JPH0618950U - 液体の物性値計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの装置で液体の複数の物性値を測定でき
る計測器を提供することにある。 【構成】 計測すべき液体３０を収容する容器３１と、
容器３１の一方の側面に設けられ液体３０に超音波等の
音波を発する発信器３２と、容器３１の他方の側面に設
けられ発信器３２から液体３０を介して伝達した音波を
受ける受信器３３と、受信器３３及び発信器３２に接続
され、音波の伝達時間及び／又は音波の振幅の減衰率を
計測する計測制御部３４とを備えたことを特徴としてい
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液体の物性値を計測する計測装置に関し、特に液体の密度や粘度等 複数の物性値を一つの装置で計測するようにした液体の物性値計測装置に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

液体の密度を計測する場合、以下のような装置や方法がある。

【０００３】 １）浮き秤 図３は従来の浮き秤の概念を示す図である。

【０００４】 同図に示すように、浮き秤は、けい部（図の上側）１に目盛りを設けた略浮き 形の容器２と、この容器２の胴部（図の下側）３に設けられた鉛の粒子からなる 錘４とで形成されており、この浮き秤を測定すべき液体５に浮かしたときに、液 面と一致する部分の目盛りを読むことでその液体５の密度が測定できるようにな っている。

【０００５】 ２）振動式密度計 図４は従来の振動式密度計の概念を示す図である。

【０００６】 同図に示すように、振動式密度計は、上端が固定され略Ｕ字形状に折り曲げら れたガラスパイプからなるガラスセル１０と、このガラスセル１０の下端に設け られた振動片１１と、振動片１１の近傍に配置され振動片１１を励磁させてガラ スセル１０を矢印Ｐ方向に振動させる励磁ヘッド１２と、振動片１１の振動によ る磁界の変化を検出する検出ヘッド１３と、振動を持続させるための増幅器１４ とからなり、ガラスセル１０内を空にしたときの振動数と、ガラスセル１０内に 測定すべき液体を入れたときの振動数との相違から液体の密度を求めるようにな っている。

【０００７】 尚、この他に音速を利用して密度を測定する方法もある。

【０００８】 また、液体の粘度を計測する場合、円筒回転粘度計が用いられる。

【０００９】 図５は従来の円筒回転粘度計の概念図である。

【００１０】 同図に示すように、円筒回転粘度計は、測定すべき液体２０の上部に回転軸２ １が垂直になるように設けられたモータ２２と、モータ２２の回転軸２１の中程 に設けられた目盛盤２３と、モータ２２の回転軸２１の下端に吊り下げられたコ イル状のばね２４と、ばね２４の下端に吊り下げられた円筒２５と、ばね２４と 円筒２５との接続点に一端が固定され他端が目盛盤２３上に移動可能に設けられ た針２６とで構成されており、円筒２５を測定すべき液体中２０で回転させたと きの目盛を読むことで液体２０の粘度が測定できるようになっている。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、密度と粘度とを計測する場合には別々の計測器を用いて行わな ければならないので面倒である。しかも浮き秤、円筒回転粘度計は振動や動揺の ある環境下では使用することができない。

【００１２】 そこで、本考案の目的は、上記課題を解決し、一つの装置で液体の複数の物性 値を測定できる計測器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は、容器の一方の側面に設けられ液体に超音 波等の音波を発する発信器と、容器の他方の側面に設けられ発信器から液体を介 して伝達した音波を受ける受信器と、受信器及び発信器に接続され、音波の伝達 時間及び／又は音波の振幅の減衰率を計測する計測制御部とを備えたものである 。

【００１４】

【作用】

上記構成によれば、測定すべき液体中を伝達する超音波等の音波の伝達時間及 び／又は音波の振幅の減衰率を計測することができるので、伝達時間からは音速 が求まり、音速から液体の密度が求まり、音波の振幅の減衰率からは液体の粘度 が求まる。従って一つの装置で複数の計測値、すなわち液体の密度及び／又は粘 度を求めることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

【００１６】 図１は本考案の液体の物性値計測装置の一実施例の概念図である。

【００１７】 同図において、物性値計測装置は、測定すべき液体３０を収容する容器３１と 、容器３１の一方の側面３１ａ（図の左側）に設けられ液体３０に音波を発する 発信器３２と、容器３１の他方の側面３１ｂ（図の右側）に設けられ発信器３２ から液体３０を介して伝達した音波を受ける受信器３３と、発信器３２及び受信 器３３に接続され、音波の伝達時間及び音波の振幅の減衰率を計測する計測制御 部３４とで構成されている。計測制御部３４は、発信制御部３５と受信制御部３ ６とで形成されている。

【００１８】 発信器３２は、例えば可聴周波数の音波を発する防水性のスピーカと、スピー カに接続されスピーカを駆動する低周波数発信器とで形成されている（共に図示 せず）。

【００１９】 受信器３３は、音波を電気信号に変換する防水性のマイクロフォンと、マイク ロフォンに接続され電気信号に変換された音波の信号を増幅する増幅器とで形成 されている（共に図示せず）。

【００２０】 発信制御部３５は、計測開始時に発信器３２を作動させるようになっており、 受信制御部３６は、発信器３２から音波が発せられてから受信器３３で受信する までの時間を計測すると共に、発信器３２から発した音波の振幅と、受信器３３ で受信した音波の振幅との比率を計測するようになっている。

【００２１】 次に実施例の作用を述べる。

【００２２】 図２（ａ）は図１に示した発信器から発せられる音波の波形を示す図であり、 図２（ｂ）は図１に示した受信器で受ける音波の波形の一例を示す図である。

【００２３】 計測を開始すると、発信制御部３５は時刻ｔ₀ に発信器３２を作動させ、振幅 Ａ₀ の正弦波をスピーカから発する（図２（ａ））。スピーカから発せられた音 波は、振幅がＡ₁ に減衰した状態で時刻ｔ₁ に受信器３３で受信される（図２（ ｂ））。

【００２４】 受信制御部３６では、時刻ｔ₁ と時刻ｔ₂ との差Δｔ（＝ｔ₂ −ｔ₁ ）及び振 幅Ａ₁ とＡ₀ との比率（減衰率）Ａ₁ ／Ａ₀ を求める。

【００２５】 ここで、Δｔは数１より液体中を伝達する音波の速度により決まる。

【００２６】

【数１】 Ｌ＝ｖ・Δｔ 但しＬは発信器３２から受信器３３までの距離であり、ｖは音波の速度である。

【００２７】 この速度ｖは数２に示すように密度ρの関数である。従ってΔｔから密度ρが 求まる。

【００２８】

【数２】 ｖ＝（Ｋ／ρ）^1/2 但しＫは定数である。

【００２９】 また、減衰率Ａ₁ ／Ａ₀ は数３に示すように粘度ηを求めることができる。

【００３０】

【数３】 Ａ₁ ／Ａ₀ ＝ｋ・η 以上において、本実施例によれば、測定すべき液体３０中を伝達する音波の伝 達時間Δｔ及び音波の振幅の減衰率Ａ₁ ／Ａ₀ の両方の値を計測できるので、伝 達時間Δｔからは音速ｖが求まり、音速ｖから液体の密度ρが求まり、音波の振 幅の減衰率Ａ₁ ／Ａ₀ からは液体３０の粘度ηが求まる。従って一つの装置で液 体の密度ρ及び粘度ηの両方の値を求めることができる。

【００３１】 尚、本実施例では発信器３２から発する音波に可聴周波数の音波を用いたが、 これに限定されるものではなく超音波を用いてもよい。但しこの場合、受信器３ ３の周波数特性も超音波を検出できるものであることはいうまでもない。

【００３２】 また、本実施例では、音波の振幅の減衰比率及び音波の到達時間の両方を求め る場合について説明したが、受信信号の強さ及び到達時間のいずれか一方の計測 を行ってもよい。

【００３３】 さらに本実施例では、発信器から液体を介して伝達した音波を受信器が受ける ように形成された場合で説明したが、これに限定されず容器を小型化するため容 器内で反射すると共に液体を介して伝達した音波を計測するように、発信器及び 受信器を配置してもよい。

【００３４】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を発揮する。

【００３５】 (1) 液体の複数の物性値、すなわち粘度及び密度が複数の一つの装置で計測でき るので、作業性が向上する。

【００３６】 (2) 振動や動揺のある環境下でも影響を受けずに計測できるので信頼性が向上す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の液体の物性値計測装置の一実施例の概
念図である。

【図２】（ａ）は図１に示した発信器から発せられる音
波の波形を示す図であり、（ｂ）は図１に示した受信器
で受ける音波の波形の一例を示す図である。

【図３】従来の浮き秤の概念を示す図である。

【図４】従来の振動式密度計の概念を示す図である。

【図５】従来の円筒回転粘度計の概念図である。

【符号の説明】

３０ 液 体 ３１ 容 器 ３２ 発信器 ３３ 受信器 ３４ 計測制御部 ３５ 発信制御部 ３６ 受信制御部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測すべき液体を収容する容器と、該容
   器の一方の側面に設けられ前記液体に超音波等の音波を
   発する発信器と、前記容器の他方の側面に設けられ前記
   発信器から前記液体を介して伝達した音波を受ける受信
   器と、該受信器及び前記発信器に接続され、前記音波の
   伝達時間及び／又は前記音波の振幅の減衰率を計測する
   計測制御部とを備えたことを特徴とする液体の物性値計
   測装置。