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JP7161172B2 - Viscosity measuring device and viscosity measuring system - Google Patents

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JP7161172B2
JP7161172B2 JP2018124560A JP2018124560A JP7161172B2 JP 7161172 B2 JP7161172 B2 JP 7161172B2 JP 2018124560 A JP2018124560 A JP 2018124560A JP 2018124560 A JP2018124560 A JP 2018124560A JP 7161172 B2 JP7161172 B2 JP 7161172B2
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unit
liquid surface
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博 犬塚
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Description

本発明は、粘度測定装置及び粘度測定システムに関する。 The present invention relates to a viscosity measuring device and a viscosity measuring system.

粘度は、物質の性質を示す基本量であり、工業製品の品質評価などにしばしば用いられる物理量である。そこで、粘度の測定にはいわゆる粘度計を用いる。粘度計には、いくつかの種類がある。例えば、回転式粘度計は、試料に沈めた物体を回転させた時に生じる抵抗力を利用して粘度を得る。また、細管粘度計は、細管を試料が通り抜けるために要した時間を利用して粘度を得る。細管粘度計と類似する技術として、特許文献1が開示するガスの粘度測定装置がある。 Viscosity is a basic quantity that indicates the properties of a substance, and is a physical quantity that is often used for quality evaluation of industrial products. Therefore, a so-called viscometer is used to measure the viscosity. There are several types of viscometers. For example, a rotational viscometer obtains viscosity by utilizing the resistance force generated when rotating an object immersed in a sample. Capillary viscometers also use the time required for a sample to pass through a capillary to obtain the viscosity. As a technique similar to the capillary viscometer, there is a gas viscosity measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200016.

特開平3-269341号公報JP-A-3-269341 特開2012-154819号公報JP 2012-154819 A

近年、試料を評価するための測定を行うに際し、試料に触れることなく所望の評価値を得る技術が注目されている。例えば、特許文献2は、試料に触れることなく試料の硬度を得るハンディ型硬さ測定装置を開示する。一方、粘度の測定にあっては、上述した回転式粘度計や細管粘度計は、いずれも装置の一部を試料に対して直接に接触させていた。 2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to techniques for obtaining desired evaluation values without touching a sample when performing measurements for evaluating the sample. For example, Patent Literature 2 discloses a handy hardness measuring device that obtains the hardness of a sample without touching the sample. On the other hand, in the measurement of viscosity, both the above-mentioned rotary viscometer and capillary viscometer have a part of the device in direct contact with the sample.

そこで、本発明は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることが可能な粘度測定装置及び粘度測定システムを提供する。 Accordingly, the present invention provides a viscosity measuring device and a viscosity measuring system capable of obtaining the viscosity of a sample without touching the sample.

本発明の一形態である粘度測定装置は、試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、液面へのガスの衝突によって励起される液面の変位量を、液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る処理部と、を備え、処理部は、試料の減衰特性を示す係数と粘度との関係を示す第1試料情報を保持する第1情報保持部と、測定情報を利用して、振動波形の包絡線として示される減衰特性を示す係数である第1測定情報を得る第1測定情報取得部と、第1試料情報と第1測定情報とを利用して、粘度を得る第1換算部と、を有する。 A viscosity measuring apparatus, which is one embodiment of the present invention, includes an injection unit that injects gas in a pulsed manner toward the liquid surface of a sample, and a displacement of the liquid surface that is excited by collision of the gas with the liquid surface. a non-contact type displacement acquisition unit obtained by irradiating measurement light onto the sample, and a processing unit for obtaining the viscosity of the sample using measurement information indicating the relationship between the displacement amount and time, wherein the processing unit is , a first information holding unit that holds first sample information indicating the relationship between the coefficient indicating the damping characteristics of the sample and the viscosity; It has a first measurement information acquisition section for obtaining certain first measurement information, and a first conversion section for obtaining viscosity using the first sample information and the first measurement information.

この粘度測定装置は、試料に変位を生じさせ、当該変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る。ここで、粘度測定装置は、ガスをパルス状に噴射して試料の液面に変位を生じさせる。つまり、試料に直接に接触することなく、試料に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定装置は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。さらに、この構成によれば、比較的小さい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。 This viscosity measuring device causes a sample to be displaced, and obtains the viscosity of the sample using measurement information indicating the relationship between the amount of displacement and time. Here, the viscosity measuring device injects gas in a pulse shape to cause displacement of the liquid surface of the sample. In other words, the sample can be displaced without direct contact with the sample. Therefore, the viscosity measuring device can obtain the viscosity of the sample without touching the sample. Furthermore, according to this configuration, a highly accurate viscosity can be obtained for a sample having a relatively low viscosity.

一形態において、処理部は、単位時間あたりの液面の変位量と粘度との関係を示す第2試料情報を保持する第2情報保持部と、測定情報を利用して、試料における単位時間あたりの液面の変位量を示す第2測定情報を得る第2測定情報取得部と、第2試料情報と第2測定情報とを利用して、粘度を得る第2換算部と、を有してもよい。この構成によれば、比較的大きい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。 In one aspect, the processing unit uses a second information holding unit that holds second sample information indicating the relationship between the amount of displacement of the liquid surface per unit time and the viscosity, and the measurement information to obtain the a second measurement information acquisition unit for obtaining second measurement information indicating the amount of displacement of the liquid surface of the good too. According to this configuration, it is possible to obtain a highly accurate viscosity for a sample having a relatively high viscosity.

一形態において、処理部は、測定情報が含む変位量の極値の数を判定し、判定の結果に基づいて、第1換算部による処理又は第2換算部による処理のいずれか一方を選択してもよい。この構成によれば、比較的大きい粘度から比較的小さい粘度に至る広い範囲を測定可能な範囲とすることができる。 In one embodiment, the processing unit determines the number of extreme values of displacement included in the measurement information, and selects either processing by the first conversion unit or processing by the second conversion unit based on the determination result. may According to this configuration, a wide range from relatively high viscosity to relatively low viscosity can be set as a measurable range.

本発明の別の形態である粘度測定システムは、上記の粘度測定装置と、試料を収容する容器と、を備える。この粘度測定システムは、上記の粘度測定装置を備えている。従って、容器に収容された試料に直接に接触することなく、試料に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定システムは、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。 A viscosity measurement system according to another aspect of the present invention includes the viscosity measurement device described above and a container containing a sample. This viscosity measurement system includes the viscosity measurement device described above. Therefore, the sample contained in the container can be displaced without directly contacting the sample. Therefore, the viscosity measurement system can obtain the viscosity of the sample without touching the sample.

別の形態において、容器の開口部は、円形であってもよい。この形状によれば、測定情報に含まれる可能性のあるノイズ成分、例えば発生させる液面の振動波形情報のひずみ成分等を低減することができる。従って、精度のよい粘度を得ることができる。 In another form, the opening of the container may be circular. According to this shape, it is possible to reduce noise components that may be included in the measurement information, for example, distortion components of the vibration waveform information of the liquid surface to be generated. Therefore, a highly accurate viscosity can be obtained.

本発明のさらに別の形態である粘度測定装置は、試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、液面へのガスの衝突によって励起される液面の変位量を、液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料の粘度を得る処理部と、を備え、処理部は、単位時間あたりの液面の変位量と粘度との関係を示す第3試料情報を保持する第3情報保持部と、測定情報を利用して、試料における単位時間あたりの液面の変位量を示す第3測定情報を得る第3測定情報取得部と、第3試料情報と第3測定情報とを利用して、粘度を得る第3換算部と、を有する。この粘度測定装置は、試料に触れることなく試料の粘度を得ることができる。さらに、この構成によれば、比較的大きい粘度を有する試料を測定対象として、精度の良い粘度を得ることができる。 A viscosity measuring device, which is still another embodiment of the present invention, comprises an injection unit that injects gas in a pulsed manner toward the liquid surface of a sample, A non-contact type displacement acquisition unit obtained by irradiating a measurement light on a liquid surface, and a processing unit for obtaining the viscosity of a sample using measurement information indicating the relationship between the displacement amount and time, and processing The unit uses a third information holding unit that holds third sample information indicating the relationship between the amount of displacement of the liquid surface per unit time and the viscosity, and the measurement information to determine the displacement of the liquid surface in the sample per unit time. It has a third measurement information obtaining section for obtaining third measurement information indicating the amount, and a third conversion section for obtaining viscosity using the third sample information and the third measurement information. This viscosity measuring device can obtain the viscosity of a sample without touching the sample. Furthermore, according to this configuration, a highly accurate viscosity can be obtained for a sample having a relatively high viscosity.

本発明によれば、試料に触れることなく試料の粘度を得ることが可能な粘度測定装置及び粘度測定システムが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the viscosity-measurement apparatus and viscosity-measurement system which can obtain the viscosity of a sample without touching a sample are provided.

図1は、第1実施形態の粘度測定システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the viscosity measurement system of the first embodiment. 図2は、処理装置を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing the processing device. 図3は、図1に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram for measuring viscosity using the viscosity measurement system shown in FIG. 図4は、ノズルから噴射される圧縮空気の時間履歴と、当該圧縮空気によって励起される液面変位の時間履歴の一例である。FIG. 4 is an example of the time history of compressed air injected from a nozzle and the time history of liquid surface displacement excited by the compressed air. 図5は、変位量回復速度と粘度との関係を示す情報の一例である。FIG. 5 is an example of information indicating the relationship between the displacement amount recovery speed and the viscosity. 図6は、第2実施形態の粘度測定システムが備える処理装置を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing a processing device included in the viscosity measurement system of the second embodiment. 図7は、図6に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。FIG. 7 is a flow diagram for measuring viscosity using the viscosity measurement system shown in FIG. 図8は、低粘度である試料における液面変位の時間履歴の一例である。FIG. 8 is an example of the time history of liquid level displacement in a low-viscosity sample. 図9は、減衰特性に関する係数と粘度との関係を示す情報の一例である。FIG. 9 is an example of information indicating the relationship between a coefficient relating to damping characteristics and viscosity. 図10は、第3実施形態の粘度測定システムが備える処理装置を示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram showing a processing device included in the viscosity measurement system of the third embodiment. 図11は、図10に示した粘度測定システムを用いて粘度を測定するためのフロー図である。FIG. 11 is a flow diagram for measuring viscosity using the viscosity measurement system shown in FIG. 図12の(a)部は反射成分を含む液面変位の時間履歴の一例であり、図12の(b)部は反射成分を含まない液面変位の時間履歴の一例である。Part (a) of FIG. 12 is an example of the time history of liquid level displacement including the reflection component, and part (b) of FIG. 12 is an example of the time history of liquid level displacement not including the reflection component.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示すように、粘度測定システム1は、フレームユニット2と、容器3と、粘度測定装置4と、を有する。粘度測定システム1は、容器3に収容した液体である試料100の粘度を粘度測定装置4によって測定する。粘度測定装置4は、測定に際して、試料100に直接に接しない。粘度測定装置4は、試料100の液面100aの変位を励起し、当該変位に基づいて、試料100の粘度を得る。 As shown in FIG. 1, the viscosity measurement system 1 has a frame unit 2, a container 3, and a viscosity measurement device 4. The viscosity measurement system 1 measures the viscosity of a sample 100 , which is a liquid contained in a container 3 , using a viscosity measurement device 4 . The viscosity measuring device 4 does not come into direct contact with the sample 100 during measurement. The viscosity measuring device 4 excites the displacement of the liquid surface 100a of the sample 100 and obtains the viscosity of the sample 100 based on the displacement.

フレームユニット2は、粘度測定装置4と容器3に収容された試料100との位置関係を調整及び維持する。具体的には、フレームユニット2は、粘度測定装置4と液面100aとの間の距離を調整及び維持する。フレームユニット2は、さらに、ベース6と、コラム7と、高さ調整部8と、を有する。ベース6は、フレームユニット2の基部である。ベース6の主面6aには容器3が載置される。なお、ベース6は、必要に応じて防振装置9を備えていてもよい。防振装置9によれば、粘度(η)の測定に対してノイズとなりえる意図しない液面100aの振動の発生を抑制できる。また、ベース6の主面6aには、コラム7が取り付けられている。コラム7は、主面6aと直交する方向に伸びるいわゆる柱部材である。コラム7には、高さ調整部8が設けられている。高さ調整部8は、コラム7に対して高さ方向における位置を変更及び維持することができる。高さ調整部8には、粘度測定装置4が取り付けられている。従って、高さ調整部8の位置を調整することにより、粘度測定装置4の位置を調整することができる。 The frame unit 2 adjusts and maintains the positional relationship between the viscosity measuring device 4 and the sample 100 contained in the container 3 . Specifically, the frame unit 2 adjusts and maintains the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a. The frame unit 2 further has a base 6 , a column 7 and a height adjuster 8 . The base 6 is the base of the frame unit 2 . A container 3 is placed on the main surface 6 a of the base 6 . Note that the base 6 may be provided with a vibration isolator 9 as necessary. The vibration isolator 9 can suppress the occurrence of unintended vibrations of the liquid surface 100a that may cause noise in the viscosity (η) measurement. A column 7 is attached to the main surface 6 a of the base 6 . The column 7 is a so-called pillar member extending in a direction perpendicular to the main surface 6a. The column 7 is provided with a height adjuster 8 . The height adjuster 8 can change and maintain its position in the height direction with respect to the column 7 . A viscosity measuring device 4 is attached to the height adjusting section 8 . Therefore, the position of the viscosity measuring device 4 can be adjusted by adjusting the position of the height adjusting section 8 .

容器3は、液体である試料100を収容する。容器3は、例えば開口部を有する円筒状を呈する。従って、容器3に収容された試料100の断面は、円形である。この形状によれば、測定情報に含まれる可能性のあるノイズ成分、例えば発生させる液面100aの振動波形情報のひずみ成分等を低減することができる。従って、精度のよい粘度を得ることができる。 The container 3 accommodates a sample 100 that is liquid. The container 3 has, for example, a cylindrical shape with an opening. Therefore, the cross section of the sample 100 contained in the container 3 is circular. According to this shape, it is possible to reduce noise components that may be included in the measurement information, such as distortion components of the generated vibration waveform information of the liquid surface 100a. Therefore, a highly accurate viscosity can be obtained.

粘度測定装置4は、主要な構成要素として、噴射装置11(噴射部)と、距離センサ12(変位量取得部)と、処理装置13(処理部)と、ディスプレイ15と、を有する。粘度測定装置4は、噴射装置11から圧縮空気102(ガス)を液面100aに向けて噴射する。圧縮空気102を受けた液面100aは、変形を生じる。液面100aの状態は、試料100の物理的特性(粘度(η))に応じて、元の静定状態に次第に収束する。距離センサ12は、変形が生じたのちに静定状態に戻るまでの液面100aの変化を捉える。具体的には、距離センサ12は、粘度測定装置4と液面100aとの間の距離の時間変化を得る。そして、処理装置13は、当該距離の時間変化を利用して、試料100の粘度(η)を得る。 The viscosity measuring device 4 has an injection device 11 (injection section), a distance sensor 12 (displacement amount acquisition section), a processing device 13 (processing section), and a display 15 as main components. The viscosity measuring device 4 injects compressed air 102 (gas) from the injection device 11 toward the liquid surface 100a. The liquid surface 100a that receives the compressed air 102 is deformed. The state of the liquid surface 100 a gradually converges to the original static state according to the physical properties (viscosity (η)) of the sample 100 . The distance sensor 12 detects changes in the liquid surface 100a until the liquid surface 100a returns to a static state after deformation occurs. Specifically, the distance sensor 12 obtains the time change of the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a. Then, the processing device 13 obtains the viscosity (η) of the sample 100 by using the time change of the distance.

噴射装置11は、ガスタンク11aと、電磁弁11bと、ノズル11cと、を有する。ガスタンク11aは、液面100aに吹き付ける圧縮空気102を収容する。ガスタンク11aは、電磁弁11bを介してノズル11cに接続されている。従って、ガスタンク11aは、ノズル11cに圧縮空気102を提供する。ノズル11cへの圧縮空気102の提供とその停止とは、電磁弁11bによって制御される。この電磁弁11bは、処理装置13から送信される制御信号に基づいて、開閉制御を行う。このような構成を有する噴射装置11は、処理装置13によって開閉制御される電磁弁11bに基づいて、ノズル11cへの圧縮空気102の提供と停止とが切り替わる。一例として、ノズル11cからの圧縮空気102の噴射は、パルス状であり、その噴射継続時間は0.1ミリ秒である。 The injection device 11 has a gas tank 11a, an electromagnetic valve 11b, and a nozzle 11c. The gas tank 11a contains compressed air 102 that blows onto the liquid surface 100a. The gas tank 11a is connected to the nozzle 11c through an electromagnetic valve 11b. Accordingly, gas tank 11a provides compressed air 102 to nozzle 11c. The supply and termination of compressed air 102 to nozzle 11c is controlled by solenoid valve 11b. The electromagnetic valve 11 b performs opening/closing control based on a control signal transmitted from the processing device 13 . The injection device 11 having such a configuration switches between supply and stop of the compressed air 102 to the nozzle 11c based on the electromagnetic valve 11b that is controlled to be opened and closed by the processing device 13 . As an example, the injection of the compressed air 102 from the nozzle 11c is pulsed, and the injection duration is 0.1 milliseconds.

距離センサ12は、発光素子17と、受光素子18と、を有する非接触式のセンサである。発光素子17は、液面100aに対して測定光L1を照射する。受光素子18は、液面100aにおいて反射した反射光L2を受ける。距離センサ12は、受光素子18が受けた反射光L2に基づいて、粘度測定装置4と液面100aとの間の距離を得る。 The distance sensor 12 is a non-contact sensor having a light emitting element 17 and a light receiving element 18 . The light emitting element 17 irradiates the measurement light L1 onto the liquid surface 100a. The light receiving element 18 receives the reflected light L2 reflected by the liquid surface 100a. Based on the reflected light L2 received by the light receiving element 18, the distance sensor 12 obtains the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a.

ディスプレイ15は、処理装置13によって得られた測定結果である試料100の粘度(η)を表示する。なお、ディスプレイ15は、そのほかの測定結果に関する情報を表示してもよい。また、ディスプレイ15は、タッチ操作を受け入れ可能な装置であってもよい。 The display 15 displays the viscosity (η) of the sample 100, which is the measurement result obtained by the processing device 13. FIG. Note that the display 15 may display information about other measurement results. Also, the display 15 may be a device capable of accepting a touch operation.

処理装置13は、いわゆるコンピュータであり、図3のフロー図に示された動作を規定するプログラムが実行されることにより、図2の機能ブロック図に示された機能構成要素が実現される。 The processing device 13 is a so-called computer, and implements the functional components shown in the functional block diagram of FIG. 2 by executing a program that defines the operations shown in the flow chart of FIG.

図2に示すように、処理装置13は、制御部21と、算出部22と、を有する。制御部21は、処理装置13に接続された距離センサ12といった機器を制御する。算出部22は、距離センサ12から受けたデータを利用して、試料100の粘度(η)を得る。 As shown in FIG. 2 , the processing device 13 has a control section 21 and a calculation section 22 . The control unit 21 controls devices such as the distance sensor 12 connected to the processing device 13 . The calculator 22 uses the data received from the distance sensor 12 to obtain the viscosity (η) of the sample 100 .

制御部21は、噴射制御部23と、センサ制御部24と、表示制御部26と、を有する。噴射制御部23は、電磁弁11bに制御信号を提供し、電磁弁11bの開状態(噴射)と閉状態(噴射停止)とを相互に切り替える。センサ制御部24は、距離センサ12の動作を制御する。表示制御部26は、ディスプレイ15の動作を制御する。 The control unit 21 has an injection control unit 23 , a sensor control unit 24 and a display control unit 26 . The injection control unit 23 provides a control signal to the solenoid valve 11b, and switches the solenoid valve 11b between an open state (injection) and a closed state (injection stop). A sensor control unit 24 controls the operation of the distance sensor 12 . The display control unit 26 controls operations of the display 15 .

算出部22は、データ取得部27と、静定状態判定部28と、グラフ処理部29と、粘度取得部31と、を有する。データ取得部27は、距離センサ12から測定結果としてのデータを受け取る。静定状態判定部28は、液面100aが静定状態(後述)であるか否かを判定する。グラフ処理部29は、データ取得部27から提供されるデータをグラフ化する。粘度取得部31は、データ取得部27又はグラフ処理部29から提供されるデータを用いて粘度(η)を算出する。粘度取得部31は、さらに高粘度取得部32として、変位量回復速度取得部33(第2測定情報取得部、第3測定情報取得部)と、粘度換算部34(第2換算部、第3換算部)と、換算情報保持部36(第2情報保持部、第3情報保持部)と、を有する。変位量回復速度取得部33は、データ取得部27又はグラフ処理部29から提供されるデータから粘度(η)の算出処理に必要な変位量回復速度(Vdr)を得る。粘度換算部34は変位量回復速度(Vdr)を粘度(η)に換算する。換算情報保持部36は、粘度換算部34の動作に要する換算のための情報を保持する。 The calculation unit 22 has a data acquisition unit 27 , a static state determination unit 28 , a graph processing unit 29 and a viscosity acquisition unit 31 . The data acquisition unit 27 receives data as measurement results from the distance sensor 12 . The static state determination unit 28 determines whether or not the liquid surface 100a is in a static state (described later). The graph processing unit 29 graphs the data provided from the data acquisition unit 27 . The viscosity acquisition unit 31 uses data provided from the data acquisition unit 27 or the graph processing unit 29 to calculate the viscosity (η). The viscosity acquisition unit 31 further includes, as a high viscosity acquisition unit 32, a displacement amount recovery speed acquisition unit 33 (second measurement information acquisition unit, third measurement information acquisition unit) and a viscosity conversion unit 34 (second conversion unit, third conversion unit) and a conversion information holding unit 36 (second information holding unit, third information holding unit). The displacement recovery speed acquisition unit 33 acquires the displacement recovery speed (Vdr) necessary for calculating the viscosity (η) from data provided from the data acquisition unit 27 or the graph processing unit 29 . A viscosity conversion unit 34 converts the displacement amount recovery speed (Vdr) into a viscosity (η). The conversion information holding unit 36 holds information for conversion required for the operation of the viscosity conversion unit 34 .

以下、図2及び図3を参照しつつ、処理装置13の動作について説明する。はじめに、測定のための準備を行う。具体的には、試料100を容器3に入れる(ステップS1)。このとき、試料100は、所定の深さとなるまで入れておくとよい。次に、試料100を収容した容器3をベース6の主面6aに載置する(ステップS2)。次に、試料100の液面100aと粘度測定装置4との間隔を調整する(ステップS3)。なお、この調整において、距離センサ12を動作させて、距離センサ12が示す液面100aまでの距離を参考にしてもよい。次に、距離センサ12を動作させる(ステップS4)。このステップS4において、ディスプレイ15に液面100aまでの距離を表示してもよい。 The operation of the processing device 13 will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. First, prepare for measurement. Specifically, the sample 100 is placed in the container 3 (step S1). At this time, the sample 100 is preferably put in until it reaches a predetermined depth. Next, the container 3 containing the sample 100 is placed on the main surface 6a of the base 6 (step S2). Next, the gap between the liquid surface 100a of the sample 100 and the viscosity measuring device 4 is adjusted (step S3). In this adjustment, the distance sensor 12 may be operated and the distance to the liquid surface 100a indicated by the distance sensor 12 may be used as a reference. Next, the distance sensor 12 is operated (step S4). In this step S4, the display 15 may display the distance to the liquid surface 100a.

ここで、粘度(η)の測定は、粘度測定装置4と液面100aとの距離を利用するものであることはすでに述べた。そして、測定に利用する距離の変化は、噴射装置11から提供される圧縮空気102によるものである。そうすると、意図しない要因によって液面100aが振動している場合には、当該振動がノイズとなる場合もあり得る。そこで、必要に応じて、試料100が静定状態であるか否かを判定してもよい(ステップS5)。この動作は、静定状態判定部28によって行われる。具体的には、粘度測定装置4と液面100aとの距離の変位幅が、閾値よりも小さいことを確認することとしてもよい。換言すると、「静定状態である」とは、粘度測定装置4と液面100aとの距離の変位幅が、閾値よりも小さい状態をいう。そして、試料100が静定状態であると判断された場合(ステップS5:YES)には、次のステップS6に移行する。一方、試料100が静定状態でないと判断された場合(ステップS5:NO)には、所定の待機時間をおいて、再びステップS5を実行する。 Here, it has already been described that the viscosity (η) is measured using the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a. And the change in the distance used for the measurement is due to the compressed air 102 provided by the injection device 11 . Then, when the liquid surface 100a vibrates due to an unintended factor, the vibration may become noise. Therefore, if necessary, it may be determined whether the sample 100 is in a static state (step S5). This operation is performed by the static state determination unit 28 . Specifically, it may be confirmed that the displacement width of the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a is smaller than a threshold value. In other words, "being in a static state" refers to a state in which the displacement width of the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a is smaller than the threshold value. Then, when it is determined that the sample 100 is in a static state (step S5: YES), the process proceeds to the next step S6. On the other hand, when it is determined that the sample 100 is not in a static state (step S5: NO), step S5 is performed again after a predetermined waiting time.

次に、データ取得を開始する(ステップS6)。このステップS6は、センサ制御部24と、データ取得部27と、によって行われる。このステップS6によって、噴射開始前における粘度測定装置4と液面100aとの距離が得られる。つまり、このステップS6において得られるデータは、一定値である。 Next, data acquisition is started (step S6). This step S<b>6 is performed by the sensor control unit 24 and the data acquisition unit 27 . By this step S6, the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a before the start of injection is obtained. That is, the data obtained in step S6 are constant values.

次に、圧縮空気102を噴射する(ステップS7)。このステップS7は、噴射制御部23によって行われる。噴射制御部23は、電磁弁11bに対してバルブを開くための制御信号を提供する。その結果、ガスタンク11aからノズル11cへ圧縮空気102が提供され、ノズル11cから液面100aに向けて圧縮空気102が吹き付けられる。例えば、噴射制御部23は、0.1ミリ秒だけ電磁弁11bを開状態とする(図4のグラフG4a参照)。そして、噴射制御部23は、再び電磁弁11bを閉状態とする制御信号を電磁弁11bに提供する。このステップS7によって、液面100aに圧縮空気102が衝突するので、液面100aの変位が励起される。このステップS7の前におけるステップS6によって、距離の取得はすでに開始されているので、静定状態である液面100aの位置から、噴射によって、液面100aが下方に変形する状態もデータとして記録される。 Next, the compressed air 102 is injected (step S7). This step S<b>7 is performed by the injection control section 23 . The injection control unit 23 provides a control signal for opening the valve to the solenoid valve 11b. As a result, compressed air 102 is supplied from the gas tank 11a to the nozzle 11c, and the compressed air 102 is blown from the nozzle 11c toward the liquid surface 100a. For example, the injection control unit 23 opens the solenoid valve 11b for 0.1 milliseconds (see graph G4a in FIG. 4). Then, the injection control unit 23 provides the solenoid valve 11b with a control signal to close the solenoid valve 11b again. By this step S7, the compressed air 102 collides with the liquid surface 100a, thereby exciting the displacement of the liquid surface 100a. Since the acquisition of the distance has already started in step S6 prior to step S7, the state in which the liquid surface 100a is deformed downward by injection from the position of the liquid surface 100a in the static state is also recorded as data. be.

次に、試料100の状態が静定状態に至ったか否かを判定する(ステップS8)。つまり、圧縮空気102の噴射によって変位が励起された状態から、噴射前の状態に復帰したか否かを判定する。この判定は、粘度測定装置4と液面100aとの距離の測定を終了するか否かの判断材料の一つであるともいえる。このステップS8は、先に実施したステップS5と同じ処理である。そして、試料100が静定状態であると判断された場合(ステップS8:YES)には、次のステップS9に移行する。一方、試料100が静定状態でないと判断された場合(ステップS8:NO)には、所定の待機時間をおいて、再びステップS8を実行する。 Next, it is determined whether or not the state of the sample 100 has reached a static state (step S8). That is, it is determined whether or not the state in which the displacement was excited by the injection of the compressed air 102 has returned to the state before the injection. This determination can be said to be one of the criteria for determining whether to end the measurement of the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a. This step S8 is the same process as the previously performed step S5. Then, when it is determined that the sample 100 is in a static state (step S8: YES), the process proceeds to the next step S9. On the other hand, if it is determined that the sample 100 is not in a static state (step S8: NO), step S8 is executed again after a predetermined waiting time.

次に、データ取得を終了する(ステップS9)。このステップS9は、センサ制御部24とデータ取得部27とによって行われる。 Next, the data acquisition ends (step S9). This step S<b>9 is performed by the sensor control unit 24 and the data acquisition unit 27 .

次に、液面100aの変位と時間との関係を示すグラフを得る(ステップS10)。液面100aの変位とは、粘度測定装置4と液面100aとの距離であるとしてよい。このステップS10は、グラフ処理部29によって行われる。グラフ処理部29は、例えば、図4に例示されるような変位量の履歴を示すグラフを出力する。 Next, a graph showing the relationship between the displacement of the liquid surface 100a and time is obtained (step S10). The displacement of the liquid surface 100a may be the distance between the viscosity measuring device 4 and the liquid surface 100a. This step S<b>10 is performed by the graph processing unit 29 . The graph processing unit 29 outputs, for example, a graph showing a history of displacement amounts as illustrated in FIG. 4 .

次に、変位量回復速度(Vdr)を得る(ステップS12)。このステップS12は、粘度取得部31の変位量回復速度取得部33によって行われる。ここでいう「変位量回復速度」とは、噴射後の液面100aの位置が、単位時間あたりに静定状態に近づく変位量をいう。例えば、図4のグラフG4bにおいて、変位量(P1)から変位量(P2)に近づくために、時間(Tob)を要したとすると、変位量回復速度(Vdr)は、(P1-P2)/Tobである。なお、液面100aの変位量と時間との関係は、上記の変位量回復速度(Vdr)のように、単位時間当たりの変位量(距離)として扱ってよい。また、液面100aの変位量と時間との関係は、当該変位量回復速度(Vdr)の逆数として扱ってもよい。つまり、液面100aの変位量と時間との関係は、単位変位量だけ液面100aが変化するに必要な時間であると定義してもよい。なお、開始点と終点とは、任意の点を選択してよい。例えば、開始点は、最大変位量としてもよいし、最大変位量よりも小さい変位量としてもよい。また、終点は、静定状態後の変位量(つまり、閾値よりも小さい変位量)としてもよいし、静定状態前の変位量としてもよい。要するに、開始点の変位量が終点の変位量よりも大きければよい。例えば、図4に示した、変位量(P1)は、ピーク(最大値)に対して90%となる量と定義してよい。変位量(P2)は、ピークに対して5%となる量と定義してよい。 Next, a displacement recovery speed (Vdr) is obtained (step S12). This step S<b>12 is performed by the displacement amount recovery speed acquisition section 33 of the viscosity acquisition section 31 . The term "displacement amount recovery speed" as used herein refers to the amount of displacement by which the position of the liquid surface 100a after injection approaches a static state per unit time. For example, in the graph G4b of FIG. 4, if it takes time (Tob) to approach the displacement (P2) from the displacement (P1), the displacement recovery speed (Vdr) is (P1-P2)/ It is Tob. The relationship between the amount of displacement of the liquid surface 100a and time may be treated as the amount of displacement (distance) per unit time, like the displacement amount recovery speed (Vdr). Also, the relationship between the amount of displacement of the liquid surface 100a and time may be treated as the reciprocal of the displacement amount recovery speed (Vdr). That is, the relationship between the amount of displacement of the liquid surface 100a and time may be defined as the time required for the liquid surface 100a to change by the unit amount of displacement. Arbitrary points may be selected as the start point and the end point. For example, the starting point may be the maximum displacement amount or a displacement amount smaller than the maximum displacement amount. Also, the end point may be the amount of displacement after the stationary state (that is, the amount of displacement smaller than the threshold value) or the amount of displacement before the stationary state. In short, the amount of displacement at the starting point should be larger than the amount of displacement at the end point. For example, the amount of displacement (P1) shown in FIG. 4 may be defined as an amount that is 90% of the peak (maximum value). The amount of displacement (P2) may be defined as the amount that is 5% of the peak.

次に、変位量回復速度(Vdr)を粘度(η)に換算する(ステップS13)。このステップS13は、粘度換算部34と換算情報保持部36とにより行われる。換算情報保持部36は、例えば、図5のグラフG5aに示すような第2試料情報(又は第3試料情報)を保持している。つまり、変位量回復速度(Vdr)と粘度(η)との関係である。従って、当該情報に対して変位量回復速度(Vdr)を当てはめることにより、粘度(η)を得ることができる。この情報は、予備的な試験によって予め取得しておく。例えば、粘度(η)が明らかであり、かつ粘度(η)を制御可能な物質を利用して、変位量回復速度(Vdr)と粘度(η)との関係を得る。このような物質として、ポリビニルアルコールが挙げられる。ポリビニルアルコールは、濃度に応じて粘度(η)を精度よく制御することができる。また、情報は、グラフの形式に限定されない。変位量回復速度(Vdr)を変数とする数式であってもよいし、変位量回復速度(Vdr)と粘度(η)とが対応付けられた表であってもよい。 Next, the displacement recovery speed (Vdr) is converted into viscosity (η) (step S13). This step S<b>13 is performed by the viscosity conversion unit 34 and the conversion information holding unit 36 . The conversion information holding unit 36 holds, for example, second sample information (or third sample information) as shown in graph G5a of FIG. In other words, it is the relationship between the displacement amount recovery speed (Vdr) and the viscosity (η). Therefore, by applying the displacement amount recovery speed (Vdr) to the information, the viscosity (η) can be obtained. This information is obtained in advance through preliminary tests. For example, the relationship between the displacement amount recovery speed (Vdr) and the viscosity (η) is obtained by using a substance whose viscosity (η) is known and whose viscosity (η) can be controlled. Such substances include polyvinyl alcohol. Polyvinyl alcohol can precisely control the viscosity (η) depending on the concentration. Also, the information is not limited to the form of graphs. It may be a numerical formula with the displacement recovery speed (Vdr) as a variable, or a table in which the displacement recovery speed (Vdr) and the viscosity (η) are associated with each other.

そして、結果を表示する(ステップS20)。このステップS20は、表示制御部26とディスプレイ15によって行われる。 Then, the result is displayed (step S20). This step S<b>20 is performed by the display control unit 26 and the display 15 .

以上のステップS1~S20によって、試料100の粘度(η)が得られる。第1実施形態の粘度測定システム1及び粘度測定装置4によれば、数百ミリPa・sより大きい(例えば900ミリPa・s)粘度(η)を非接触検査によって得ることができる。 Through steps S1 to S20 described above, the viscosity (η) of the sample 100 is obtained. According to the viscosity measuring system 1 and the viscosity measuring device 4 of the first embodiment, a viscosity (η) larger than several hundred milliPa·s (for example, 900 milliPa·s) can be obtained by non-contact inspection.

粘度測定システム1及び粘度測定装置4は、試料100に変位を生じさせ、当該変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、試料100の粘度(η)を得る。ここで、粘度測定装置4は、圧縮空気102をパルス状に噴射して試料100の液面100aに変位を生じさせる。つまり、試料100に直接に接触することなく、試料100に対して変位を生じさせることができる。従って、粘度測定システム1及び粘度測定装置4は、試料100に触れることなく試料100の粘度(η)を得ることができる。 The viscosity measurement system 1 and the viscosity measurement device 4 cause the sample 100 to be displaced, and obtain the viscosity (η) of the sample 100 using measurement information indicating the relationship between the amount of displacement and time. Here, the viscosity measuring device 4 jets the compressed air 102 in a pulse shape to cause the liquid surface 100a of the sample 100 to be displaced. That is, the sample 100 can be displaced without directly contacting the sample 100 . Therefore, the viscosity measurement system 1 and the viscosity measurement device 4 can obtain the viscosity (η) of the sample 100 without touching the sample 100 .

要するに、粘度測定システム1及び粘度測定装置4は、圧縮空気102を試料100に噴射した際の試料100の液面100aの変位を測定して、粘度(η)を測定する。具体的には、粘度測定システム1及び粘度測定装置4は、圧縮空気102を試料100の液面100aに当てた時に生じる試料100のへこみの発生の時間遅れ、または、圧縮空気102の供給を停止したときのへこみの戻りの時間遅れを利用して粘度(η)を得る。 In short, the viscosity measurement system 1 and the viscosity measurement device 4 measure the displacement of the liquid surface 100a of the sample 100 when the compressed air 102 is injected to the sample 100 to measure the viscosity (η). Specifically, the viscosity measurement system 1 and the viscosity measurement device 4 delay the occurrence of dents in the sample 100 when the compressed air 102 is applied to the liquid surface 100a of the sample 100, or stop the supply of the compressed air 102. The viscosity (η) is obtained by using the time delay of the return of the dent when the

上記の作用効果を奏する粘度測定システム1及び粘度測定装置4によれば、非接触及び非破壊である検査を行うことができる。そして、測定後に粘度測定装置4を洗浄する必要がない。さらに、粘度測定装置4の下方に試料100を搬送する動作を自動化することにより、試料100の連続測定及び全数検査を行うことも可能である。 According to the viscosity measuring system 1 and the viscosity measuring device 4 having the above effects, non-contact and non-destructive inspection can be performed. And it is not necessary to clean the viscosity measuring device 4 after the measurement. Furthermore, by automating the operation of conveying the sample 100 below the viscosity measuring device 4, it is possible to perform continuous measurement and 100% inspection of the sample 100. FIG.

〔第2実施形態〕
第1実施形態では、変位量回復速度(Vdr)を利用して粘度(η)を得た。この手法は、試料100の粘度(η)が中程度から比較的大きい(例えば数百ミリPa・s以上)である場合に有効である。例えば、試料100の粘度(η)が小さい(例えば数十ミリPa・s以上)場合、圧縮空気102を液面100aに吹き付けると、液面100aは、図8に示されるような振動を生じる。この場合には、単位時間当たりの変位量回復速度(Vdr)が大きくなる。要するに、試料100の粘度(η)が低い場合には、試料100が波打つので、時間遅れを精度よく得ることが困難になり得る。
[Second embodiment]
In the first embodiment, the viscosity (η) was obtained using the displacement recovery speed (Vdr). This method is effective when the viscosity (η) of the sample 100 is medium to relatively high (for example, several hundred milliPa·s or more). For example, when the viscosity (η) of the sample 100 is small (for example, several tens of milliPa·s or more), when the compressed air 102 is blown onto the liquid surface 100a, the liquid surface 100a vibrates as shown in FIG. In this case, the displacement amount recovery speed (Vdr) per unit time increases. In short, when the viscosity (η) of the sample 100 is low, the sample 100 undulates, making it difficult to accurately obtain the time delay.

そこで、第2実施形態では、変位量回復速度(Vdr)とは別のパラメータと粘度(η)との関係を利用する。別のパラメータとは、具体的には、減衰特性を示す係数(a)である。つまり、第2実施形態の粘度測定システム1A及び粘度測定装置4Aは、より低粘度の試料100を測定対象とし得るように、圧縮空気102によって液面100aに振動波形を積極的に発生させ、当該波の減衰の速さを利用して粘度(η)を得る。要するに、第2実施形態は、その処理方法が第1実施形態と異なるだけであり、粘度測定システム1Aの物理的な構成は、第1実施形態と共通である。第2実施形態では、処理装置13Aにおける算出部22Aの粘度取得部31Aの機能ブロックが第1実施形態と相違する。以下、図6、図7を参照しつつ、第1実施形態と相違する点に注目して説明する。 Therefore, in the second embodiment, the relationship between a parameter other than the displacement recovery speed (Vdr) and the viscosity (η) is used. Another parameter is, specifically, a coefficient (a) that indicates attenuation characteristics. That is, the viscosity measurement system 1A and the viscosity measurement device 4A of the second embodiment positively generate a vibration waveform on the liquid surface 100a by the compressed air 102 so that the sample 100 with a lower viscosity can be measured. The speed of wave decay is used to obtain the viscosity (η). In short, the second embodiment differs from the first embodiment only in its processing method, and the physical configuration of the viscosity measurement system 1A is common to the first embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the functional block of a viscosity acquisition section 31A of a calculation section 22A in a processing device 13A. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 6 and 7, focusing on points different from the first embodiment.

図6に示すように、第2実施形態の粘度測定システム1Aにおける処理装置13Aは、粘度取得部31Aが高粘度取得部32に代えて、低粘度取得部37を有する。低粘度取得部37は、包絡線取得部38と、係数取得部39(第1測定情報取得部)と、粘度換算部41(第1換算部)と、換算情報保持部42(第1情報保持部)と、を有する。 As shown in FIG. 6 , in the processing device 13A in the viscosity measurement system 1A of the second embodiment, the viscosity acquisition section 31A has a low viscosity acquisition section 37 instead of the high viscosity acquisition section 32 . The low-viscosity acquisition unit 37 includes an envelope acquisition unit 38, a coefficient acquisition unit 39 (first measurement information acquisition unit), a viscosity conversion unit 41 (first conversion unit), and a conversion information storage unit 42 (first information storage part) and

図7に示すフロー図を参照しつつ、処理装置13Aの動作について説明する。特に、低粘度取得部37の動作について詳細に説明する。 The operation of the processing device 13A will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In particular, the operation of the low-viscosity acquisition unit 37 will be described in detail.

まず、ステップS1~S10を行う。つまり、測定の準備から測定データを取得するまでの動作は、第1実施形態の動作と共通である。ステップS10の結果、図8に例示されるような試料100の液面100aを示すグラフG8aが得られる。 First, steps S1 to S10 are performed. In other words, the operations from preparation for measurement to acquisition of measurement data are common to the operations of the first embodiment. As a result of step S10, a graph G8a showing the liquid level 100a of the sample 100 as illustrated in FIG. 8 is obtained.

次に、包絡線を得る(ステップS14)。このステップS14は、包絡線取得部38によって行われる。図8のグラフG8aを例に説明すると、このグラフG8aには、包絡線G8bを規定することができる。この包絡線G8bを得る処理には特に制限はなく、所望のアルゴリズムを用いてよい。包絡線G8bは、例えば、下記式に示す関数によって示される。
y=C×exp^(ax)…(1)
Next, an envelope is obtained (step S14). This step S<b>14 is performed by the envelope acquisition unit 38 . Taking the graph G8a of FIG. 8 as an example, an envelope G8b can be defined in this graph G8a. There is no particular limitation on the processing for obtaining this envelope G8b, and any desired algorithm may be used. The envelope G8b is represented by, for example, the function shown in the following formula.
y=C×exp̂(ax) (1)

次に、包絡線G8bから減衰特性を示す係数(a)を得る(ステップS15)。このステップS15は、係数取得部39によって行われる。減衰特性を示す係数(a)は、式(1)における係数aである。本実施形態では、式(1)における係数(a)を、減衰特性を示す係数(a)と定義する。 Next, the coefficient (a) representing the attenuation characteristic is obtained from the envelope G8b (step S15). This step S<b>15 is performed by the coefficient acquisition unit 39 . A coefficient (a) indicating the attenuation characteristic is the coefficient a in the equation (1). In this embodiment, the coefficient (a) in equation (1) is defined as the coefficient (a) that indicates the attenuation characteristic.

次に、減衰特性を示す係数(a)を粘度(η)に変換する(ステップS16)。このステップS16は、粘度換算部34と換算情報保持部36とによって行われる。換算情報保持部36は、例えば、図9のグラフG9aに示すような第1試料情報を保持している。つまり、係数(a)と粘度(η)との関係である。従って、当該情報に対して係数(a)を当てはめることにより、粘度(η)を得る。そして、最後に結果を表示する(ステップS20)。 Next, the coefficient (a) indicating damping characteristics is converted into viscosity (η) (step S16). This step S<b>16 is performed by the viscosity conversion unit 34 and the conversion information holding unit 36 . The conversion information holding unit 36 holds, for example, the first sample information as shown in the graph G9a of FIG. That is, it is the relationship between the coefficient (a) and the viscosity (η). Therefore, the viscosity (η) is obtained by applying the coefficient (a) to the information. Finally, the results are displayed (step S20).

上記のステップS14、S15、S16を含むステップS1~S20によれば、比較的粘度(η)の低い試料100を測定することができる。例えば、第2実施形態の粘度測定システム1A及び粘度測定装置4Aによれば、試料100の粘度(η)が数ミリPa・s以上数百ミリPa・s以下の範囲において、良好な結果を得ることができる。 According to steps S1 to S20 including steps S14, S15, and S16, the sample 100 with relatively low viscosity (η) can be measured. For example, according to the viscosity measurement system 1A and the viscosity measurement device 4A of the second embodiment, good results are obtained when the viscosity (η) of the sample 100 is in the range of several milliPa·s to several hundred milliPa·s. be able to.

ところで、試料100を入れる容器3は、容器3の壁面からの振動波形の反射波の影響を受けないように、極力大きな断面積の円形の形状であってもよい。しかし、少量の試料100で粘度(η)を測定するためには、容器3をそれほど大きくすることはできない場合も多い。そのため、容器3の壁面は波の反射が少なくなるような柔らかい構造であってもよい。また、容器3の直径は、発生させた振動波形の位相と、容器3の壁面から反射してきた振動波形の位相と、が揃って、同位相となるような寸法であってもよい。この容器3の直径の選択は、高さ調整部8の調整と併用することにより、元の振動波形と反射してきた振動波形の位相を同位相にすることが容易となる。 By the way, the container 3 for containing the sample 100 may have a circular shape with as large a cross-sectional area as possible so as not to be affected by the reflected wave of the vibration waveform from the wall surface of the container 3 . However, in order to measure the viscosity (η) with a small amount of the sample 100, there are many cases where the container 3 cannot be made so large. Therefore, the wall surface of the container 3 may have a soft structure to reduce reflection of waves. Further, the diameter of the container 3 may be of a dimension such that the phase of the generated vibration waveform and the phase of the vibration waveform reflected from the wall surface of the container 3 are in the same phase. By selecting the diameter of the container 3 together with the adjustment of the height adjuster 8, it becomes easy to make the phases of the original vibration waveform and the reflected vibration waveform the same.

〔第3実施形態〕
第3実施形態の粘度測定システム1Bは、第1実施形態の粘度測定システム1が対象とする比較的高い粘度(η)を有する試料100及び第2実施形態の粘度測定システム1Aが対象とする比較的低い粘度(η)を有する試料100の両方を測定対象とする。具体的には、第3実施形態の粘度測定システム1Bは、ステップS10によって得られるグラフG4b又はグラフG8aに例示されるデータを利用して、第1実施形態に示す動作(変位量回復速度を利用する動作)又は第2実施形態に示す動作(減衰特性を示す係数を利用する動作)のいずれかを選択する。従って、第2実施形態と同様に第3実施形態は、その処理方法が第1実施形態と異なるだけであり、粘度測定システム1Bの物理的な構成は、第1実施形態と共通である。第3実施形態では、処理装置13Bにおける算出部22Bの粘度取得部31Bの機能ブロックが第1実施形態と相違する。以下、図10及び図11を参照しつつ、第1実施形態と相違する点に注目して説明する。
[Third embodiment]
The viscosity measurement system 1B of the third embodiment includes a sample 100 having a relatively high viscosity (η) targeted by the viscosity measurement system 1 of the first embodiment and a comparison target of the viscosity measurement system 1A of the second embodiment. Both samples 100 with relatively low viscosities (η) are of interest. Specifically, the viscosity measurement system 1B of the third embodiment uses the data exemplified in the graph G4b or the graph G8a obtained in step S10 to perform the operation (displacement amount recovery speed is used) shown in the first embodiment. operation) or the operation shown in the second embodiment (operation using a coefficient indicating attenuation characteristics). Therefore, like the second embodiment, the third embodiment differs from the first embodiment only in its processing method, and the physical configuration of the viscosity measurement system 1B is common to the first embodiment. The third embodiment differs from the first embodiment in the functional block of the viscosity acquisition unit 31B of the calculation unit 22B in the processing device 13B. A description will be given below with reference to FIGS. 10 and 11, focusing on the differences from the first embodiment.

図10に示すように、第3実施形態の粘度測定システム1Bの粘度測定装置4Bにおける処理装置13Bは、ピーク判定部43を有する。さらに、処理装置13Bは、粘度取得部31Bが高粘度取得部32と低粘度取得部37とを有する。 As shown in FIG. 10, the processing device 13B in the viscosity measuring device 4B of the viscosity measuring system 1B of the third embodiment has a peak determining section 43. As shown in FIG. Further, in the processing device 13B, the viscosity acquisition unit 31B has a high viscosity acquisition unit 32 and a low viscosity acquisition unit 37. FIG.

図11に示すフロー図を参照しつつ、処理装置13Bの動作について説明する。第3実施形態における粘度(η)を得る動作(ステップS12、S13)は、第1実施形態と同じであり、別の粘度(η)を得る動作(ステップS14、S15、S16)は、第2実施形態と同じである。つまり、第3実施形態における特有の動作は、ピーク判定部43の動作である。以下、ピーク判定部43の動作について詳細に説明する。 The operation of the processing device 13B will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The operations for obtaining the viscosity (η) in the third embodiment (steps S12, S13) are the same as in the first embodiment, and the operations for obtaining another viscosity (η) (steps S14, S15, S16) are the same as those in the second embodiment. Same as the embodiment. In other words, the operation specific to the third embodiment is the operation of the peak determining section 43 . The operation of the peak determining section 43 will be described in detail below.

まず、ステップS1~S10を行う。つまり、測定の準備から測定データを取得するまでの動作は、第1実施形態の動作と共通である。 First, steps S1 to S10 are performed. In other words, the operations from preparation for measurement to acquisition of measurement data are common to the operations of the first embodiment.

次に、ピーク(極値)の数を判定する(ステップS11)。粘度(η)が比較的大きい場合には、グラフG4bに示されるように、極大値としてのピークは1つである。一方、粘度(η)が比較的小さい場合には、グラフG8aに示されるように、ピークは2以上である。そこで、ステップS11において得られたグラフが有するピークの数を抽出する。ピークの数の抽出には、所望のプログラムを用いてよい。そして、ピークの数が2以上であるか否かを判断する。ピークの数が2以上である場合(ステップS11:YES)には、第2実施形態に示した減衰特性を示す係数(a)を用いる処理が適している。そこで、ステップS14、S15、S16を実行する。一方、ピークの数が2以上でない(つまり1つ)である場合(ステップS11:NO)には、第1実施形態に示した変位量回復速度(Vdr)を用いる処理が適している。そこで、ステップS12、S13を実行する。 Next, the number of peaks (extreme values) is determined (step S11). When the viscosity (η) is relatively large, there is one peak as the maximum value, as shown in graph G4b. On the other hand, when the viscosity (η) is relatively small, there are two or more peaks as shown in graph G8a. Therefore, the number of peaks included in the graph obtained in step S11 is extracted. Any desired program may be used to extract the number of peaks. Then, it is determined whether or not the number of peaks is two or more. When the number of peaks is 2 or more (step S11: YES), the process using the coefficient (a) indicating the attenuation characteristic shown in the second embodiment is suitable. Therefore, steps S14, S15 and S16 are executed. On the other hand, if the number of peaks is not two or more (that is, one) (step S11: NO), the process using the displacement amount recovery speed (Vdr) shown in the first embodiment is suitable. Therefore, steps S12 and S13 are executed.

つまり、処理装置13Bは、ステップS11の結果に応じて、ステップS12、S13の処理又はステップS14、S15、S16のいずれかを実行する。最後に、処理装置13Bは、結果を表示する(ステップS20)。 That is, the processing device 13B executes either the processing of steps S12 and S13 or steps S14, S15, and S16 according to the result of step S11. Finally, processing device 13B displays the results (step S20).

第3実施形態の粘度測定システム1Bによれば、測定可能な粘度(η)の範囲を拡大することができる。 According to the viscosity measurement system 1B of the third embodiment, the measurable range of viscosity (η) can be expanded.

〔変形例〕
本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の趣旨を変更しない範囲で適宜変更してよい。
[Modification]
Although embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above embodiments. You may change it suitably in the range which does not change the meaning of this invention.

例えば、第2実施形態及び第3実施形態では、比較的低い粘度(η)を有する試料100を測定することがある。粘度(η)が低い試料100は変形しやすく、減衰しにくい。そうすると、圧縮空気102の噴射によって生じた波が、容器3の壁面まで伝わり、当該波が壁面において反射することが生じる。そうすると、距離センサ12の測定点において生じる波(液面100aの高さの変動)は、圧縮空気102の噴射に直接に起因する成分(以下「励起成分」と呼ぶ)と反射波の成分(以下「反射成分」)とを含む場合があり得る。反射波の成分を含む場合には、波形が乱れることがある(図12の(a)部、グラフG12a参照)。その結果、乱れた波形から得た包絡線G12bに基づく粘度(η)は、試料100が有する粘度(η)からずれることが生じ得る。 For example, the second and third embodiments may measure a sample 100 having a relatively low viscosity (η). A sample 100 having a low viscosity (η) is easily deformed and is difficult to attenuate. Then, the wave generated by the injection of the compressed air 102 is transmitted to the wall surface of the container 3, and the wave is reflected on the wall surface. Then, the wave (fluctuation in the height of the liquid surface 100a) generated at the measurement point of the distance sensor 12 consists of a component directly caused by the injection of the compressed air 102 (hereinafter referred to as an “excitation component”) and a reflected wave component (hereinafter referred to as an “excitation component”). "reflection component"). If a reflected wave component is included, the waveform may be distorted (see graph G12a in part (a) of FIG. 12). As a result, the viscosity (η) based on the envelope G12b obtained from the turbulent waveform may deviate from the viscosity (η) of the sample 100 .

そこで、第2実施形態及び第3実施形態では、測定の前に良好な波形が得られるように、予備的な試験を行い、構成要素の調整を行ってもよい。具体的には、容器3の直径を最適化する。例えば、測定点において励起成分に影響を及ぼす程度の反射成分が戻ってこないように、容器3の直径を設定してよい。つまり、容器3の壁面に至るまで、または、反射した波が測定点に至るまでに、十分に減衰するような距離に設定してよい。また、測定点において励起成分に影響を及ぼす程度の反射成分が戻ってきたとしても、励起成分と反射成分の位相が一致している場合には、粘度(η)への影響が少ない。ここでいう位相の一致とは、位相差が0度(ピークが一致する)場合と、位相差が180度(最大ピークと最小ピークとが一致する)場合を含む。位相差は、圧縮空気102を当てる位置から容器3の壁面までの距離と、壁面から測定点までの距離によって制御できる。従って、圧縮空気102を当てる位置と容器3の直径とを所定の関係に設定することにより、励起成分の位相と反射成分の位相とを一致させることが可能である。その結果、波形の乱れが抑制された波形(グラフG12c参照)が得られるので、当該グラフG12cから良好な包絡線G12dが得られる。その結果、粘度(η)の測定精度の低下を抑制できる。 Therefore, in the second and third embodiments, a preliminary test may be performed and the components may be adjusted so as to obtain a good waveform before measurement. Specifically, the diameter of the container 3 is optimized. For example, the diameter of the container 3 may be set such that no reflected component is returned to the extent that it affects the excited component at the point of measurement. In other words, the distance may be set such that the reflected wave is sufficiently attenuated up to the wall surface of the container 3 or up to the measurement point. Further, even if the reflection component returns to the extent that it affects the excitation component at the measurement point, the viscosity (η) is less affected if the phases of the excitation component and the reflection component match. The matching of the phases here includes the case where the phase difference is 0 degree (the peaks match) and the case where the phase difference is 180 degrees (the maximum peak and the minimum peak match). The phase difference can be controlled by the distance from the position where the compressed air 102 is applied to the wall surface of the container 3 and the distance from the wall surface to the measurement point. Therefore, by setting the position to which the compressed air 102 is applied and the diameter of the container 3 to have a predetermined relationship, it is possible to match the phase of the excitation component and the phase of the reflection component. As a result, a waveform (see graph G12c) in which disturbance of the waveform is suppressed is obtained, and a favorable envelope G12d is obtained from the graph G12c. As a result, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the viscosity (η).

1,1A,1B…粘度測定システム、2…フレームユニット、3…容器、4,4A,4B…粘度測定装置、6…ベース、7…コラム、8…高さ調整部、9…防振装置、11…噴射装置(噴射部)、11a…ガスタンク、11b…電磁弁、11c…ノズル、12…距離センサ(変位量取得部)、13,13A,13B…処理装置(処理部)、15…ディスプレイ、17…発光素子、18…受光素子、21…制御部、22,22A,22B…算出部、23…噴射制御部、24…センサ制御部、26…表示制御部、27…データ取得部、28…静定状態判定部、29…グラフ処理部、31,31A,31B…粘度取得部、32…高粘度取得部、33…変位量回復速度取得部(第2測定情報取得部、第3測定情報取得部)、34…粘度換算部(第2換算部、第3換算部)、36…換算情報保持部(第2情報保持部、第3情報保持部)、37…低粘度取得部、38…包絡線取得部、39…係数取得部(第1測定情報取得部)、41…粘度換算部(第1換算部)、42…換算情報保持部(第1情報保持部)、43…ピーク判定部、100…試料、100a…液面、102…圧縮空気(ガス)、L1…測定光、L2…反射光。 1, 1A, 1B... Viscosity measuring system, 2... Frame unit, 3... Container, 4, 4A, 4B... Viscosity measuring device, 6... Base, 7... Column, 8... Height adjusting unit, 9... Anti-vibration device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Injection apparatus (injection part), 11a... Gas tank, 11b... Solenoid valve, 11c... Nozzle, 12... Distance sensor (displacement amount acquisition part), 13, 13A, 13B... Processing apparatus (processing part), 15... Display, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17... Light emitting element 18... Light receiving element 21... Control part 22, 22A, 22B... Calculation part 23... Injection control part 24... Sensor control part 26... Display control part 27... Data acquisition part 28... Static state determination unit 29 Graph processing unit 31, 31A, 31B Viscosity acquisition unit 32 High viscosity acquisition unit 33 Displacement amount recovery speed acquisition unit (second measurement information acquisition unit, third measurement information acquisition part), 34... Viscosity conversion part (second conversion part, third conversion part), 36... Conversion information storage part (second information storage part, third information storage part), 37... Low viscosity acquisition part, 38... Envelope Line acquisition unit 39 Coefficient acquisition unit (first measurement information acquisition unit) 41 Viscosity conversion unit (first conversion unit) 42 Conversion information storage unit (first information storage unit) 43 Peak determination unit 100...Sample, 100a...Liquid level, 102...Compressed air (gas), L1...Measurement light, L2...Reflected light.

Claims (7)

試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、
前記液面への前記ガスの衝突によって励起される前記液面の変位量を、前記液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、
前記変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、前記試料の粘度を得る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記試料の減衰特性を示す係数と前記粘度との関係を示す第1試料情報を保持する第1情報保持部と、
前記測定情報を利用して、振動波形の包絡線として示される前記減衰特性を示す係数である第1測定情報を得る第1測定情報取得部と、
前記第1試料情報と前記第1測定情報とを利用して、前記粘度を得る第1換算部と、を有する粘度測定装置。
an injection unit that injects gas in a pulsed manner toward the liquid surface of the sample;
a non-contact type displacement acquisition unit that acquires the amount of displacement of the liquid surface excited by collision of the gas with the liquid surface by irradiating the liquid surface with measurement light;
a processing unit that obtains the viscosity of the sample using measurement information indicating the relationship between the amount of displacement and time,
The processing unit is
a first information holding unit holding first sample information indicating the relationship between the coefficient indicating the damping characteristic of the sample and the viscosity;
a first measurement information acquiring unit that obtains first measurement information, which is a coefficient indicating the damping characteristic shown as an envelope of a vibration waveform, using the measurement information;
A viscosity measuring device comprising: a first conversion unit that obtains the viscosity by using the first sample information and the first measurement information.
前記処理部は、
単位時間あたりの前記液面の変位量と前記粘度との関係を示す第2試料情報を保持する第2情報保持部と、
前記測定情報を利用して、前記試料における単位時間あたりの前記液面の変位量を示す第2測定情報を得る第2測定情報取得部と、
前記第2試料情報と前記第2測定情報とを利用して、前記粘度を得る第2換算部と、を有する、請求項1に記載の粘度測定装置。
The processing unit is
a second information holding unit holding second sample information indicating the relationship between the amount of displacement of the liquid surface per unit time and the viscosity;
a second measurement information acquiring unit that obtains second measurement information indicating the amount of displacement of the liquid surface in the sample per unit time by using the measurement information;
2. The viscosity measuring device according to claim 1, further comprising a second conversion unit that obtains said viscosity using said second sample information and said second measurement information.
前記処理部は、前記測定情報が含む前記変位量の極値の数を判定し、前記判定の結果に基づいて、前記第1換算部による処理又は前記第2換算部による処理のいずれか一方を選択する、請求項2に記載の粘度測定装置。 The processing unit determines the number of extreme values of the displacement amount included in the measurement information, and performs either processing by the first conversion unit or processing by the second conversion unit based on the determination result. 3. The viscometer of claim 2, wherein the viscometer is selected. 請求項1~3のいずれか一項に記載の粘度測定装置と、
前記試料を収容する容器と、を備える粘度測定システム。
A viscosity measuring device according to any one of claims 1 to 3;
and a container that houses the sample.
前記容器の開口部は、円形である、請求項4に記載の粘度測定システム。 5. The viscosity measurement system of claim 4, wherein the container opening is circular. 試料の液面に向けてガスをパルス状に噴射する噴射部と、
前記液面への前記ガスの衝突によって励起される前記液面の変位量を、前記液面へ測定光を照射することにより得る非接触式の変位量取得部と、
前記変位量と時間との関係を示す測定情報を利用して、前記試料の粘度を得る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記液面が 単位時間あたりに前記ガスが噴射される前の状態に近づく変位量である変位量回復速度と前記粘度との関係を示す第3試料情報を保持する第3情報保持部と、
前記測定情報を利用して、前記試料の前記液面が単位時間あたりに前記ガスが噴射される前の状態に近づく変位量を示す第3測定情報である変位量回復速度を得る第3測定情報取得部と、
前記第3試料情報であって予め取得された変位量回復速度と前記第3測定情報であって測定によって得た変位量回復速度とを利用して、前記粘度を得る第3換算部と、を有する、粘度測定装置。
an injection unit that injects gas in a pulsed manner toward the liquid surface of the sample;
a non-contact type displacement acquisition unit that acquires the amount of displacement of the liquid surface excited by collision of the gas with the liquid surface by irradiating the liquid surface with measurement light;
a processing unit that obtains the viscosity of the sample using measurement information indicating the relationship between the amount of displacement and time,
The processing unit is
the liquid surface per unit timeapproaches the state before the gas is injected toDisplacementDisplacement recovery speedand a third information holding unit holding third sample information indicating the relationship between the viscosity and
Using the measurement information, the samplethe liquid level ofper unit timeapproaches the state before the gas is injected toThird measurement information indicating the amount of displacementDisplacement recovery speeda third measurement information acquisition unit for obtaining
Said third sample informationand the displacement recovery speed obtained in advanceand said third measurement informationand the displacement recovery speed obtained by the measurementand a third conversion unit that obtains the viscosity using and.
前記処理部は、前記測定情報が含む前記変位量の極値の数を判定し、前記極値の数が1つである場合に、前記第3換算部によって前記第3試料情報と前記第3測定情報とを利用して前記粘度を得る、請求項6に記載の粘度測定装置。 The processing unit determines the number of extreme values of the displacement amount included in the measurement information. 7. The viscosity measuring device according to claim 6, wherein said viscosity is obtained using measurement information.
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