【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全般に粘弾性測定を行うための装置に関連し、より詳細には流体及びゲルの粘弾性特性を測定するために改善された振動粘弾性トランスデューサに関連する。
【０００２】
【従来の技術】
振動粘性及び粘弾性分析器は当技術分野において周知である。これらの分析器は典型的には、振動状態で或いは周期的に動作するように駆動される機械的プローブ部材を組み込む。その分析器は、プローブ部材に動きを付与するためのいくつかの手段及びプローブの変位或いは動きをモニタするための手段を備える。最も用いられる設計は、機械的プローブを駆動するための電気的手段及びプローブ動作をモニタするための電気的手段を組み込む。移動式プローブは被測定流体或いはゲル内に浸漬される。この移動式プローブの動作特性は、被測定材料の粘性及び粘弾性特性により影響を受ける。試験サンプルに応じたプローブの動作特性の変化は、試験サンプルの粘弾性特性を決定する分析器によりモニタ、かつ処理される。
【０００３】
駆動機構或いは回路の構成要素、機械的プローブ並びに動作検出機構は一体となってトランスデューサを構成する。トランスデューサは入力駆動信号を出力動作信号に関連づける応答特性を有する。トランスデューサの応答は、その物理的な設計及び被測定材料の粘弾性特性に依存する。トランスデューサ特性は機械的或いは電気的動作特性を用いて表すことができる。Ｈｕｓａｒに付与された米国特許第４，３４１，１１１号は、トランスデューサ動作の特性を表すために周波数と機械的変位との関係を用いる。この種の特性が図６に示される。電気的設計の観点から、電気的インピーダンスに関してトランスデューサの動作の特性を表すことが望まれる場合が多い。図５は、図１及び図２に示されるような粘弾性トランスデューサの場合の周波数と電気的インピーダンスの変化との関係を表す。この種のトランスデューサは機械的プローブ変位ではなく機械的プローブ速度をモニタする。変位モニタ式及び速度モニタ式トランスデューサのいずれも、駆動周波数に関して非線形であり、典型的には固有共振周波数で明確なピークを示す。この共振周波数は、被測定流体或いはゲルの粘弾性特性に応じて変化する。このピークが、図５及び図６に示される例において存在する。
【０００４】
粘弾性トランスデューサはそれらの設計により幅広く変化する。１つの変形例はプローブ動作の方向に関連する。従来技術による設計は、トランスデューサにおいて軸方向、横方向、旋回方向或いは径方向のプローブ動作を組み込んでいる。軸方向に振動するプローブを用いる従来のトランスデューサの例は、Ｓｉｍｏｎに付与された米国特許第３，５８７，２９５号及び３，７４１，００２号、並びにＳｉｍｏｎ等に付与された米国特許第４，０２６，６７１号に記載される。
Ｈａｒｔｅｒｔに付与された米国特許第４，３１２，２１７号及びＨｕｓａｒに付与された米国特許第４，３４１，１１１号は、横方向或いは旋回方向動作を生成するために駆動される弾性ロッドを使用することを開示する。Ｍａｔｕｓｉｋ等に付与された米国特許第４，４８８，４２７号は、回転方向或いは径方向の機械的な振動を教示する。これらの従来技術のトランスデューサは、所望の機械的な動きを生成するために変形する単一の可撓性部材を組み込む。Ｓｉｍｏｎ及びＳｉｍｏｎ等の特許により教示される軸方向に振動するトランスデューサは振動板を組み込む。Ｈａｒｔｅｒｔ及びＨｕｓａｒにより教示される横方向或いは旋回方向動作は、横方向動作に対しては１方向に、或いは旋回方法動作に対しては２つの方向にロッドを曲げるように駆動される弾性ロッドを用いることにより実現される。Ｍｕｔａｓｉｋにより教示される径方向動作は、径方向の偏倚を生じさせるねじれ力を用いて駆動される弾性円筒形チューブを用いることにより生じる。
【０００５】
最もよく用いられる振動トランスデューサは、個別の駆動及びピックアップコイルを用いる。しかしながら個別のコイルを用いる必要はない。Ｓｉｍｏｎ等により教示されるトランスデューサは、トランスデューサを駆動し、さらに機械的動作をモニタするために同時に単一のコイルを用いている。
【０００６】
粘性或いは粘弾性分析器は、適切な回路及び計算技術を用いてトランスデューサ応答をモニタし、被測定材料の粘性或いは粘弾性特性を決定する。振動トランスデューサを駆動するための回路は当分野において周知であり、典型的には振動機構動作を生成するための駆動回路及びその機械的な動きをモニタするためのモニタ回路を備える。その機械的な動きを調整し、エネルギー消費をモニタし、或いは表示用の信号を調整するための手段を備える付加回路も従来技術において教示される。初期の設計は固定周波数でトランスデューサを駆動する。さらに進んだ設計は典型的には、被測定材料内に浸漬されたトランスデューサの共振周波数でトランスデューサを駆動する。その進んだ装置には、測定中の材料の粘弾性特性は、振動トランスデューサの共振点のみを分析することにより決定される。共振ピークの粘性は試験サンプルの粘性特性を特徴付けており、一方周波数の変化がその弾性特性を特徴付ける。
【０００７】
振動トランスデューサを組み込む粘性及び粘弾性測定装置の精度は、振動トランスデューサの動作特性により制限される。従来技術の振動トランスデューサは、製造再現性及び振動特性が不十分であり、温度ドリフト、長期ドリフト及び湿度ドリフトを有する傾向にある。さらに、これらのトランスデューサは耐久性が不足している。オペレータの取扱いによる損傷がトランスデューサのドリフト或いは故障のいずれかを引き起こすようになる。ある設計では、トランスデューサ移動用コイルが磁石或いは磁極に対して押圧され、そのコイルに損傷を与えるようになる。他の設計では、トランスデューサの配列が数少ないオペレータの取扱いミスにより損傷を受け、それによりトランスデューサドリフトを引き起こすか、或いはトランスデューサ振動を妨害するようになる。
【０００８】
従来のトランスデューサは、振動する機械的構成要素を過剰に加えられた力から保護する必要手段を提供しない。Ｓｉｍｏｎのトランスデューサは軸方向に振動するが、オペレータが機械的プローブをモニタ或いは除去する間に、振動板が横方向或いは過剰な軸方向に動いてしまう。この過剰な動きの結果、磁石或いは磁極のいずれかがコイルと接触し、それによりコイルを損傷するようになる。
【０００９】
この設計に対する全ての要件の概ね９５％は、損傷したコイルによるものである。さらにトランスデューサ特性は、振動板が過剰な軸方向の動きにより押圧される場合に、変化してしまう傾向があった。
【００１０】
従来技術を要約すると、Ｈｕｓａｒに付与された米国特許第４，３４１，１１１号に教示される振動トランスデューサは弾性ロッドの横方向或いは旋回方向動作に依存する。しかしながら、これは弾性ロッドが過剰に変形するのを保護する手段を提供しない。Ｍａｔｕｓｉｋ等に付与された米国特許第４，４８８，４２７号に教示されるトランスデューサは、チューブを備えており、そのチューブは回転方向に偏倚され、トランスデューサの配列が、チューブが横方向に偏倚するのを防ぐ必要がある。同様に、米国特許第４，１５４，０９３号及び米国特許第４，８６９，０９８号に教示される振動トランスデューサは、過剰なトランスデューサ変位に対する保護を提供しない。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
機械的プローブの弾性変形を制限し、所望の弾性動作方向を除いて、概ね剛性の機械的プローブ設計を実現する機械的止め手段を設けることにより、オペレータ取扱いによる損傷を最小限に抑える振動トランスデューサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的及び他の目的は、プローブ軸に沿った所望の方向以外のあらゆる方向においてプローブ部材の動きを制限するために機械的プローブに同軸に取着される環状ばねアセンブリを設けることにより、さらにプローブ軸に沿った所望の方向の範囲を制限するために機械的止め部材を設けることにより、本発明に記載される好適な実施例に従って達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本明細書に記載される発明は、米国特許第５，０１６，４６９号及び５，１３８，８７２号に関連し、参照して本明細書の一部としている。
【００１４】
本発明の粘弾性トランスデューサは、例えばＨｅｎｄｅｒｓｏｎに付与された米国特許第５，０１６，４６９号に記載のトランスデューサの代わりに用いることができる。また本発明の粘弾性トランスデューサを、この特許明細書に記載の電子回路と共に用いることもできる。
【００１５】
図１〜図４には、磁石カップ部１０、永久磁石１２、及び磁極１４が示されており、これらの要素は永久磁石１２と磁極１４との間のギャップに一様な磁界を生成するように位置を整合させて接着剤により組み立てられる。プローブアダプタハブ１８は、環状ばねアセンブリ２０の内側リング３０と独立コイル１６の双方に接着される。環状ばねアセンブリ２０の外縁部は、磁石１２と磁極１４との間のギャップ内にコイル２０を位置させるように整合されており、磁極１４に接着される。カバー１０は、ばねアセンブリ２０の外縁部に接着剤で接着されている。
【００１６】
図１〜図４に示すトランスデューサ内を動く機械的プローブは、プローブアダプタハブ１８、コイル１６、使い捨てプローブ２４、及び環状ばねアセンブリ２０の内側リング３０からなる。組み立ての際に適切な整合をとることにより、この機械的プローブは磁気ギャップ間のクリアランスを維持しつつ軸線方向に移動できるようになる。コイル１６は、機械的プローブを駆動するため、且つプローブの移動を検出するために用いられる。
【００１７】
本発明のトランスデューサの通常の特徴的応答が図５に示されている。このトランスデューサは種々の従来型の制御回路と共に使用することができるが、特に米国特許第５，１３８，８７２号明細書に記載の回路と共に使用するために設計されている。この回路は、トランスデューサを、試験サンプル内でその共振周波数で動かす。粘性が高くなるにつれトランスデューサのインピーダンスは低くなる。弾性が高くなるにつれ共振周波数は高くなる。図５には、空中、水中、高濃度鉱油中、及び鉱油ゲル中での、このトランスデューサの性能が示されている。試験サンプルの粘性の特性は共振ピークの減衰の仕方に特徴が現れている。サンプルの弾性の特性は、周波数の変化に特徴が現れている。
【００１８】
図４には、真鍮製の内側リング３０及び外側リング２８にはんだ付けされた２つの環状ばね２６から構成されている環状ばねアセンブリ２０が示されている。この２つの環状ばね２６は、例えば米国コネチカット州グラストンベリー（Glastonbury）のＣｏｎａｒｄ社から市販されているものような、従来型の光化学加工プロセスを用いてベリリウム銅板から作製されたものである。２つの環状ばね２６のコンプライアンスは、バネのウェブの長さ、幅、又は厚みを変更することによって変えることができる。ベリリウム銅以外の材料を用いてもよい。しかし、その優れた安定したばね特性のため、好ましい材料はベリリウム銅である。環状ばねアセンブリ２０は、鉛錫はんだを用いて結合されるが、溶接、鑞づけ、又は接着により結合することもできる。
【００１９】
上述のように、環状ばねアセンブリ２０は２つの平行をなすばね２６を用いて構成され、機械的プローブに横方向の剛性を与えている。１つのばねを用いても粘弾性トランスデューサとしては優れた性能が発揮できるが、使い捨て試験プローブの着脱に関するオペレータの操作の際にコイル１６が損傷するのを防止する横方向の剛性を与えることはできない。ばねアセンブリ２０は軸線方向の変位を除く全ての方向の移動に対しての剛性を与えている。２以上の環状ばね２６を用いることもできるが、この場合はコストや複雑さが増す割に、不必要な機械的偏倚に耐性を与える機械的剛性の改善度は小さい。
【００２０】
本発明の粘弾性トランスデューサの機械的設計には、使い捨て機械的プローブ２４の動きの範囲を制限する物理的止め手段が含まれている。磁石１２が内向きの偏倚を制限し、カバー２２は外向きの偏倚を制限する。これらの物理的止め手段により、環状ばねアセンブリ２０が使い捨てプローブ２４の着脱の際に過剰に変形することが防止される。この設計により、プローブアダプタハブ１８の、磁石１２又はカバー２２の何れかに対する正常な位置からの動きは約０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）程度に押さえることができる。この動きの量は環状ばねアセンブリ２０の弾性偏倚動作領域内に収まっている。しかしこれらの止め手段は、正常な試験操作の際の機械的プローブ２４の動きの範囲である約０．００５０８ｍｍ（０．０００２０インチ）よりはるかに大きい距離だけ離れたところにある。
【００２１】
要するに本発明の粘弾性トランスデューサは、液体又はゲルの粘性特性を特性化するための、単純で信頼性が高く精度の高いトランスデューサとなる。更にこのトランスデューサでは、望ましくない機械的応力に対するトランスデューサの耐久性を高め、ばね部材の弾性動作限界の範囲内にトランスデューサの機械的偏倚を制限する機構を組み込んでおり、これにより従来技術より優れたものとなっている。この設計によって、耐久性を犠牲にすることなく、ばねアセンブリ２０のコンプライアンスも高められる。このような高いばねのコンプライアンスは弱いゲルに対するトランスデューサの感度を高めるために望ましい。
【００２２】
本発明のトランスデューサの実施例で、軸線方向に動く設計のものについて説明してきたが、本発明のトランスデューサは、径方向や、横方向や、旋回方向の振動、又は任意の他のタイプの振動をするように設計することができる。
【００２３】
本発明のトランスデューサで、機械的駆動用と動きピックアップ用の両方の目的で１個のコイルを用いる実施例について説明してきた。しかし、各用途について個別のコイルを用いることもできる。より大きな動きができるように追加のコイル又は他の手段を組み込むこともできる。旋回運動する設計では、駆動用の複数のコイルとピックアップ用の複数のコイルとを用いてもよい。駆動やピックアップ用のデバイスはコイルに限定されない。他の電圧を用いる方法には、ホール効果を利用した、容量性の、圧電性の、又は他の形態の電気機械的エネルギーの変換又は検出方法が含まれる。
【００２４】
最後に、本発明のトランスデューサの実施例で、振動する機械的構成要素の所望の機械的動きを可能にする２つのフラットな形状の環状ばねを用いたものについて説明してきたが、本発明は、フラットな形状の環状ばねを用いる設計に限定されない。以下のものに限定されないが、コイルばね、弾性チューブ、偏倚ロッド、又はワイヤを含む多くの形状の弾性部材を、機械的振動のための弾性部材として用いることができる。更に、機械的又は弾性的手段による他の機械的振動が実現されている場合には、機械的振動のために機械的弾性部材は不要である。
【００２５】
【発明の効果】
上記のように機械的プローブの弾性変形を制限し、所望の弾性動作方向を除いて、概ね剛性の機械的プローブ設計を実現する機械的止め手段を設けることにより、トランスデューサがオペレータの取扱いによる損傷をこうむるのを最小限に抑えることができる。
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates generally to devices for making viscoelastic measurements, and more specifically to vibrating viscoelastic transducers improved for measuring the viscoelastic properties of fluids and gels.
0002.
[Conventional technology]
Oscillating viscosity and viscoelastic analyzers are well known in the art. These analyzers typically incorporate a mechanical probe member that is driven to operate in a vibrating state or periodically. The analyzer comprises several means for imparting motion to the probe member and means for monitoring the displacement or motion of the probe. The most used designs incorporate electrical means for driving mechanical probes and electrical means for monitoring probe operation. The mobile probe is immersed in the fluid under test or in the gel. The operating characteristics of this mobile probe are affected by the viscous and viscoelastic properties of the material under test. Changes in the operating characteristics of the probe according to the test sample are monitored and processed by an analyzer that determines the viscoelastic properties of the test sample.
0003
The drive mechanism or circuit components, mechanical probe, and motion detection mechanism together form a transducer. The transducer has a response characteristic that associates the input drive signal with the output operating signal. The response of the transducer depends on its physical design and the viscoelastic properties of the material under test. Transducer characteristics can be expressed using mechanical or electrical operating characteristics. U.S. Pat. No. 4,341,111 granted to Hussar uses the relationship between frequency and mechanical displacement to characterize transducer operation. This type of property is shown in FIG. From an electrical design point of view, it is often desired to represent the behavioral characteristics of the transducer with respect to electrical impedance. FIG. 5 shows the relationship between the frequency and the change in electrical impedance in the case of a viscoelastic transducer as shown in FIGS. 1 and 2. This type of transducer monitors the mechanical probe velocity rather than the mechanical probe displacement. Both displacement-monitored and velocity-monitored transducers are non-linear with respect to drive frequency and typically show a clear peak at the intrinsic resonant frequency. This resonance frequency changes depending on the viscoelastic property of the fluid to be measured or the gel. This peak is present in the examples shown in FIGS. 5 and 6.
0004
Viscoelastic transducers vary widely depending on their design. One variant relates to the direction of probe movement. The prior art design incorporates axial, lateral, swivel or radial probe movements in the transducer. Examples of conventional transducers that use axially oscillating probes include US Pat. Nos. 3,587,295 and 3,741,002 granted to Simon, and US Pat. No. 4,026 granted to Simon and others. , 671.
U.S. Pat. Nos. 4,321,217 granted to Hartert and U.S. Pat. No. 4,341,111 granted to Hussar use elastic rods driven to generate lateral or swivel motion. Disclose that. U.S. Pat. Nos. 4,488,427 granted to Matusik et al. Teach rotational or radial mechanical vibrations. These prior art transducers incorporate a single flexible member that deforms to produce the desired mechanical movement. Transducers that vibrate in the axial direction as taught by patents such as Simon and Simon incorporate a diaphragm. The lateral or swivel movements taught by Hartert and Hussar use elastic rods that are driven to bend the rod in one direction for lateral movements or in two directions for swivel movements. It is realized by. The radial motion taught by Mutasik occurs by using an elastic cylindrical tube driven with a twisting force that causes radial deviation.
0005
The most commonly used vibration transducers use separate drive and pickup coils. However, it is not necessary to use individual coils. The transducers taught by Simon et al. Use a single coil at the same time to drive the transducer and monitor mechanical operation.
0006
The viscoelastic or viscoelastic analyzer monitors the transducer response using appropriate circuit and computational techniques to determine the viscoelastic or viscoelastic properties of the material under test. Circuits for driving vibration transducers are well known in the art and typically include a drive circuit for generating vibration mechanism operation and a monitor circuit for monitoring its mechanical movement. Additional circuits are also taught in the art that include means for adjusting their mechanical movements, monitoring energy consumption, or adjusting signals for display. Early designs drive the transducer at a fixed frequency. Further designs typically drive the transducer at the resonant frequency of the transducer immersed in the material under test. For the advanced device, the viscoelastic properties of the material being measured are determined by analyzing only the resonant point of the vibrating transducer. The viscosity of the resonant peak characterizes the viscous properties of the test sample, while changes in frequency characterize its elastic properties.
0007
The accuracy of the viscosity and viscoelasticity measuring device incorporating the vibration transducer is limited by the operating characteristics of the vibration transducer. Conventional vibration transducers have poor manufacturing reproducibility and vibration characteristics and tend to have temperature drift, long-term drift and humidity drift. Moreover, these transducers lack durability. Damage caused by operator handling will cause either the transducer to drift or fail. In some designs, the transducer moving coil is pressed against a magnet or magnetic pole, causing damage to that coil. In other designs, the transducer arrangement is damaged by a few operator mishandlings, which causes transducer drift or interferes with transducer vibration.
0008
Conventional transducers do not provide the necessary means of protecting vibrating mechanical components from excessive force. The Simon transducer vibrates axially, but the diaphragm moves laterally or excessively axially while the operator monitors or removes the mechanical probe. As a result of this excessive movement, either the magnet or the magnetic pole comes into contact with the coil, thereby damaging the coil.
0009
Approximately 95% of all requirements for this design are due to damaged coils. Further, the transducer characteristics tend to change when the diaphragm is pressed by excessive axial movement.
0010
To summarize the prior art, the vibration transducers taught in US Pat. No. 4,341,111 granted to Hussar depend on the lateral or swivel movement of the elastic rod. However, this does not provide a means of protecting the elastic rod from excessive deformation. The transducer taught in U.S. Pat. No. 4,488,427 granted to Matusik et al. Is provided with a tube, the tube being deflected in the rotational direction, and the transducer arrangement being laterally biased in the tube. Need to be prevented. Similarly, the vibrating transducers taught in US Pat. No. 4,154,093 and US Pat. No. 4,869,098 do not provide protection against excessive transducer displacement.
[Problems to be Solved by the Invention]
0011
A vibrating transducer that minimizes damage due to operator handling by limiting the elastic deformation of the mechanical probe and providing mechanical stopping means to achieve a generally rigid mechanical probe design except in the desired elastic direction of motion. To provide.
[Means for solving problems]
0012
This and other purposes are further probed by providing an annular spring assembly that is coaxially attached to the mechanical probe to limit the movement of the probe member in any direction other than the desired direction along the probe axis. It is achieved according to the preferred embodiments described in the present invention by providing a mechanical stop member to limit the range in the desired direction along the axis.
0013
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The inventions described herein are in connection with and are incorporated herein by reference to US Pat. Nos. 5,016,469 and 5,138,872.
0014.
The viscoelastic transducer of the present invention can be used in place of, for example, the transducer described in US Pat. No. 5,016,469 granted to Henderson. The viscoelastic transducer of the present invention can also be used with the electronic circuits described in this patent specification.
0015.
1 to 4 show a magnet cup portion 10, a permanent magnet 12, and a magnetic pole 14, such that these elements generate a uniform magnetic field in the gap between the permanent magnet 12 and the magnetic pole 14. Assembled with adhesive to align the position. The probe adapter hub 18 is adhered to both the inner ring 30 and the independent coil 16 of the annular spring assembly 20. The outer edge of the annular spring assembly 20 is aligned to position the coil 20 within the gap between the magnet 12 and the magnetic pole 14, and is adhered to the magnetic pole 14. The cover 10 is adhered to the outer edge of the spring assembly 20 with an adhesive.
0016.
The mechanical probe moving in the transducer shown in FIGS. 1 to 4 comprises a probe adapter hub 18, a coil 16, a disposable probe 24, and an inner ring 30 of the annular spring assembly 20. Proper alignment during assembly allows the mechanical probe to move axially while maintaining clearance between magnetic gaps. The coil 16 is used to drive the mechanical probe and to detect the movement of the probe.
[0017]
The usual characteristic response of the transducers of the present invention is shown in FIG. This transducer can be used with a variety of conventional control circuits, but is specifically designed for use with the circuits described in US Pat. No. 5,138,872. This circuit runs the transducer at its resonant frequency within the test sample. The higher the viscosity, the lower the impedance of the transducer. The higher the elasticity, the higher the resonance frequency. FIG. 5 shows the performance of this transducer in air, water, high concentration mineral oil, and mineral oil gel. The viscosity characteristics of the test sample are characterized by the way the resonance peaks are attenuated. The elastic properties of the sample are characterized by changes in frequency.
0018
FIG. 4 shows an annular spring assembly 20 composed of two annular springs 26 soldered to an inner ring 30 and an outer ring 28 made of brass. The two annular springs 26 are made from beryllium copper plates using a conventional photochemical processing process, such as those commercially available from Conard, Glastonbury, Connecticut, USA. The compliance of the two annular springs 26 can be changed by changing the length, width, or thickness of the spring web. Materials other than beryllium copper may be used. However, due to its excellent stable spring properties, beryllium copper is the preferred material. The annular spring assembly 20 is joined using lead-tin solder, but can also be joined by welding, brazing, or gluing.
0019
As mentioned above, the annular spring assembly 20 is configured with two parallel springs 26 to give the mechanical probe lateral stiffness. Even if one spring is used, excellent performance as a viscoelastic transducer can be exhibited, but it is not possible to provide lateral rigidity to prevent the coil 16 from being damaged during the operator's operation regarding the attachment / detachment of the disposable test probe. .. The spring assembly 20 provides rigidity for movement in all directions except axial displacement. It is possible to use two or more annular springs 26, but in this case, the degree of improvement in mechanical rigidity that gives resistance to unnecessary mechanical deviation is small in spite of the increase in cost and complexity.
0020
The mechanical design of the viscoelastic transducer of the present invention includes physical stopping means that limit the range of motion of the disposable mechanical probe 24. The magnet 12 limits the inward deviation and the cover 22 limits the outward deviation. These physical fastening means prevent the annular spring assembly 20 from being excessively deformed when the disposable probe 24 is attached or detached. With this design, the movement of the probe adapter hub 18 from the normal position with respect to either the magnet 12 or the cover 22 can be suppressed to about 0.254 mm (0.010 inch). The amount of this movement is within the elastic biasing motion region of the annular spring assembly 20. However, these stopping means are located at a distance far greater than the range of motion of the mechanical probe 24 during normal test operation, which is about 0.00508 mm (0.00020 inch).
0021.
In short, the viscoelastic transducer of the present invention is a simple, reliable and highly accurate transducer for characterizing the viscous properties of a liquid or gel. In addition, the transducer incorporates a mechanism that enhances the durability of the transducer against undesired mechanical stresses and limits the mechanical deviation of the transducer within the elastic operating limits of the spring member, which is superior to the prior art. It has become. This design also enhances the compliance of the spring assembly 20 without sacrificing durability. Such high spring compliance is desirable to increase the sensitivity of the transducer to weak gels.
0022.
Although the transducer examples of the present invention have been described for being designed to move in the axial direction, the transducers of the present invention are subject to radial, lateral, swivel, or any other type of vibration. Can be designed to.
[0023]
Examples of the transducer of the present invention using a single coil for both mechanical drive and motion pickup purposes have been described. However, individual coils can also be used for each application. Additional coils or other means can also be incorporated for greater movement. In the swivel design, a plurality of coils for driving and a plurality of coils for pickup may be used. Devices for driving and pickup are not limited to coils. Methods using other voltages include capacitive, piezoelectric, or other forms of electromechanical energy conversion or detection using the Hall effect.
0024
Finally, an embodiment of the transducer of the present invention has described one using two flat shaped annular springs that allow the desired mechanical movement of the vibrating mechanical component. The design is not limited to the use of an annular spring having a flat shape. Many shapes of elastic members, including but not limited to, coil springs, elastic tubes, eccentric rods, or wires, can be used as elastic members for mechanical vibration. Further, if other mechanical vibrations are realized by mechanical or elastic means, no mechanical elastic member is required for the mechanical vibrations.
0025
【Effect of the invention】
By limiting the elastic deformation of the mechanical probe as described above and providing mechanical stopping means to realize a generally rigid mechanical probe design except in the desired elastic direction of motion, the transducer can be damaged by operator handling. This can be minimized.