチウム(LiTaO5)等の
表面を伝搬する表面波のうちU3とU、、U2が共に存
在するSolモードに近い波を利用するものである。
The piezoelectric substrate 2a of the present invention is made of lithium niobate ft1ri.
Among the surface waves propagating on the surface of bo3), lithium tantalate (LiTaO5), etc., a wave close to the Sol mode in which U3, U, and U2 both exist is used.

LiNbO3、LiTaO5そして水晶等において特定
のカットをした圧電体基板2表面の表面波(第1図中矢
印工)は、U、、U、、U3の変位成分を有する。例え
ば、Y cutのLt、NbO3基板のX方向に伝搬す
る表面波のカッ1−面を変えた時の各変位の成分は第3
図に示す通りである。
The surface waves (indicated by arrows in FIG. 1) on the surface of the piezoelectric substrate 2 made of LiNbO3, LiTaO5, crystal, etc., which have been cut in a specific manner, have displacement components of U, U, U3. For example, when changing the Lt of Y cut and the cut plane of the surface wave propagating in the X direction of the NbO3 substrate, the components of each displacement are the third
As shown in the figure.

本発明者はこのような圧電体基板2aを有するセンサ2
を液体l中に入れて実験したところ下記の特徴を発見し
た。
The present inventor has developed a sensor 2 having such a piezoelectric substrate 2a.
When we experimented by putting it in liquid 1, we discovered the following characteristics.

l)表面波はU3成分により液体l超音波と結合し、液
体l中にエネルギーを放射して減衰する。
l) The surface wave combines with the liquid l ultrasonic wave by the U3 component, radiates energy into the liquid l, and is attenuated.

2)液体lに粘性があると、U2成分と結合して表面波
が減衰する。
2) If the liquid l has viscosity, it will combine with the U2 component and the surface waves will be attenuated.

粘性の大きさはこのU2成分による減衰特性を測定する
ことにより得られ、音速は液体l中に放射された超音波
の伝搬特性を測定することにより得られる。
The magnitude of the viscosity can be obtained by measuring the attenuation characteristic due to this U2 component, and the sound velocity can be obtained by measuring the propagation characteristic of the ultrasonic wave radiated into the liquid l.

したがって、第1図に示す構成の装置において、送波電
極2Cから励振された表面波は、モト変換によりエネル
ギーの一部を超音波として放射しながら伝搬しく第1図
中矢印II)、受波電極2dにより検出される。また、
放射された超音波は圧電体基板2aに平行に置かれた反
射板3で反射され、再び圧電体基板2aに入射し、表面
波に変換され、受波電極2dによって受波される。した
がって、受波電極2dには遅延時間の異なる2つの信号
(高周波パルス)が受波され電気信号として表われる。
Therefore, in the device having the configuration shown in FIG. 1, the surface wave excited from the transmitting electrode 2C propagates while emitting part of its energy as an ultrasonic wave through Moto conversion. It is detected by the electrode 2d. Also,
The emitted ultrasonic wave is reflected by a reflection plate 3 placed parallel to the piezoelectric substrate 2a, enters the piezoelectric substrate 2a again, is converted into a surface wave, and is received by the wave receiving electrode 2d. Therefore, two signals (high frequency pulses) with different delay times are received by the receiving electrode 2d and appear as electrical signals.

この受波特性によって後述する測定を行なうことができ
る。
The measurements described later can be performed using this reception characteristic.

第4図に示すのは、前記処理装置5の内部構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the processing device 5. As shown in FIG.

Z方向移動量設定手段51ば、Z軸移動手段6のZ軸方
向(高さ方向)の移動量△hが設定され、後述の動作時
、Z軸移動手段6の移動動作信号aを出力する。
The Z-direction movement amount setting means 51 sets the movement amount Δh of the Z-axis movement means 6 in the Z-axis direction (height direction), and outputs a movement operation signal a of the Z-axis movement means 6 during the operation described below. .

データ入力手段52には、受波電極2dからの検出信号
t (Tl、tl、、t2)が入力され、A/D変換後
、後段に出力する。そして、これら検出信号tは後段の
ディジタル処理化のために図示しないサンプルホールド
回路とピーク値抽出回路によりその最大値が後段に供給
されることになる。また、この検出信号Tlは送受波電
極2c。
The data input means 52 receives the detection signal t (Tl, tl, t2) from the receiving electrode 2d, and outputs it to the subsequent stage after A/D conversion. The maximum value of these detection signals t is supplied to the subsequent stage by a sample hold circuit and a peak value extraction circuit (not shown) for digital processing at the subsequent stage. Further, this detection signal Tl is transmitted to the wave transmitting/receiving electrode 2c.

2d間で発生する表面波の遅延時間で、tl。The delay time of a surface wave generated between 2d and tl.

t2は超音波にモード変換した波の遅延時間である。t2 is a delay time of a wave mode-converted to an ultrasonic wave.

データ格納手段53は、Z軸移動手段6を移動させる以
前の検出信号tlを一時的に格納保持する。これにはZ
軸移動手段6をΔh移動した時の検出信号t2も格納さ
れる。
The data storage means 53 temporarily stores and holds the detection signal tl before moving the Z-axis moving means 6. Z for this
A detection signal t2 when the axis moving means 6 is moved by Δh is also stored.

5 Δを真上手段54は、検出信号tl、t2に基づき △ を二 t  1. − t 2 により遅延時間差Δtを算出する。尚、検出信号t2は
後述の動作時におけるZ軸移動手段6の移動時に得られ
る。
5 Δ directly above means 54 calculates Δ to 2 t 1 based on the detection signals tl and t2. − Calculate the delay time difference Δt using t 2 . Incidentally, the detection signal t2 is obtained when the Z-axis moving means 6 moves during the operation described later.

音速演算手段56は、パラメータ記憶手段55に記憶さ
れているデータに基づき下式(2)により液体中の超音
波速度(以下音速と略称する)Vaを演算し、データ出
力手段59に出力する。
The sonic velocity calculation means 56 calculates the ultrasonic velocity (hereinafter abbreviated as sonic velocity) Va in the liquid based on the data stored in the parameter storage means 55 using the following equation (2), and outputs it to the data output means 59.

・・・(2) ここで、■8は液体l中で圧電体基板2a表面を伝搬す
る表面波の速度であり、センサ2製造時における送波電
極2Cと受波電極2dとの間隔りからVs =L/Tl
 (L ;伝搬距離、T1;表面波の遅延時間)の関係
より容易に求められる固定値である。また、この固定値
は、液体の種類、6 性質により異なるがT1より常に各々の場合について定
めることができる。この■6はパラメータ記憶手段55
に記憶されている。
(2) Here, ■8 is the speed of the surface wave propagating on the surface of the piezoelectric substrate 2a in the liquid l, and is determined from the distance between the transmitting electrode 2C and the receiving electrode 2d at the time of manufacturing the sensor 2. Vs=L/Tl
This is a fixed value that can be easily obtained from the relationship (L: propagation distance, T1: delay time of surface wave). Although this fixed value varies depending on the type and properties of the liquid, it can always be determined for each case from T1. This ■6 is the parameter storage means 55
is stored in

そして、この式(2)は、本発明者による独自のもので
あり、この新規な手段(式(2)およびZ方向への移動
制御)により、従来音速を演算する際に厳密考慮しなけ
ればならなかったセンサ2の放射角θに依存することな
く音速を正確に求めることができるようになっている。
This formula (2) is unique to the present inventor, and this new means (formula (2) and movement control in the Z direction) makes it possible to use this new method (formula (2) and movement control in the Z direction), which has not been strictly considered when calculating the speed of sound. The speed of sound can be determined accurately without depending on the radiation angle θ of the sensor 2, which did not occur.

体積弾性率演算手段57は、音速演算手段56の演算値
V、aを基に、下式(3)から液体の体積弾性率にを演
算する。
The bulk modulus calculating means 57 calculates the bulk elastic modulus of the liquid from the following equation (3) based on the calculated values V and a of the sound velocity calculating means 56.

Va=r          ・・・(3)粘度演算手
段58は、体積弾性率演算手段57の演算値にから前記
式(1)により液体の粘度nを算出し、データ出力手段
59に出力する。
Va=r (3) The viscosity calculating means 58 calculates the viscosity n of the liquid from the calculated value of the bulk modulus calculating means 57 using the above formula (1), and outputs it to the data outputting means 59.

データ出力手段59は、A/Dを介し表示部5bに前記
アナログ測定波形、音速、粘度データ等を出力する。
The data output means 59 outputs the analog measurement waveform, sound velocity, viscosity data, etc. to the display section 5b via the A/D.

次に、上記構成による動作を第5図のフロヂャートを用
いて説明する。
Next, the operation of the above configuration will be explained using the flowchart of FIG.

まず、上記構成によるセンサ2を液体1中に設け、デー
タ入力手段52により液体lの遅延特性tを検出信号t
 lとして測定しく S I) 1. ) 、ブタ格納
手段53に記憶さぜる。
First, the sensor 2 having the above configuration is provided in the liquid 1, and the data input means 52 detects the delay characteristic t of the liquid 1 using the detection signal t.
Measure as SI) 1. ) and stored in the pig storage means 53.

次に、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定して
おく  (SF3)。
Next, measure the surface wave propagation loss α per unit length (SF3).

次に、Z方向移動量設定手段51によりZ軸移動手段6
をΔh力方向移動させる(SF3)。これによりセンイ
ノ゛2は、U3成分の方向に移動されることとなり、前
記遅延特性が変化する。
Next, the Z-direction movement amount setting means 51 sets the Z-axis movement means 6.
is moved in the force direction by Δh (SF3). As a result, the sensor 2 is moved in the direction of the U3 component, and the delay characteristic changes.

ここで、センサ2はZ軸移動手段6により高精度の移動
制御を行なうことができるため、高精度な遅延特性の測
定を行なうことができる。
Here, since the movement of the sensor 2 can be controlled with high precision by the Z-axis moving means 6, the delay characteristic can be measured with high precision.

次に、センサ2により検出信号t2を測定する(SF3
)。
Next, the sensor 2 measures the detection signal t2 (SF3
).

そして、Δを算出手段54により検出信号t2および、
データ格納手段53に記憶された検出信号tiとの差Δ
t(遅延時間差)を演算する(SF3)  。
Then, the calculation means 54 calculates Δ as the detection signal t2 and
The difference Δ from the detection signal ti stored in the data storage means 53
Calculate t (delay time difference) (SF3).

次に、音速演算手段56により前記式(2)により液体
lの音速Vaを演算する( S l? 5 )。必要な
パラメータのうち、△tは前記Δを演算手段の演算出力
値を用い、Δhは、前記Z方向移動量−設定手段51の
値を用い、■、は、パラメータ記憶手段55に記憶され
ている値を用いる。
Next, the sonic velocity calculation means 56 calculates the sonic velocity Va of the liquid l using the above equation (2) (S l?5). Among the necessary parameters, △t uses the calculation output value of the calculation means for Δ, Δh uses the value of the Z-direction movement amount minus setting means 51, and ■ is stored in the parameter storage means 55. Use the value.

そして、この音速演算手段56で求められた液体の音速
Vaは、データ出力手段59に送出される。
The sonic velocity Va of the liquid determined by the sonic velocity calculating means 56 is sent to the data outputting means 59.

ここで求められた音速Vaを基に、体積弾性率演算手段
57では、前記式(3)により液体lの体積弾性率にを
演算する(SF3)。
Based on the sound velocity Va obtained here, the bulk elastic modulus calculating means 57 calculates the bulk elastic modulus of the liquid 1 using the above equation (3) (SF3).

次に、粘度演算手段58では、前記式[11により液体
lの粘度ηを演算する(SF3)。
Next, the viscosity calculation means 58 calculates the viscosity η of the liquid l using the above equation [11] (SF3).

そして、既に単位長さあたりの表面波の伝搬損失α、お
よび前記液体の体積弾性率Kが得られているので式(1
)における右辺第2項のU3成分による損失が正確に求
められることになり、粘度ηを高精度に求めることがで
きる。この粘度nは 9 データ出力手段59に送出される。
Since the propagation loss α of the surface wave per unit length and the bulk modulus K of the liquid have already been obtained, the equation (1
), the loss due to the U3 component of the second term on the right side can be accurately determined, and the viscosity η can be determined with high precision. This viscosity n is sent to the data output means 59.

データ出力手段59は、前記検出信号tの測定波形と、
音速演算手段56から送出される音速Vaと、粘度演算
手段58から送出される粘度ηを表示部5bに出力する
The data output means 59 outputs a measured waveform of the detection signal t;
The sound velocity Va sent out from the sound speed calculation means 56 and the viscosity η sent out from the viscosity calculation means 58 are outputted to the display section 5b.

次に、第6図(a)、(b)は本装置の具体的な設置例
を示す図である。
Next, FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams showing a specific installation example of this device.

第6図(a)に示すのは液体1製造装置の一部を構成す
る貯槽60の正面断面図であり、この貯槽60に前記セ
ンサ2を設置した例である。
FIG. 6(a) is a front sectional view of a storage tank 60 that constitutes a part of the liquid 1 manufacturing apparatus, and is an example in which the sensor 2 is installed in this storage tank 60.

図において、61は底面に反射板3、上部位置にZ軸移
動手段6が設けられ、側部には液体l流入用の開口部6
2が設けられた収納筐体である。
In the figure, reference numeral 61 has a reflector 3 on the bottom, a Z-axis moving means 6 on the top, and an opening 6 on the side for inflowing the liquid.
This is a storage case in which 2 is provided.

また、Z軸移動手段6下部にはセンサ2が固定される。Further, the sensor 2 is fixed to the lower part of the Z-axis moving means 6.

第6図(b)に示すのは、液体1製造過程における送出
管71の平面断面図であり、中途位置に分岐路72を設
け、この分岐路72部分に前記センサ2及び反射板3を
設けたものである。センサ2は不図示のZ軸移動手段6
により上下方向に 0 移動自在である。
FIG. 6(b) is a plan cross-sectional view of the delivery pipe 71 in the process of manufacturing the liquid 1. A branch path 72 is provided at an intermediate position, and the sensor 2 and the reflector plate 3 are provided in this branch path 72 portion. It is something that The sensor 2 is a Z-axis moving means 6 (not shown)
It is freely movable in the vertical direction.

そして、これら具体的構成において、主要部(第1図)
であるセンサ2部分は1 cm2程度に形成されるもの
であるため、このセンサ2による検出に必要な液体の量
は2〜3 cm3程度あれば十分に行なうことができ、
センサ2およびセンサ2の周辺装置を小型化することが
でき、液体】の製造装置に容易に設置することができる
In these specific configurations, the main parts (Figure 1)
Since the sensor 2 portion is formed to be approximately 1 cm2, the amount of liquid required for detection by this sensor 2 is approximately 2 to 3 cm3.
The sensor 2 and the peripheral devices of the sensor 2 can be miniaturized, and can be easily installed in a liquid manufacturing apparatus.

尚、上述した実施例においてZ軸方向への移動はセンサ
2側で行なうようにしたが、他、反射板3をこのZ軸方
向に移動させるよう構成しかつセンサ2を固定する構成
としてもよく、この場合でも上述した実施例と同様の作
用効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the movement in the Z-axis direction was performed on the sensor 2 side, but it is also possible to configure the reflection plate 3 to move in the Z-axis direction and to fix the sensor 2. Even in this case, the same effects as those of the above-mentioned embodiment can be obtained.

次に、第7図(a)は、本発明の第2実施例を示す斜視
図である。
Next, FIG. 7(a) is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

この実施例において、上記第1の実施例と異なるのはセ
ンサであり、他の構成部は第1の実施例と同様であり説
明を省略する。
This embodiment differs from the first embodiment in the sensor, and the other components are the same as in the first embodiment, and their explanations will be omitted.

このセンサ22は、前記実施例と同様の圧電体基板2a
を用いる。この圧電体基板2a中央部分には送波電極2
cを設ける。さらに、送波電極2cの左右に2つの受波
電極2e、2fを各々設ける。受波電極2eは送波電極
2cから距離L 1離れて設け、受波電極2fは送波電
極2cから距離L2離れて設ける(但し、LL<L2)
This sensor 22 has a piezoelectric substrate 2a similar to that of the previous embodiment.
Use. A transmitting electrode 2 is provided at the center of the piezoelectric substrate 2a.
Provide c. Further, two receiving electrodes 2e and 2f are provided on the left and right sides of the transmitting electrode 2c, respectively. The receiving electrode 2e is provided at a distance L1 from the transmitting electrode 2c, and the receiving electrode 2f is provided at a distance L2 from the transmitting electrode 2c (LL<L2).
.

このようなセンサ22を用いることにより伝搬損失α(
a=α2−αl)を容易に得ることができる。
By using such a sensor 22, the propagation loss α(
a=α2−αl) can be easily obtained.

次に、第7図(b)は、本発明の第2実施例を示す斜視
図である。
Next, FIG. 7(b) is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

この実施例は前記第2の実施例の変形例である。This embodiment is a modification of the second embodiment.

このセンサ23は、前記実施例と同様の圧電体基板2a
を用いる。この圧電体基板2a端部には送波電極2gを
設ける。さらに、中央部分と他端部に2つの受波電極2
h、2iを各々設ける。受波電極2eは送波電極2cか
ら距離LL離れて設け、受波電極21は送波電極2cか
ら距離L2離れて設ける。
This sensor 23 has a piezoelectric substrate 2a similar to that of the previous embodiment.
Use. A wave transmitting electrode 2g is provided at the end of this piezoelectric substrate 2a. Furthermore, there are two receiving electrodes 2 at the center and at the other end.
h and 2i are provided respectively. The receiving electrode 2e is provided at a distance LL from the transmitting electrode 2c, and the receiving electrode 21 is provided at a distance L2 from the transmitting electrode 2c.

このようなセンサ23を用いることにより前述の実施例
同様、伝搬損失αを容易に得ることができるとともに、
いずれの受波電極2h、2iも送波電極2gから視て同
一方向に設けられた構成であるため、U、成分の超音波
のうち同一方向に放射されたものについて各々受波する
ことがら伝搬損失αの測定確度を向上することができる
ものである。
By using such a sensor 23, the propagation loss α can be easily obtained as in the above embodiment, and
Since both the receiving electrodes 2h and 2i are arranged in the same direction when viewed from the transmitting electrode 2g, the ultrasonic waves of the U and component components radiated in the same direction are each received and propagated. This makes it possible to improve the measurement accuracy of loss α.

本発明の具体的適用例としては、上述した各種液体の製
造装置の他、血液中のタンパク質等のモニタとして用い
ることができ、この場合であっても試料は極僅かで済む
ことから本発明の効果を有効に利用することができるも
のである。
As a specific application example of the present invention, in addition to the above-mentioned various liquid manufacturing devices, it can be used as a monitor of proteins in blood, etc. Even in this case, since only a small amount of sample is required, the present invention can be used. The effect can be used effectively.

(実測例] 次に、上記実施例を用いた実測例について示すl)便用
センサについて 使用センサ;第7図(a)のセンサ22センサ22の基
板2aの材質: 36°Y X  L I N b Os 。
(Actual measurement example) Next, an actual measurement example using the above embodiment will be shown l) Regarding the toilet sensor Sensor used: sensor 22 in Fig. 7(a) Material of substrate 2a of sensor 22: 36°Y X L I N bOs.

 3 Ll;5mm。3 Ll; 5mm.

L2+10mm。L2+10mm.

高周波発振器4aの周波数: 30M!(z 。Frequency of high frequency oscillator 4a: 30M! (z .

液体:グリセリン水溶液。Liquid: Glycerin aqueous solution.

液体量;4〜5 cc。Liquid amount: 4-5 cc.

2)音速の測定 前記(2)式により音速Vaを求める手順(第8図(a
)は、送波電極2cに入力する入力波形であり、第8図
(b)は、受波電極2eあるいは2fから出力される波
形で、かつZ方向移動手段6の移動前の波形、第8図(
c)は、同受波電極の波形であり、Z方向に移動させた
後の波形。) 1)Z軸移動手段6移動前の波形よりtlを得る。この
tlは、入力波および水中伝搬波応答1の先頭肩位置部
分を基に得る。
2) Measurement of sound velocity Procedure for determining the sound velocity Va using equation (2) above (Fig. 8(a)
) is the input waveform input to the wave transmitting electrode 2c, and FIG. figure(
c) is the waveform of the same wave receiving electrode after being moved in the Z direction. ) 1) Obtain tl from the waveform before the Z-axis moving means 6 moves. This tl is obtained based on the input wave and the leading shoulder position portion of the underwater propagation wave response 1.

2)Z軸移動手段6によりΔh移動(センサ2と反射板
3との間隔を移動前に比して1mm接近移動)させた後
に入力波および水中伝搬波応答2からt2を得る。
2) Obtain t2 from the input wave and the underwater propagation wave response 2 after moving by Δh (moving the distance between the sensor 2 and the reflecting plate 3 closer by 1 mm compared to before the movement) using the Z-axis moving means 6.

 4 3)入力波および表面波応答(移動前後、いずれでもよ
い)からTIを得る。
4 3) Obtain TI from the input wave and surface wave response (before and after movement, either is fine).

4)V、(表面波速度)をTIとL(送受波電極間の距
離)より求める。(V、 =L/T I )5)Δt=
tl−t2を求める。
4) Find V, (surface wave velocity) from TI and L (distance between transmitting and receiving electrodes). (V, =L/TI)5)Δt=
Find tl-t2.

6)Δt、Vs、Δhより前記(2)式を使って音速を
求める。
6) Find the speed of sound from Δt, Vs, and Δh using equation (2) above.

*測定結果 (備考:差は2%以内) ここで、水の音速(公称値)は23°〜27゜で150
0m/sであるから、本発明の測定法により従来法と同
等の測定精度を得ることができ、かつ従来法より簡単に
測定することができた。
*Measurement results (note: difference is within 2%) Here, the sound speed of water (nominal value) is 150 at 23° to 27°.
0 m/s, the measuring method of the present invention was able to obtain measurement accuracy equivalent to that of the conventional method, and was also able to perform measurement more easily than the conventional method.

尚、第9図に従来法および本発明による音速測定結果を
示した。
Incidentally, FIG. 9 shows the sound velocity measurement results according to the conventional method and the present invention.

3)液体粘度を得るための前提となる表面波の伝搬損失
αの測定 1)水及びグリセリン水溶液の公称値について2)36
” YX  LiNb0.基板のパワーテ規格化した粒
子速度成分 V + / JP = 0.171 X 10−”x 
J ωV 2/ f P = 0.304 x 10−
’x JωV 3 /f P = 0.107 X 1
0−’X Jω3)測定値と計算値との比較 上記値は前記式(1)における単位長さあたりの損失α
を示している。計算値は上記1)、2)に示される値を
使った。
3) Measurement of surface wave propagation loss α, which is a prerequisite for obtaining liquid viscosity 1) Regarding the nominal values of water and glycerin aqueous solution 2) 36
"YX LiNb0. Particle velocity component normalized to the power of the substrate V + / JP = 0.171 X 10-"x
J ωV 2/ f P = 0.304 x 10-
'x JωV 3 /f P = 0.107 X 1
0-'X Jω3) Comparison of measured value and calculated value
It shows. The calculated values used were those shown in 1) and 2) above.

このように測定値は計算値に高精度に接近した値のもの
が得られた。
In this way, the measured values were obtained that were close to the calculated values with high precision.

これにより、液体の粘度は前記式(1)を用いて1、(
lυ5cp (グリセリン溶液υ%)・・・基準値6、
7(I cp (グリセリン溶液50%)となる。この
ように、50%溶液の粘度は公称値6.05cpに比較
的よい一値を示している。
As a result, the viscosity of the liquid is 1, (
lυ5cp (glycerin solution υ%)...Reference value 6,
7 (I cp (glycerin solution 50%). Thus, the viscosity of the 50% solution shows a relatively good value at the nominal value of 6.05 cp.

そして、第10図には、粘度変化−伝搬損αの特性を示
したが本発明の方法によれば摂動解に極めて近い値を示
し粘度が正確に測定できた。
FIG. 10 shows the characteristic of viscosity change versus propagation loss α, and according to the method of the present invention, the value was very close to the perturbation solution, and the viscosity could be measured accurately.

[発明の効果J 請求項1記載の表面波による液体音速・粘度測定方法に
よれば、液体の音速および粘度を高精度に測定すること
ができる。
[Effect of the Invention J] According to the method for measuring liquid sound velocity and viscosity using surface waves according to claim 1, the sound velocity and viscosity of a liquid can be measured with high accuracy.

請求項2記載の表面波による液体音速・粘度測定装置に
よれば、液体の音速および粘度を1つのセンサで同時、
かつ実時間で測定することができる効果がある。
According to the liquid sound velocity/viscosity measurement device using surface waves according to claim 2, the sound velocity and viscosity of the liquid can be measured simultaneously with one sensor.
Moreover, it has the effect of being able to be measured in real time.

また、このセンサは小型化することができるため、適用
箇所のスペースを取らないとともに、測定に必要な液体
は補備かな量のみでよい。
Furthermore, since this sensor can be miniaturized, it does not take up much space at the location where it is applied, and only a supplementary amount of liquid is required for measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

 7 第1図は、本発明の表面波による液体音速・粘度測定装
置の第1実施例を示す概要図、第2図は、同装置のセン
サを示す斜視図、第3図は、圧電体基板に用いたY c
utのLiNbO5基板のX方向に伝搬する表面波のカ
ット面を変えた時の各変位の成分を示すグラフ、第4図
は、同装置の処理装置内部のブロック図、第5図は、本
発明の表面波による液体音速・粘度測定方法である上記
装置の動作を示すフローチャート、第6図(a)、(b
)は、各々同装置の具体的適用例を示す側断面図、及び
平面断面図、第7図(a)は本装置の第2実施例を示す
センサの斜視図、第7図(b)は同装置の第3実施例を
示すセンサの斜視図、第8図は、反射板移動前後の入出
力波形を示す図、第9図は、従来法および本発明による
音速測定値、第10図は、粘度変化−伝搬損αの特性表
である。 i・・・液体、2,22.23−・センサ、2 a ・
=圧電体基板、2C,2g−・・送波電極、2d、2e
。 2f、2h、2i・・・受波電極、3・・・反射板、4
・・・ 8 入力装置、4a・・・高周波発振器、41〕・・・クロ
ック発振器、4c・・・ミキサ、5・・・解析装置、5
a・・・処理装置、5b・・・表示部、6・・・Z軸移
動手段、6a・・・アーム、51・・・Z方向移動風設
定手段、52・・・データ入力手段、53・・・データ
格納手段、54・・・Δ七演算手段、55・・・パラメ
ータ記憶手段、56・・・音速演算手段、57・・・体
積弾性率演算手段、58・・・粘度演算手段、59・・
・データ出力手段、60・・・貯槽、61・・・収納筺
体、62・・・開口部、71・・−送出管、72・−・
分岐路。
7. Fig. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the liquid sound velocity/viscosity measuring device using surface waves of the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing a sensor of the device, and Fig. 3 is a piezoelectric substrate. Y c used for
A graph showing the components of each displacement when changing the cut plane of the surface wave propagating in the X direction of the LiNbO5 substrate of the U.T., FIG. 4 is a block diagram of the inside of the processing device of the same device, and FIG. A flowchart showing the operation of the above-mentioned apparatus, which is a liquid sound velocity/viscosity measurement method using surface waves, FIGS. 6(a) and 6(b)
) are a side sectional view and a plan sectional view showing a specific example of application of the device, FIG. 7(a) is a perspective view of a sensor showing a second embodiment of the device, and FIG. 7(b) is a perspective view of a sensor showing a second embodiment of the device. A perspective view of a sensor showing the third embodiment of the device, FIG. 8 is a diagram showing input and output waveforms before and after moving the reflector, FIG. 9 is a sound velocity measurement value according to the conventional method and the present invention, and FIG. , is a characteristic table of viscosity change-propagation loss α. i...liquid, 2,22.23--sensor, 2 a...
= Piezoelectric substrate, 2C, 2g-... Transmission electrode, 2d, 2e
. 2f, 2h, 2i... Receiving electrode, 3... Reflector, 4
... 8 input device, 4a... high frequency oscillator, 41]... clock oscillator, 4c... mixer, 5... analysis device, 5
a... Processing device, 5b... Display section, 6... Z-axis moving means, 6a... Arm, 51... Z-direction movement wind setting means, 52... Data input means, 53. . . . Data storage means, 54 . . . Δ7 calculation means, 55 . . . Parameter storage means, 56 .・・・
- Data output means, 60... storage tank, 61... storage casing, 62... opening, 71...- delivery pipe, 72...
Branch road.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被測定対象としての液体(1)中に設けられた表面
波の送・受波を行なうセンサ(2)および反射板(3)
を用い、該液体中での表面波の伝搬特性により液体の音
速及び粘度を測定する表面波による液体音速・粘度測定
方法であって、前記センサ及び反射板の間の距離を移動
させることによって得られる変化量Δに基づき、超音波
速度Va Va=√{4V_s^2(Δh)^2}/{V_s^2
(Δt)^2+4(Δh)^2}[m/s]但し、V_
s:表面波の速度、Δt:移動時に得られる遅延時間差
、Δh;移動量。 を求めた後、 この超音波速度Vaに基づき、下記式により液体の体積
弾性率κ Va=√κ/ρ を演算し、 この後、単位長さあたりの表面波の伝搬損失αを測定し
て求めた後、前記体積弾性率κを用いて下記式により液
体の粘度η α=20logexp[1/4P{√ρωη/2(V_
1^2+V_2^2)+ρV_s√(κ/ρV_s^2
−κ)V_3^2}]但し、P;非摂動時における単位
幅当りの パワーフロー、 ρ:液体の密度、 Vi(i=1、2、3);表面での粒子速度成分、 V_s;表面波の伝搬速度。 を演算することにより、液体の音速および粘度を測定す
ることを特徴とする表面波による液体音速・粘度測定方
法。 2、被測定対象としての液体(1)中に設けられ、基板
の深さ方向に対する放射成分が大きな材質により形成さ
れた圧電体基板(2a)と、該圧電体基板上に設けられ
液体中に超音波を放射する送波電極(2c、2g)と、
これを受波する受波電極(2d、2e、2f、2h、2
i)と、から成るセンサ(2)と、前記液体中に設けら
れ、該センサから放射される超音波を反射する反射板(
3)と、 前記センサ及び反射板の間の距離を移動させるZ軸移動
手段(6)と、 該Z軸移動手段を移動させることにより前記センサで検
出される液体の検出信号(t)の差から音速(Va)を
演算し、この結果から、液体の体積弾性率(κ)を演算
し、この液体の体積弾性率を用いて粘度(η)を演算す
る解析装置(5)と、 を具備したことを特徴とする表面波による液体音速・粘
度測定装置。
[Claims] 1. A sensor (2) for transmitting and receiving surface waves and a reflector (3) provided in a liquid (1) as an object to be measured.
A method for measuring the sound speed and viscosity of a liquid using a surface wave, which measures the sound speed and viscosity of a liquid based on the propagation characteristics of surface waves in the liquid, the method comprising: changing the sound speed and viscosity of a liquid by changing the distance between the sensor and the reflecting plate; Based on the quantity Δ, the ultrasonic velocity Va Va=√{4V_s^2(Δh)^2}/{V_s^2
(Δt)^2+4(Δh)^2} [m/s] However, V_
s: speed of surface wave, Δt: delay time difference obtained during movement, Δh: amount of movement. After determining the ultrasonic velocity Va, calculate the bulk elastic modulus of the liquid κ Va=√κ/ρ using the following formula, and then measure the surface wave propagation loss α per unit length. After determining the bulk elasticity modulus κ, the liquid viscosity η α=20logexp[1/4P{√ρωη/2(V_
1^2+V_2^2)+ρV_s√(κ/ρV_s^2
-κ)V_3^2}] where, P: power flow per unit width in unperturbed state, ρ: liquid density, Vi (i=1, 2, 3): particle velocity component at the surface, V_s: surface Wave propagation speed. A method for measuring the sound velocity and viscosity of a liquid using surface waves, which is characterized by measuring the sound velocity and viscosity of a liquid by calculating . 2. A piezoelectric substrate (2a) provided in a liquid (1) as an object to be measured and made of a material with a large radiation component in the depth direction of the substrate; Transmitting electrodes (2c, 2g) that emit ultrasonic waves;
Receiving electrodes (2d, 2e, 2f, 2h, 2
i); a reflecting plate (2) provided in the liquid and reflecting ultrasonic waves emitted from the sensor;
3); Z-axis moving means (6) for moving the distance between the sensor and the reflecting plate; and determining the sound velocity from the difference in the detection signal (t) of the liquid detected by the sensor by moving the Z-axis moving means. (Va), calculates the bulk modulus of elasticity (κ) of the liquid from this result, and calculates the viscosity (η) using the bulk modulus of the liquid; Liquid sound velocity and viscosity measurement device using surface waves.
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