JPS59128431A - 合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法 - Google Patents
合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法Info
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- JPS59128431A JPS59128431A JP397083A JP397083A JPS59128431A JP S59128431 A JPS59128431 A JP S59128431A JP 397083 A JP397083 A JP 397083A JP 397083 A JP397083 A JP 397083A JP S59128431 A JPS59128431 A JP S59128431A
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
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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】
本発明は測定周波数と温度の関数である複素動的弾性率
を合成波を用℃・て測定する測定方法に関する。
を合成波を用℃・て測定する測定方法に関する。
複素動的弾性率を決定するには種々の温度においてその
周波数依存性を測定する必要がある。
周波数依存性を測定する必要がある。
従来の複素動的弾性率の測定方法では、一定温度に保つ
よう制御されている恒温槽内にある被測定試料に正弦波
形の歪を印加し、その際の正弦的力を測定して、一つの
周波数についての複素動的弾性率を測定しγこ後、測定
周波数を順次変えて画定を繰返し、その各温度における
周波数依存性を測定し、その後更に恒温槽の温度を次の
温度に設定し、設定温度に達して定常状態になった後、
上述の測定を繰返してこの設定温度の周波数依存性を測
定し、この測定が終った後、次の温度に設定し、以下同
様の操作を繰返していた。
よう制御されている恒温槽内にある被測定試料に正弦波
形の歪を印加し、その際の正弦的力を測定して、一つの
周波数についての複素動的弾性率を測定しγこ後、測定
周波数を順次変えて画定を繰返し、その各温度における
周波数依存性を測定し、その後更に恒温槽の温度を次の
温度に設定し、設定温度に達して定常状態になった後、
上述の測定を繰返してこの設定温度の周波数依存性を測
定し、この測定が終った後、次の温度に設定し、以下同
様の操作を繰返していた。
しかしながら、このような従来の測定方法には多大の時
間と労力を畏していたばかりでな（、測定中に試料を一
定温度に保つ必要があり、その為恒温槽の温度制御には
高価な設備が必要であるとり・５種々′の欠点があった
。
間と労力を畏していたばかりでな（、測定中に試料を一
定温度に保つ必要があり、その為恒温槽の温度制御には
高価な設備が必要であるとり・５種々′の欠点があった
。
本発明は上記の種々の欠点を解消するものである。
本発明の目的は被測定材料に合成波歪を印加し、その合
成波歪と力を電気信号に変換した後、変換された電気信
号をフーリエ変換することにより、複数個の複素動的弾
性率を同時に測定する点にある。
成波歪と力を電気信号に変換した後、変換された電気信
号をフーリエ変換することにより、複数個の複素動的弾
性率を同時に測定する点にある。
爽に恒温槽の昇温中又は降温中にお℃・て、複素動的弾
性率の周波数依存性を測定可能にし、測定を容易にし高
価な恒温槽設備を４喪とすることを目的とする。
性率の周波数依存性を測定可能にし、測定を容易にし高
価な恒温槽設備を４喪とすることを目的とする。
以下本発明による合成波を用〜・た複素動的弾性率の測
定方法を実施例に従って詳細に説明する。
定方法を実施例に従って詳細に説明する。
第１図は本発明による測定方法を説明するための装置の
ブロック構成図を示す。
ブロック構成図を示す。
第１図に於いて、１は各種装置を載せ測定するだめの測
定装置台、２は歪検出器、３は機械的振動歪発生器、４
は被測定試料５を入れるための恒温槽、６は被測定試料
５に発生する力を電気信号に変換する力検出器、７は合
成波電気信号発生装置、８．９．１０は増幅器、１１は
合成波電気信号処理装置、１２は中央処理装置をそれぞ
れ示す。
定装置台、２は歪検出器、３は機械的振動歪発生器、４
は被測定試料５を入れるための恒温槽、６は被測定試料
５に発生する力を電気信号に変換する力検出器、７は合
成波電気信号発生装置、８．９．１０は増幅器、１１は
合成波電気信号処理装置、１２は中央処理装置をそれぞ
れ示す。
第２図は第１図に於ける測定装置台１、歪検出器２及び
機械的振動歪発生器３の断面図を示す。
機械的振動歪発生器３の断面図を示す。
第２図に於（・て、１３は試料長調節用ねじ１４により
測定装置台１上を移動する試料長調節用支持台である。
測定装置台１上を移動する試料長調節用支持台である。
１５は歪検出器２内に設けられた歪計、１６．１７は第
１のロッド１８を固定するだめの第１及び第２の支持バ
ネ、１９は被測定試料５を第１のロッド１８に接続する
ための第１のチャックである。２０は永久磁石、２１は
ムービングコイルである。
１のロッド１８を固定するだめの第１及び第２の支持バ
ネ、１９は被測定試料５を第１のロッド１８に接続する
ための第１のチャックである。２０は永久磁石、２１は
ムービングコイルである。
第６図は第１図に於げる力検出器６の断面図を示す。
第６図に於いて２２は被測定試料５と第２のロッド２３
を接続するための第２のチャック、２４は第２のロッド
２３を固定支持するだめの第６の支持バネをそれぞれ示
す。
を接続するための第２のチャック、２４は第２のロッド
２３を固定支持するだめの第６の支持バネをそれぞれ示
す。
上記本発明の装置に於いて動作過程を説明する、１）測
定準備 被測定試料５は機械的振動歪発生器３及び力検肯器６か
らそれぞれ出た第１及び第２のロッド１８．２３に第１
及び第２のチャック１９．２２を介して恒温槽４内に取
り付けられ、被測定試料５が設定測定温度に達したこと
を中央処理装置１２が検知すると自動的に測定が開始さ
れる、２）合成波電気信号の発生 合成波電気信号は第４図に示される合成波電気信号発生
装置Ｔにより発生する。第４図において合成波ｆ８（ｔ
）は次式で表わされる。
定準備 被測定試料５は機械的振動歪発生器３及び力検肯器６か
らそれぞれ出た第１及び第２のロッド１８．２３に第１
及び第２のチャック１９．２２を介して恒温槽４内に取
り付けられ、被測定試料５が設定測定温度に達したこと
を中央処理装置１２が検知すると自動的に測定が開始さ
れる、２）合成波電気信号の発生 合成波電気信号は第４図に示される合成波電気信号発生
装置Ｔにより発生する。第４図において合成波ｆ８（ｔ
）は次式で表わされる。
ｆｓ（ｔ）＝Σｆｎ（ｔ）
ｎ＝１
＝ΣＡｓ１ｎ （２ｎπｆｌｔ ）
−１
水晶発振器７１よりの基本周波数ｆ１の１周期を分周期
７２により２Ｍに等分割し、その小区間を△ｔとすると
、 △ｔ”” ｌ／２Ｍｆ、 従ってｆ８（ｔ）＝ΣＡ ｓｉｎ （２”ｙｒｆ１ｍハ
ｔ）と衣わさｎ＝１ れる。
７２により２Ｍに等分割し、その小区間を△ｔとすると
、 △ｔ”” ｌ／２Ｍｆ、 従ってｆ８（ｔ）＝ΣＡ ｓｉｎ （２”ｙｒｆ１ｍハ
ｔ）と衣わさｎ＝１ れる。
ここでｍ＝１．２，３．・・・７の値を予め計算してお
き、Ｃ，Ｐ、Ｕ ７３の制御により、分周期７２の出力
をインターフェース７４に人力し、ディジタル化して記
憶装置ＣＰ−ＲＯＭ ）に記憶させておぎ、中央処理装
置１２かものパルスにより、ｍ ＝ １から２Ｍまでの
ｊ瞳に読み出し、Ｄ／え（ディジタル−アナログ）変換
器７６を通すと、基本周波数ｆ１の１周期分の合成波電
気信号ｆｓ（ｔ）が発生する。
き、Ｃ，Ｐ、Ｕ ７３の制御により、分周期７２の出力
をインターフェース７４に人力し、ディジタル化して記
憶装置ＣＰ−ＲＯＭ ）に記憶させておぎ、中央処理装
置１２かものパルスにより、ｍ ＝ １から２Ｍまでの
ｊ瞳に読み出し、Ｄ／え（ディジタル−アナログ）変換
器７６を通すと、基本周波数ｆ１の１周期分の合成波電
気信号ｆｓ（ｔ）が発生する。
一方、基本周波数ｆコ以外の周波数は基本周波数ｆ１の
整数倍になっているので、基本周波数ｆ１の１周期分の
中に他の周波数成分も完全な形で現われる。従う・てｍ
−２Ｍ迄読んだ後、再びｍ ＝ ’ｌに戻って繰り返え
ｊごとにより連続した合成波電気信号が得られる。
整数倍になっているので、基本周波数ｆ１の１周期分の
中に他の周波数成分も完全な形で現われる。従う・てｍ
−２Ｍ迄読んだ後、再びｍ ＝ ’ｌに戻って繰り返え
ｊごとにより連続した合成波電気信号が得られる。
２）測定
第１図において、中央処理装置１２かものパルスにより
、合成波電気信号発生装置７から上記の合成波電気信号
ｒ、、（ｔ）が発生され、第１の増幅器８を経て機械的
振動歪発生器３のムービングコイル２１に送られ、発生
した機械的振動歪が被測定試料５に与えられる。この機
械的振動歪は歪検出器２により歪の合成波電気信号１ｄ
に変換される。
、合成波電気信号発生装置７から上記の合成波電気信号
ｒ、、（ｔ）が発生され、第１の増幅器８を経て機械的
振動歪発生器３のムービングコイル２１に送られ、発生
した機械的振動歪が被測定試料５に与えられる。この機
械的振動歪は歪検出器２により歪の合成波電気信号１ｄ
に変換される。
一方、第６図に示される力検出器６１１１１１の第２の
ロッド２３に発生する力は力検出器６により同様に力の
合成波電気信号ｆ、に変換される。
ロッド２３に発生する力は力検出器６により同様に力の
合成波電気信号ｆ、に変換される。
このように測定された歪の合成波電気信号１．及び力の
合成波電気信号１ｆは第１図に示されるようにそれぞれ
第２の増幅器９及び第６の増幅器１０を経て合成波電気
信号処理装置１１に送られる。
合成波電気信号１ｆは第１図に示されるようにそれぞれ
第２の増幅器９及び第６の増幅器１０を経て合成波電気
信号処理装置１１に送られる。
第５図は第１図に示される合成波電気信号処理装置１１
のブロック構成図を示す。第５図に於いて上記型の合成
波電気信号ｉ６及び力の合成波電気信号ｔ１はそれぞれ
／ｌ）変換器１１１，１１２と同期してディジタル化さ
れラッチ回路１１３゜１１４を経てＣ，Ｐ、Ｕ ｉ ｉ
５より制御される入出力制御装置１１６に送られ、更
に中央処理装置１２送られる。
のブロック構成図を示す。第５図に於いて上記型の合成
波電気信号ｉ６及び力の合成波電気信号ｔ１はそれぞれ
／ｌ）変換器１１１，１１２と同期してディジタル化さ
れラッチ回路１１３゜１１４を経てＣ，Ｐ、Ｕ ｉ ｉ
５より制御される入出力制御装置１１６に送られ、更
に中央処理装置１２送られる。
第６図は第１図に示される中央処理装置１２のブロック
構成図を示す。第６図比おいて、１２１は入出力インタ
ーフェース、１２２はＣ０Ｐ、Ｕ、１２３はＰ−ＲｏＭ
、１２４は記憶装置ＲＡＭ、１２５はインターフェース
１２６を介してｃ、ｐ、ｔ＋ １２２に接続され、入力
をインプットするキイーボード、１２７はインターフェ
ース１２８を介してＣ，Ｐ、’Ｕ １２２に接続され、
情報を表示するＣ）ｔＴ、又はブロック、１２９はイン
ターフェース１３０を介してＣ１Ｐ、ＴＥ１０１に接続
されている大容量記憶装置をそれぞれ示す。上記構成の
中央処理装置１２において、合成波電気信号処理装置１
１より送られて米た歪及び力に関するディジタル信号は
それぞれ記憶装置ＲＡＭ ｌ ２４に記憶される。
構成図を示す。第６図比おいて、１２１は入出力インタ
ーフェース、１２２はＣ０Ｐ、Ｕ、１２３はＰ−ＲｏＭ
、１２４は記憶装置ＲＡＭ、１２５はインターフェース
１２６を介してｃ、ｐ、ｔ＋ １２２に接続され、入力
をインプットするキイーボード、１２７はインターフェ
ース１２８を介してＣ，Ｐ、’Ｕ １２２に接続され、
情報を表示するＣ）ｔＴ、又はブロック、１２９はイン
ターフェース１３０を介してＣ１Ｐ、ＴＥ１０１に接続
されている大容量記憶装置をそれぞれ示す。上記構成の
中央処理装置１２において、合成波電気信号処理装置１
１より送られて米た歪及び力に関するディジタル信号は
それぞれ記憶装置ＲＡＭ ｌ ２４に記憶される。
このようにしてｍ ＝ １から順次ｍ、＝２７までの力
と庄に関するデータがそれぞれ記憶装置ＲＡＭ１２４に
記憶される。
と庄に関するデータがそれぞれ記憶装置ＲＡＭ１２４に
記憶される。
４）複素動的弾性率の計算
上記第１図〜第６図の構成において、基本周波数ｆｌの
１周期分のデータが記憶された後、中央処理装置１２に
より、高速フーリエ変換手法を用いて、合成波の合成周
波数成分の複素動的弾性率を計算する。この処理のため
にデータ数を２Ｍにしておくと便利である。またこのた
めにＮ＜Ｍ／２という条件が必要となる。ここでＮは正
の整数を衣わ丁、こうして計算された設定温度における
２Ｎ個の複素動的弾性率Ｅ１．Ｅ２．・・・ＥＮは記憶
装置に記憶され、次の測定温度を設定゛し、次の測定を
持つ。
１周期分のデータが記憶された後、中央処理装置１２に
より、高速フーリエ変換手法を用いて、合成波の合成周
波数成分の複素動的弾性率を計算する。この処理のため
にデータ数を２Ｍにしておくと便利である。またこのた
めにＮ＜Ｍ／２という条件が必要となる。ここでＮは正
の整数を衣わ丁、こうして計算された設定温度における
２Ｎ個の複素動的弾性率Ｅ１．Ｅ２．・・・ＥＮは記憶
装置に記憶され、次の測定温度を設定゛し、次の測定を
持つ。
必要な温度範囲の測定が全て終るとき、この温度範囲の
各種温度における各種周波数の複素動的弾性率Ｅｌ 、
Ｅ２ 、・・・ＥＮが記憶されている。これらのデー
タは必要に応じて解析され、出力される、このように測
定された歪と力の二つの合成波電気信号をそれぞれフー
リエ変換し、得られた歪と力の複数個の周波数に対応す
る複素数値Ｓｌ＋８２＋８３＋・・・翰及びＦ□、Ｆ２
．Ｆ３．・・・ＦＮより複数個の周波数の複素動的弾性
率Ｅ１＝ ｋＦｌ／Ｓ１、Ｅ２＝ｋＦ２／ｓ２、Ｅ３
＝ ｋｐ３／ｓ３１ ・ＥＮ＝ ｋＦ７／ｓＮヲｌＵ時
に求メル。
各種温度における各種周波数の複素動的弾性率Ｅｌ 、
Ｅ２ 、・・・ＥＮが記憶されている。これらのデー
タは必要に応じて解析され、出力される、このように測
定された歪と力の二つの合成波電気信号をそれぞれフー
リエ変換し、得られた歪と力の複数個の周波数に対応す
る複素数値Ｓｌ＋８２＋８３＋・・・翰及びＦ□、Ｆ２
．Ｆ３．・・・ＦＮより複数個の周波数の複素動的弾性
率Ｅ１＝ ｋＦｌ／Ｓ１、Ｅ２＝ｋＦ２／ｓ２、Ｅ３
＝ ｋｐ３／ｓ３１ ・ＥＮ＝ ｋＦ７／ｓＮヲｌＵ時
に求メル。
以上説明した如く、本発明にょる複素動的弾性率の測定
方法は合成波信号を用いることにより、複数個の複素動
的弾性率を同時に測定することが出来、さらに合成周波
数を基本周波数の整数倍′にしであるので、基本危１波
数の１周期分のデータだけで複数個の複素動的弾性率を
求めることができると（・う優れ定効果を有する。
方法は合成波信号を用いることにより、複数個の複素動
的弾性率を同時に測定することが出来、さらに合成周波
数を基本周波数の整数倍′にしであるので、基本危１波
数の１周期分のデータだけで複数個の複素動的弾性率を
求めることができると（・う優れ定効果を有する。
例えば基本周波数ｆ１か１０Ｈｚの場合０．１秒で測定
は完了することができる。また合成波は基本周波数ｆ１
の１周期分の繰返しになっているのでｍ ＝ ｉからｍ
−２Ｍ までデータを取り込んだ後ｍ＝２Ｍ＋１番目の
データｅｍ＝１のデータに加算しｍ＝２Ｍ＋２のデータ
をｍ ＝ ２のデータに加算して行くと、データを平均
し、測定精度を高くすることができる。
は完了することができる。また合成波は基本周波数ｆ１
の１周期分の繰返しになっているのでｍ ＝ ｉからｍ
−２Ｍ までデータを取り込んだ後ｍ＝２Ｍ＋１番目の
データｅｍ＝１のデータに加算しｍ＝２Ｍ＋２のデータ
をｍ ＝ ２のデータに加算して行くと、データを平均
し、測定精度を高くすることができる。
また一般に複素動的弾性率の周波数依存性は対数周波数
目盛に対して評価されるので合成波の周波数比２ｎ−１
にしておくことにより対数周波数目盛に対して等間隔に
なるわけで測定データを有効に活用することが出来る。
目盛に対して評価されるので合成波の周波数比２ｎ−１
にしておくことにより対数周波数目盛に対して等間隔に
なるわけで測定データを有効に活用することが出来る。
第１図は本発明による測定力−法を説明するためのブロ
ック構成図、第２図は第１図に示される測定装置台、歪
検出器及び機械的振動歪発生器の断面図、第６図は第１
図と示される力検出器の断面図、第４図は第１図に示さ
れる合成波電気信号発生装置のブロック構成図、第５図
は第１図に示される合成波電気信号処理装置のゾロツク
構成図、第６図は第１図に示される中央処理装置のブロ
ック構成図である。 ２・・・・・歪検出器 ３・・・・・・機械的振動歪発
生器４・・・・・恒温槽 ５・・・・・・被測定材料
６・・・・・・力検出器 ７・・・・・・合成波電気信
号発生装置 ８．９．１０、・・・・増幅器 １１・・
・・・合成波電気信号処理装置１２・・・・・中央処理
装置 代理人浅村 皓 外４名
ック構成図、第２図は第１図に示される測定装置台、歪
検出器及び機械的振動歪発生器の断面図、第６図は第１
図と示される力検出器の断面図、第４図は第１図に示さ
れる合成波電気信号発生装置のブロック構成図、第５図
は第１図に示される合成波電気信号処理装置のゾロツク
構成図、第６図は第１図に示される中央処理装置のブロ
ック構成図である。 ２・・・・・歪検出器 ３・・・・・・機械的振動歪発
生器４・・・・・恒温槽 ５・・・・・・被測定材料
６・・・・・・力検出器 ７・・・・・・合成波電気信
号発生装置 ８．９．１０、・・・・増幅器 １１・・
・・・合成波電気信号処理装置１２・・・・・中央処理
装置 代理人浅村 皓 外４名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 イ 基本周波数ｆ１に対し２ｎ−１（ｎ ＝ １．２．
−Ｎ）倍の周波数の正弦波で１１ ｆ２ ｒ ｆ３ ＋
・・・ｆＮを合成した合成波の電気信号を発生する段
階；口 該合成波の電気信号を電気−歪変換器により機
械的振動に変換する段階、 ハ 被測定試料の一端に該機械的振動を歪として印加す
ると共に歪−電気変換器により該印加された歪を電気信
号に変換して第１の電気出力信号を得る段階、 二 該被測定試料の他端に発生する力をカー電気変換器
により電気信号に変換して第２の電気出力信号を得る段
階、 ホ 前記第１の電気出力信号及び前記第２の電気出力信
号ンそれぞれフエーリエ変換し、得られた歪及び力の被
数個の周波数ｆ１． ｆ２パ°°ｆＮＫ対応ｊるそれぞ
れの複素数値Ｓ １ ＋ ８２・”’ ＳＮ及びＦｌ、
Ｆ・２．・・・ＦＮより所望の複素動的弾性率Ｅｌ ＝
ｋｐユ／８１ 、Ｅ２ ”” ｋＦ２／Ｓ２ ＋・・・
ＥＮ〒ｋＦ□Ｎ””Ｎを同時に求める段階、 より成る合成波を用（・た複素動的弾性率の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP397083A JPS59128431A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP397083A JPS59128431A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128431A true JPS59128431A (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0248053B2 JPH0248053B2 (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=11571925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP397083A Granted JPS59128431A (ja) | 1983-01-13 | 1983-01-13 | 合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128431A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH055684A (ja) * | 1990-10-11 | 1993-01-14 | Seiko Instr Inc | 熱機械的分析装置 |
| JP2002365206A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Shimadzu Corp | 粘弾性材料の試験方法および試験装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55156835A (en) * | 1979-05-24 | 1980-12-06 | Iwamoto Seisakusho:Kk | Measuring device for viscoelasticity |
-
1983
- 1983-01-13 JP JP397083A patent/JPS59128431A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55156835A (en) * | 1979-05-24 | 1980-12-06 | Iwamoto Seisakusho:Kk | Measuring device for viscoelasticity |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH055684A (ja) * | 1990-10-11 | 1993-01-14 | Seiko Instr Inc | 熱機械的分析装置 |
| JP2002365206A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Shimadzu Corp | 粘弾性材料の試験方法および試験装置 |
| JP4692705B2 (ja) * | 2001-06-12 | 2011-06-01 | 株式会社島津製作所 | 粘弾性材料の試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248053B2 (ja) | 1990-10-23 |
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