JPS59221639A - 粘度計 - Google Patents
粘度計Info
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- JPS59221639A JPS59221639A JP9670083A JP9670083A JPS59221639A JP S59221639 A JPS59221639 A JP S59221639A JP 9670083 A JP9670083 A JP 9670083A JP 9670083 A JP9670083 A JP 9670083A JP S59221639 A JPS59221639 A JP S59221639A
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- Japan
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- fluid
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring 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】
（イ）発明の目的
本発明は運動片型の粘度計、すなわち検知子である運動
片を支持機構を介さずに浮揚・運動させる粘度計に関す
るものである。
片を支持機構を介さずに浮揚・運動させる粘度計に関す
るものである。
運動片型の粘度計では検知子である運動片の一部分また
は全体が被測定流体中に埋没して運動する。この運動片
は被測定流体からその粘弾性特性に応じた粘弾性力を受
ける。一般には運動片に加わる力と運動片の変位との関
係から流体の粘性や粘弾性が測定される。
は全体が被測定流体中に埋没して運動する。この運動片
は被測定流体からその粘弾性特性に応じた粘弾性力を受
ける。一般には運動片に加わる力と運動片の変位との関
係から流体の粘性や粘弾性が測定される。
従来より検知子である運動片を支持するための機構とし
ては、ばねやピボツト軸や摺動型軸受が用いられている
。ゲル状の高粘弾性の物質では運動片を被測定物中に圧
入することもある。
ては、ばねやピボツト軸や摺動型軸受が用いられている
。ゲル状の高粘弾性の物質では運動片を被測定物中に圧
入することもある。
しかしばねやピボツト軸や摺動型軸受の場合には、機械
的構造が複雑となり、運動片も小型化が困難である。ま
た圧入する場合には、測定中に運動片が偏位して容器と
接触しやすい。
的構造が複雑となり、運動片も小型化が困難である。ま
た圧入する場合には、測定中に運動片が偏位して容器と
接触しやすい。
本発明の目的はこれらの重大な欠点を克服したもので、
本発明は次のような効果・利点を有する。
本発明は次のような効果・利点を有する。
（１） 検知子の機械的支持機構がない。したがつて極
く微小な検知子が使用可能で、機構の調整の手間が不要
である。試料容器とともに検知子もデイスポーザブル化
でき、試料の交換が容易で、残留試料による汚染がない
。支持機構に起因する故障がなく耐久性がある。
く微小な検知子が使用可能で、機構の調整の手間が不要
である。試料容器とともに検知子もデイスポーザブル化
でき、試料の交換が容易で、残留試料による汚染がない
。支持機構に起因する故障がなく耐久性がある。
（２） 微少な検知子が使用できる。したがつて高い周
波数まで検知子たる運動片の質量の影響による誤差が少
く、入力信号への追随もよく、さらに微量の試料が測定
可能である。
波数まで検知子たる運動片の質量の影響による誤差が少
く、入力信号への追随もよく、さらに微量の試料が測定
可能である。
（３） また運動片が容器と接触せず支持機構の影響も
うけない。したがつて低い粘弾性の試料でも測定の誤差
が少い。
うけない。したがつて低い粘弾性の試料でも測定の誤差
が少い。
（ロ）発明の構成
すなわち本発明に係る粘度計あるいは粘弾性計またはレ
オメーターは検知子運動片に作用する力とその変位との
関係から流体の粘性または粘弾性を測定するに際し、被
測定流体に接触する磁性体の運動片の位置を検出して、
サーボ機構により磁性体運動片に作用する電磁石からの
磁力を制御して、目標として設定した入力信号に追随し
て運動片を無支持で浮揚・運動させることを特徴として
いる。
オメーターは検知子運動片に作用する力とその変位との
関係から流体の粘性または粘弾性を測定するに際し、被
測定流体に接触する磁性体の運動片の位置を検出して、
サーボ機構により磁性体運動片に作用する電磁石からの
磁力を制御して、目標として設定した入力信号に追随し
て運動片を無支持で浮揚・運動させることを特徴として
いる。
以下、本発明に係る一実施例について図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
ら詳細に説明する。
第１図は装置主要部の説明図である。磁極１，２は円柱
体の一端が円錐台状に細くなつたものでコイル３，４が
円柱の部分に巻かれて上下に向かいあう２つの磁極を構
成する。
体の一端が円錐台状に細くなつたものでコイル３，４が
円柱の部分に巻かれて上下に向かいあう２つの磁極を構
成する。
両磁極に挟まれて試料５および磁性体運動片６例えば微
小な鉄球を容れる試料容器７例えば合成樹脂製の透明箱
型容器が置かれている。
小な鉄球を容れる試料容器７例えば合成樹脂製の透明箱
型容器が置かれている。
変位測定装置９例えば光学的変位追跡装置は光源８例え
ば白熱電球からの光により作られた球の像をとらえその
変位量を検知する働きをする。
ば白熱電球からの光により作られた球の像をとらえその
変位量を検知する働きをする。
第２図は装置の回路構成である。コイル３，４へは例え
ば直流電力増幅器１７，１８により電流が供給される。
ば直流電力増幅器１７，１８により電流が供給される。
鉄球に加わる磁力は端子１１，１３の電位により調節さ
れる。磁極１，２は例えば軟鉄のような強磁性体ででき
ていて電流を断つたときの残留磁気の小さなものが望ま
しい。
れる。磁極１，２は例えば軟鉄のような強磁性体ででき
ていて電流を断つたときの残留磁気の小さなものが望ま
しい。
磁性体運動片６が入力信号波形に追随した運動をするよ
うに構成されたサーボ機構は次のごとくである。変位の
測定には例えば光学的変位追跡装置が使用されるが そ
の装置は像の辺縁の明暗の境界を追跡する装置であり、
変位に比例して例えば上方を正の向きとした電圧を出力
する。この出力電圧と波形発生器１４からの入力電圧と
を比較する演算増幅器１５により両者の差の電圧に比例
した電圧が位相進み回路１６例えばハイパスフイルタを
経て直流電力増幅器１７，１８に供給され、磁性体運動
片６の変位を波形発生器１４からの入力に追随させるよ
うな電流がコイル３，４に流れる。位相進み回路１６は
演算増幅器１５からの出力に対して磁力の位相が遅れる
のを防ぐために設けられており系の発振を防ぐのに役立
つ。
うに構成されたサーボ機構は次のごとくである。変位の
測定には例えば光学的変位追跡装置が使用されるが そ
の装置は像の辺縁の明暗の境界を追跡する装置であり、
変位に比例して例えば上方を正の向きとした電圧を出力
する。この出力電圧と波形発生器１４からの入力電圧と
を比較する演算増幅器１５により両者の差の電圧に比例
した電圧が位相進み回路１６例えばハイパスフイルタを
経て直流電力増幅器１７，１８に供給され、磁性体運動
片６の変位を波形発生器１４からの入力に追随させるよ
うな電流がコイル３，４に流れる。位相進み回路１６は
演算増幅器１５からの出力に対して磁力の位相が遅れる
のを防ぐために設けられており系の発振を防ぐのに役立
つ。
実際に磁性体運動片６が無支持で浮揚している状態につ
いて本実施例で説明する。
いて本実施例で説明する。
目標とする変位の値は波形発生器１４の波形信号で設定
する。つまり変位測定装置９からの出力電圧波形として
期待されるものと同一の波形を波形発生器１４により入
力することで実現される。例えばある正弦運動をさせた
いならば、その目標とする周波数，振幅の正弦波形を入
力すればよい。そして今仮に運動片６の位置が目標の位
置にあり変位測定装置９の出力電圧と波形発生器１４か
らの入力電圧との差が零であるときは運動片６には上下
両磁極から等しい磁力が作用する。したがつて運動片は
静止したままである。
する。つまり変位測定装置９からの出力電圧波形として
期待されるものと同一の波形を波形発生器１４により入
力することで実現される。例えばある正弦運動をさせた
いならば、その目標とする周波数，振幅の正弦波形を入
力すればよい。そして今仮に運動片６の位置が目標の位
置にあり変位測定装置９の出力電圧と波形発生器１４か
らの入力電圧との差が零であるときは運動片６には上下
両磁極から等しい磁力が作用する。したがつて運動片は
静止したままである。
今度は運動片６の位置が目標の位置より下方にあつて変
位測定装置９の出力電圧が目標値よりも低く、したがつ
て波形発生器１４の入力との差が負であつたとしよう。
位測定装置９の出力電圧が目標値よりも低く、したがつ
て波形発生器１４の入力との差が負であつたとしよう。
このときは演算増幅器１５から直流電力増幅器１７，１
８へ負の電圧が印加され上側にある磁石１がより強い吸
引力を発生するよう端子１１，１３の電圧が低下し運動
片６は上昇する。
８へ負の電圧が印加され上側にある磁石１がより強い吸
引力を発生するよう端子１１，１３の電圧が低下し運動
片６は上昇する。
逆に運動片６が上方にあれば端子１１，１３の出力電圧
が上昇し上方への吸引力は弱まり運動片６は下降す。実
際の重力作用下では運動片６が目標位置よりわずかに沈
下した位置でバランスするが平衡点が全体として一様に
ずれるのみであり、目標の運動をさせるための支障とは
ならない。通常、運動片６は変位測定装置９の測定範囲
の中央値の近傍で運動させる。したがつて、本装置に電
源を接続したときは最初運動片６は試料容器７の底面に
沈んでいるのでその瞬間より運動片６を上方へ引き上げ
るような磁力が働く。そして運動片６が目標の位置近く
まで上昇すれば前述のごとく設定された目標の入力波形
に追随した運動を開始する。
が上昇し上方への吸引力は弱まり運動片６は下降す。実
際の重力作用下では運動片６が目標位置よりわずかに沈
下した位置でバランスするが平衡点が全体として一様に
ずれるのみであり、目標の運動をさせるための支障とは
ならない。通常、運動片６は変位測定装置９の測定範囲
の中央値の近傍で運動させる。したがつて、本装置に電
源を接続したときは最初運動片６は試料容器７の底面に
沈んでいるのでその瞬間より運動片６を上方へ引き上げ
るような磁力が働く。そして運動片６が目標の位置近く
まで上昇すれば前述のごとく設定された目標の入力波形
に追随した運動を開始する。
試料が通常の粘弾性体であれば粘性により運動片６の振
動が減衰するため目標位置近くでの運動片６の不安定な
発振運動は抑制される。被測定流体の粘弾性値は電磁石
３，４のコイル電流測定端子１０，１１間，と１３，１
２間の電圧から推定される磁力と，変位測定器９で測定
される運動片６の変位とから算出される。
動が減衰するため目標位置近くでの運動片６の不安定な
発振運動は抑制される。被測定流体の粘弾性値は電磁石
３，４のコイル電流測定端子１０，１１間，と１３，１
２間の電圧から推定される磁力と，変位測定器９で測定
される運動片６の変位とから算出される。
計算方法は次のごとくである。
磁力Ｆ０の直接測定は容易でないため簡便法としてはＮ
ｅｗｔｏｎ流体と見なしうる粘度既知の標準液を用いて
。同一電流条件下での磁力Ｆ０を推定する。運動片が球
で正弦運動をする場合には蓄積弾性率（ｓｔｏｒａｇｅ
ｍｏｄｕｌｕｓ）Ｇ′，動的損失（ｌｏｓｓ ｍｏｄ
ｕｌｕｓ）Ｇ′′はＧ′＝■０ωＸ０／Ｘ１ｃｏｓδ
Ｇ′′＝■０ωＸ０／Ｘ１ｓｉｎδただし、Ｘ０は標準
液での球の変位の振幅（ｃｍ），Ｘ１は測定試料での球
の変位の振幅（ｃｍ），δは磁力に対する球の変位の位
相差（ｒａｄ），■０は標準液の動的粘性率（ｐｏｉｓ
ｅ），ωは振動の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ），なお、弾
性率σは、σ＝Ｇ′ 粘性率大息は、■＝Ｇ′′／ωである。
ｅｗｔｏｎ流体と見なしうる粘度既知の標準液を用いて
。同一電流条件下での磁力Ｆ０を推定する。運動片が球
で正弦運動をする場合には蓄積弾性率（ｓｔｏｒａｇｅ
ｍｏｄｕｌｕｓ）Ｇ′，動的損失（ｌｏｓｓ ｍｏｄ
ｕｌｕｓ）Ｇ′′はＧ′＝■０ωＸ０／Ｘ１ｃｏｓδ
Ｇ′′＝■０ωＸ０／Ｘ１ｓｉｎδただし、Ｘ０は標準
液での球の変位の振幅（ｃｍ），Ｘ１は測定試料での球
の変位の振幅（ｃｍ），δは磁力に対する球の変位の位
相差（ｒａｄ），■０は標準液の動的粘性率（ｐｏｉｓ
ｅ），ωは振動の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ），なお、弾
性率σは、σ＝Ｇ′ 粘性率大息は、■＝Ｇ′′／ωである。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る粘度計に
おいては測定のための検知子である運動片がサーボ機構
により制御された吸引磁力で浮揚・運動させられるとい
う新規な方法を使用しているため検知子の機械的支持機
構を必要としない。したがつて機械的構造が単純化され
微少な検知子を使用でき、さらに機械的支持機構に起因
する誤差がない。
おいては測定のための検知子である運動片がサーボ機構
により制御された吸引磁力で浮揚・運動させられるとい
う新規な方法を使用しているため検知子の機械的支持機
構を必要としない。したがつて機械的構造が単純化され
微少な検知子を使用でき、さらに機械的支持機構に起因
する誤差がない。
なお以上の実施例の説明のうち運動片の形状については
、球の他に矩形平板や円板、円柱でも可能であり測定値
計算のモデルとして解析しやすいものを選択すればよい
。変位測定装置については、透光性試料では光学的変位
測定装置の代りに従来から用いられているフオトセル、
フオトダイオードも使用可能であり、不透光性試料では
細小Ｘ線ビームを用いるＸ線変位測定装置またはドツプ
ラー型超音波変位測定装置を使用すればよいことは勿論
である。
、球の他に矩形平板や円板、円柱でも可能であり測定値
計算のモデルとして解析しやすいものを選択すればよい
。変位測定装置については、透光性試料では光学的変位
測定装置の代りに従来から用いられているフオトセル、
フオトダイオードも使用可能であり、不透光性試料では
細小Ｘ線ビームを用いるＸ線変位測定装置またはドツプ
ラー型超音波変位測定装置を使用すればよいことは勿論
である。
また、本発明に係る粘度計は検知子運動片の変位波形を
任意に設定できるため動的粘弾性計あるいはレオメータ
ーとしても使用可能である。
任意に設定できるため動的粘弾性計あるいはレオメータ
ーとしても使用可能である。
第１図は本発明に係る一実施例の要部を示す説明図、第
２図はその電気回路構成を示す説明図である。 １，２は磁極 ３，４はコイル ５は被測定試料流体 ６は検知子運動片 ７は試料容器 ８は光源 ９は変位測定装置 １０，１１，１２，１３は電圧測定端子１４は波形発生
器 １５は演算増幅器 １６は位相進み回路 １７，１８は直流電力増幅器 特許出願人 平田圭甫 ほか２名
２図はその電気回路構成を示す説明図である。 １，２は磁極 ３，４はコイル ５は被測定試料流体 ６は検知子運動片 ７は試料容器 ８は光源 ９は変位測定装置 １０，１１，１２，１３は電圧測定端子１４は波形発生
器 １５は演算増幅器 １６は位相進み回路 １７，１８は直流電力増幅器 特許出願人 平田圭甫 ほか２名
Claims (2)
- （１）サーボ機構により、目標設定入力信号に追随して
被測定流体に接触した検知子たる磁性体片を支持機構を
介さずに磁力で浮揚・運動させ、流体の粘度を測定する
粘度計。 - （２）検知子の位置を光学的変位測定装置，Ｘ線変位測
定装置または超音波変位測定装置により検出する前記第
１項記載の粘度計。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9670083A JPS59221639A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 粘度計 |
| PCT/JP1984/000241 WO1984004812A1 (fr) | 1983-05-31 | 1984-05-14 | Consistometre |
| US06/700,708 US4602501A (en) | 1983-05-31 | 1984-05-14 | Rheometer |
| EP84902051A EP0144437B1 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-14 | Rheometer |
| DE8484902051T DE3473351D1 (en) | 1983-05-31 | 1984-05-14 | Rheometer |
| AT84902051T ATE36412T1 (de) | 1983-05-31 | 1984-05-14 | Rheometer. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9670083A JPS59221639A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 粘度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59221639A true JPS59221639A (ja) | 1984-12-13 |
| JPH0465333B2 JPH0465333B2 (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=14172035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9670083A Granted JPS59221639A (ja) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | 粘度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59221639A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566188A (ja) * | 1991-09-06 | 1993-03-19 | Ntc Kogyo Kk | 粘弾性の測定方法 |
| JP2003161687A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2010185817A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Seiko Instruments Inc | 粘性測定装置 |
| US8365582B2 (en) | 2008-04-25 | 2013-02-05 | The University Of Tokyo | Device for measuring viscosity/elasticity and method for measuring viscosity/elasticity |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146025A (en) * | 1979-03-05 | 1980-11-14 | Fresenius Eduard Dr | Method and device for measuring viscoelasticity of fluid |
-
1983
- 1983-05-31 JP JP9670083A patent/JPS59221639A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55146025A (en) * | 1979-03-05 | 1980-11-14 | Fresenius Eduard Dr | Method and device for measuring viscoelasticity of fluid |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0566188A (ja) * | 1991-09-06 | 1993-03-19 | Ntc Kogyo Kk | 粘弾性の測定方法 |
| JP2003161687A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
| US8365582B2 (en) | 2008-04-25 | 2013-02-05 | The University Of Tokyo | Device for measuring viscosity/elasticity and method for measuring viscosity/elasticity |
| JP2010185817A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Seiko Instruments Inc | 粘性測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465333B2 (ja) | 1992-10-19 |
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