JPS58502022A - 液体の表面張力の測定及び／又は監視方法 - Google Patents

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】 液体の表面張力の測定及び／又は監視方法技術分野 本発明は液体の表面張力の測定及び／又は監視方法に係り、定常毛管波を既知周 波数の振動発生器により該液体の表面に発生させ光学的に評価する。

背景技術 多くの有機物質の表面張力は水に熔けたときは減少する。このことは、例えばア ルコール、を機酸及びその塩に当てはまる。か＼る物質は少量であっても表面張 力に及ぼす影響により、明瞭に認め得る。それ故に、表面張力を測定することに より、液体中に成る物質の存在すること及びその量を決定することができる。

液体の表面張力の測定にはなかんずく毛管波性が周知である（参照、ミュラープ イエ（Ｍｕｌｌｅｒ−Ｐｏｕｉｌｌｅｔ）　＋　Ｌｅｈｒ　ｂｕｃｈ　ｄｅｒＰ ｈｙｓｉｋ、νｏ１．ＩＩＩ　／　Ｉ　、　ｐ　、５４８〜５５１　）　、この 周知の方法においては、既知の振動周期の音さは２個の尖った先端を有し、これ は液体中に浸漬され液体の表面上に波を発生させるために使用され、これらの波 は相互に干渉し顕著な定常波を発生する。それらの波長は、長い焦点距りをもっ た顕微鏡によって決定することができる。

既知の周波数及び波長を用いて、表面張力は、毛管波の理論から展開された次の 公式を使用して計算できる：σ−表面張力　ρ＝密度 シー振動周波数　ｇ−重力の加速度 λ＝波長 この周知の方法の顕著に不利な点は顕微鏡による定常毛管波の複雑な光学的評価 にある。　特表昭５８−５０２（Ｊ２２　（２）よって本発明は、か＼る不利を 回避しながら冒頭に述べた方法において、特に操作単純であり、かつ同時に液体 の表面張力を自動監視するのに適した方法を提供するにある。

発明の開示 この目的は本発明によれば次の諸特徴により達成された；ａ）液体の表面の円形 領域を振動発生器により中心的に又は円周的に励振する。

ｂ）かくして発生した毛管波の波長又は励振された円形表面領域の半径を円形定 常毛管波の系が発生するまで変更する。

Ｃ）円形定常毛管波の発生は液体表面上で反射される光放射強度を測定すること により決定される。

測定のため使用される液体の表面の円形領域の中心的又は円周的励振（便宜上、 円形壁をもった測定容器において）の結果、成る毛管波の波長において円形定常 波の系を発生する。これらは円形測定容器の半径が該半波長の整数倍のときに発 生する。

これらの円形定常毛管波の発生は、本発明によれば、液体表面で反射される光放 射の強度を監視するという単純な方法で決定することができる。該円形定常毛管 波が発生する周波数において、鋭いピークと定義される最少値が反射された光放 射の強度の中に生ずる。

これは、液体の表面張力が所定の最初の即ち理論値から又は測定装置の事前の校 正の後で任意の変動があったかを監視するが、又は該表面張力の量的測定を行う ことを可能とする。

本発明に係る方法の顕著な利点は、液体の表面張力の測定及び／又は監視には、 表面の様子の顕微鏡による複雑な光学的評価を何等必要としない点である。それ 故、本発明に係る方法は、遠隔測定又は遠隔監視に好適であるとともに、多くの 応用に対して測り知れない利点を有する。

本発明に係る方法の応用の一分野は、環境保護に関連する水の純度の監視である 。

４）う１つの応用分野は、オフセット印刷の給温手段におけるアルコール含有量 の制御である。

本発明により定常毛管波を達成するために、発生した波の波長を、振動発生器の 周波数を変更することにより、励振された円形表面領域を一定に保ったま＼変更 することができる。

定常毛管波を発生するもう１つの可能性は、振動発生器の周波数を一定に保った ま＼励振円形表面領域の半径を変更することである。これは、例えば円錐形測定 容器の充填レベルを変更することにより達成することができる。

図面の簡単な説明 第１図は円形断面を有する測定容器中の液体サンプルの中心に振動発生器を浸漬 し、中心的に発生せしめた定常波を示す図、第２図は特定周波数において定常毛 管波の発生した場合のＦｉｇ　ｌの平面図、第３図は波面の光学的測定系を示す 路線図、第４図は表面振動が中心的ではなく水平方向に設置した発生器により円 周的に発生した場合の路線図、第５図は第１図において振動周波数を変えたとき の周波数と反射強度の関係を示す線図、第６図は校正曲線を示す図 （１）は円形測定容器、（２）は液体サンプル、（３）は振動発生器、（５）は 表面、（６）は光源、＋７１．　＋８１は光学系、（９）はセンサである。

発明を実施するための最良の形態 本発明を以下添付図面によりこれを一層詳細に説明する。

第１図において、（１）は円形断面の測定容器、（２）は液体サンプル１、（３ ）はその中心に浸漬する振動発生器である。この振動発生器（３）は図示せざる 可変振動装置により鉛直方向振動（矢印（４））を発生する。振動発生器（３） の特定周波数において、円形定常毛管波が液体サンプル（２）の表面（５）に発 生する（第２図）。

光源（６）からの光線ビーム（Ｌ）を光学系（７）を介して液体サンプル（２） の表面（５）に放射する（光放射は数個の波列の範囲をカバーする）表面で反射 した光線ビーム（Ｌ′）は光学系（８）を介してセンサ（９）に達し、これによ り反射光の強度をヘリ定する（第３図参照）。

もし振動発生器（３）の周波数ｆを変更してセンサ（９）の受ける反射光強度Ｕ を変化させるときは、特定周波数ｆ＋、ｆ２・・・・・・において、鋭いピーク として最少強度が決定される（第５図）。これらの周波数において、円形定常毛 管波光が液体サンプル（２）の表面（５）に存在する（この際、測定容器（１） の半径はそれぞれの場合、半波長即ち、定常波の節の線（Ｋｎｏｔｅｎ　ｌ　１ ｎｉｅ）の間隔の整数倍となる）。

第４図は表面振動が中心的にではなく、水平方向（矢印０θ））に置かれた振動 発生器（３）により円周的に（円形測定容器（１）の円周上で）発生される。

表面張力の監視には、円形定常毛管波系の発生する周波数（所定の最初の又は理 論上の値）からの任意の偏差を決定するだけで充分である。

なお、表面張力の量的測定のためには、測定装置の校正が必要である。定常毛管 波の発生する周波数ｆと各表面張力σの間の関係を決定するためには、定常毛管 波の発生する周波数及び波長を、表面張力の異なる数個の液体サンプルについて 決定しかつこれから表面張力が上述の式に従って計算される。

このようにして第６図示の校正曲線がつくられる。これらは２■の半径の円形測 定容器の密度ρ−１の液体に応用される。表面張力σは縦軸にｍ　Ｎ　／　ｍで 、周波数ｆは横軸にＨ２でプロットしｔである。ｎは測定容器の中の円形定常波 の数である。

定常毛管波の発生する際の波長の決定は（校正のために）、周知の容器直径内に 発生する節の線又は波のピークを勘定するか、あるいは数個の波列を顕微鏡的に 評価することによってできる。

更に以下に実際の例を示す： １、第５図の場合において、測定容器は半径２ｃｍの円形断面をもったものとす る。テスト中の液体は密度ρ−１、表面張カーフ０ｍ　Ｎ　／　ｍをもつ、観測 されるべき最少値は次の周波数において発生する： ２４．５．３２．５．４１．５．５１．６２．７３．８５．９８．１１１．１２ ５．１３９．１５４゜７０Ｈｚ０ ２、密度ρ−１、表面張カーフ０ｍＮ／ｍの液体においては、λ−０，５ｃｍ、 かくしてλ／２は０．２５Ｃｍとなる。表面半径ｒ　＝　２ｃｍの円錐形容器に おいては、λ／２の節の線間隔をもった８１１１ｊの円形定常波がこの周波数で 発生する。表面半径におけるλ／２又はλ／２の整数倍だけの増減（円錐測定容 器の充填レヘルの変更による）に対し円形定常波は再び観測される。このように しζλが知られる。振動発生器の一定周波数は予め定められている。このように して表面張力は計算することができる。

〕噸−一 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．液体の表面張力の測定及び／又は監視方法であって、既知周波数の振動発生 器により液体の表面上に定當毛管波を発生させ、かつ光学的に評価する方法にお いて、 ａ）該液体の円形領域を該振動発生器により中心的に又は円周的に励振し、 ｂ）かくして発生した毛管波の波長又は該励振された円形表面領域の半径を、円 形定當毛管波の系が発生するまで変更し、Ｃ）円形定當毛管波の該発生を該液体 の表面からの反射光の強度を測定することにより決定する ことを特徴とする液体の表面張力の測定及び／又は監視方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の液体の表面張力のＩＩ＋定及び／又は監視方法 において、発生した毛管波の波長を、該励振された円形表面領域を一定に保持し ながら、振動発生器の周波数を変更することにより変更することを特徴とする液 体の表面張力の測定及び／又は監視方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の液体の表面張力の測定及び／又は監視方法にお いて、該励振された円形表面領域の半径を、該振動発生器の周波数を一定に保持 しながら、変更することを特徴とする液体の表面張力の測定及び／又は監視方法 。 ４、特許請求の範囲第３項記載の液体の表面張力の測定及び／又は監視方法にお いて、該励振された円形表面領域の半径の変更が、円錐形容器の充填レヘルを変 更により達成されることを特徴とする液体の表面張力の測定及び／又は監視方法 。 ５、特許請求の範囲第１項記載の液体の表面張力の測定及び／又は監視方法にお いて、光放射が同時に数個の波列の範囲を覆う　。 ことを特徴とする液体の表面張力の測定及び／又は監視方法。 ６、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の液体の表面張力の測定及び／又は監 視方法において、」り定及び／又は監視装置の枝上のために、該定當毛管波の発 生する周波数と、それぞれの表面張力の関係が、異なる表面張力をもった数個の 液体サンプルに対し、定富毛管波が発生する周波数及び波長が各場合において決 定されそしてこれから表面張力が計算されるように決定されることを特徴とする 液体の表面張力の測定及び／又は監視方法。 ７、特許請求の範囲第１項記載の液体の表面張力の」り定及び／又は監視方法に おいて、水の純度の監視への応用を特徴とする液体の表面張力の測定及び／又は 監視方法。 ８、特許請求の範囲第１項記載の液体の表面張力の４１定及び／又は監視方法に おいて、オフセット印刷の湿潤手段におけるアルコール含有量の監視への応用を 特徴とする液体の表面張力の」り定及び／又は監視方法。