JPS58160843A - 遠心式粒度分布測定方法および装置 - Google Patents
遠心式粒度分布測定方法および装置Info
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- JPS58160843A JPS58160843A JP4486782A JP4486782A JPS58160843A JP S58160843 A JPS58160843 A JP S58160843A JP 4486782 A JP4486782 A JP 4486782A JP 4486782 A JP4486782 A JP 4486782A JP S58160843 A JPS58160843 A JP S58160843A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
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- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 12
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/04—Investigating sedimentation of particle suspensions
- G01N15/042—Investigating sedimentation of particle suspensions by centrifuging and investigating centrifugates
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は遠心式粒度分布測定方法に関する、。
一般に密度po (1/d ) 、粘性係数η0をもつ
溶媒中に存在する直径D (C1l) 、密度P(#/
cj)の粒子は重力の影響によって沈降するが、一定距
離沈降するのに要する時間はストークスの沈降式Kmう
ことが知られている。ここにストークスの沈降式は、自
然重力沈降のときは、 で表わされ、また遠心重力沈降のときはで表わされる0
但し、tは沈降時間(sec) 、 Hは沈降Well
li (cm) 、 Iハ自gl力加4Fl (av’
8” ) 、 Xlは1転中心より沈降#壜での距離(
cm) 、 X2 は回転中心より#l定向までの距離
(1)、−は回転角速度(rad/減)である。
溶媒中に存在する直径D (C1l) 、密度P(#/
cj)の粒子は重力の影響によって沈降するが、一定距
離沈降するのに要する時間はストークスの沈降式Kmう
ことが知られている。ここにストークスの沈降式は、自
然重力沈降のときは、 で表わされ、また遠心重力沈降のときはで表わされる0
但し、tは沈降時間(sec) 、 Hは沈降Well
li (cm) 、 Iハ自gl力加4Fl (av’
8” ) 、 Xlは1転中心より沈降#壜での距離(
cm) 、 X2 は回転中心より#l定向までの距離
(1)、−は回転角速度(rad/減)である。
試料の粒度分布調定方法は、このような粒子径りと沈降
時間tの相間々係を利用したもので、測定KJ!Iして
は、先ず試料をセル内で均一に@濁した後自然重力或い
は遠心重力が作用する状態におき、沈Pl#面から一定
距離はなれた位置の粒子濃度の時間的変化を光透過法等
にて観処し、それによって得られた粒子濃度の時間的変
化特性曲線と−F1第(1)式若しくは第(2)式とを
演算処理することによって行なう。つまり試料を均−K
l!i’mL、た時点からの経過時間がわかれば、その
時間内にいくらの径以上の粒子が測定位置を完全に通過
したかが上記第(1)式若しくは第121式によって定
性的に求められるから、この(1)式若しくは(2)式
と前記粒子幽度の時間的変化特性曲線とから粒度分布を
求めることができるのである。
時間tの相間々係を利用したもので、測定KJ!Iして
は、先ず試料をセル内で均一に@濁した後自然重力或い
は遠心重力が作用する状態におき、沈Pl#面から一定
距離はなれた位置の粒子濃度の時間的変化を光透過法等
にて観処し、それによって得られた粒子濃度の時間的変
化特性曲線と−F1第(1)式若しくは第(2)式とを
演算処理することによって行なう。つまり試料を均−K
l!i’mL、た時点からの経過時間がわかれば、その
時間内にいくらの径以上の粒子が測定位置を完全に通過
したかが上記第(1)式若しくは第121式によって定
性的に求められるから、この(1)式若しくは(2)式
と前記粒子幽度の時間的変化特性曲線とから粒度分布を
求めることができるのである。
丸だこの場合、自然重力によって沈降させる方式ではg
が一定であるが、遠心重力によって沈降させる方式では
回転数を為く保つことによつ−(t。
が一定であるが、遠心重力によって沈降させる方式では
回転数を為く保つことによつ−(t。
をいくらで4萬めることができ、従って微小な粒子の粒
度分布でも短時間に測定できるという利点がある。この
ため現行の粒度分布測定方法ti、遠心式のものが多く
採用されている。
度分布でも短時間に測定できるという利点がある。この
ため現行の粒度分布測定方法ti、遠心式のものが多く
採用されている。
しかしながら現行の遠心式粒度分布#I定方法は回転数
を一定に保った状態で行なうものであるために次のよう
な欠点がある。
を一定に保った状態で行なうものであるために次のよう
な欠点がある。
即ち、回転ディスクの回転数を比較的低速(例えばto
oo rpm >にすると粒度分布の広い試料を測定す
る場合、遠心式であるにも拘らず非常に長時間を要する
っ一方、これを改善するために回転数を^く(例えばs
ooorpm)すると粒子径の大きい粒子の沈吟速度が
速くて@短時間が短か過ぎ、そのため大粒子については
大きな誤差を含んだものとなる。
oo rpm >にすると粒度分布の広い試料を測定す
る場合、遠心式であるにも拘らず非常に長時間を要する
っ一方、これを改善するために回転数を^く(例えばs
ooorpm)すると粒子径の大きい粒子の沈吟速度が
速くて@短時間が短か過ぎ、そのため大粒子については
大きな誤差を含んだものとなる。
従つ王1粒度分布の広い試料を測定するに際してlよ、
#1足目的とする粒子の大きさ−に1転数を段階的に変
えて行なう必要がある。
#1足目的とする粒子の大きさ−に1転数を段階的に変
えて行なう必要がある。
ところがこのように回転数を段階的に変えると、Il!
1足の自動化がIA4雌であるし、測定準備操作に時間
がかかるという欠点がある。斐にそれ以上に、tI41
も回転と停止とを繰返すことになるので、試料に補正し
雌い繍影響を及はすという欠点がある。
1足の自動化がIA4雌であるし、測定準備操作に時間
がかかるという欠点がある。斐にそれ以上に、tI41
も回転と停止とを繰返すことになるので、試料に補正し
雌い繍影響を及はすという欠点がある。
つまり、1転と停止とを繰返すと試料は所定の回転数に
達するまでの間、及びその回転数から停止゛するまでの
間も沈降を行なっているので、それの補正が非常に蝋し
いのである。
達するまでの間、及びその回転数から停止゛するまでの
間も沈降を行なっているので、それの補正が非常に蝋し
いのである。
本発明はこのような欠点を悉く解消し、広い粒度分布を
有する試料であっても短時間に測定を行なうことのでき
る巧みな一方法を提供するものである。
有する試料であっても短時間に測定を行なうことのでき
る巧みな一方法を提供するものである。
而して本発明に係る遠心式粒度分布測定方法は、試料セ
ルを設置した回転ディスクの回転を時間的に連続して増
大させて試料セル内の試料粒子kbu速度的に増大する
遠心重力によって沈降させるようにし、もって各瞬時に
おける回転ディスクの1転数及び回転開始時からその瞬
時までに賛した時間並びに沈′PI#面から一定距離は
なれた粒子濃度を検出する検出器の各瞬時における検出
データの3者を演算処理して試料粒子の粒度分布を求め
るようにしたことを要旨とする。ここに回転ディスクの
回転数を時間的に連続して増大させるw4a!としては
一次関数的或いは二次関数的に増大させる等各種の態様
で行なうことができる。このように回転数を経時的に増
大させると上記第(2)式中のωが時間の関数となるの
で、目減の分母にあるw2Lは各瞬時ΔLにおけるω′
の値を全ての時間にばって加算した値、換イすればω2
の時間積分値(soω’dt)であられされる。この丸
め、#i定に際しては各瞬時における−の値と、回転開
始時から各瞬時までの時間とを測抄、それを演算処理の
段階で加痒或いは4111算処理する必要がある。そし
て、この処理の結果優られた値を検出器からの?−夕と
共に第(2)式に基づいて演算処理すれば粒度分布を求
めることができる。上鮎各瞬時のωの値と回転開始から
各一時までの時間との加算、積算処理及びその処理によ
って得られた値と検出器からのデータの演痒処−は論理
回路によって行なうことができるが、i!!l路が複雑
になるし、組立に手数を要するので、4常コンピユータ
によって行なうのが望ましい、尚、検出データの検出方
法としては一般に光透過法を用いるのが望ましい、1 CJFVC本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。@L図は検出データを光透−法によって得るように1
7た遠心式粒度分布/IN+定方法全方法するだめの構
成を示し、(1)は回転ディスク、+2) 、121は
回転ディスクトに設けられた試料セル、(3)は回転デ
ィスク1を回転するモータである。このモータCよ1回
転ディスク(1)の回転数を経時的に増大させる必要が
ある関係り、回転数制御のできるモータを用いるのが良
い。
ルを設置した回転ディスクの回転を時間的に連続して増
大させて試料セル内の試料粒子kbu速度的に増大する
遠心重力によって沈降させるようにし、もって各瞬時に
おける回転ディスクの1転数及び回転開始時からその瞬
時までに賛した時間並びに沈′PI#面から一定距離は
なれた粒子濃度を検出する検出器の各瞬時における検出
データの3者を演算処理して試料粒子の粒度分布を求め
るようにしたことを要旨とする。ここに回転ディスクの
回転数を時間的に連続して増大させるw4a!としては
一次関数的或いは二次関数的に増大させる等各種の態様
で行なうことができる。このように回転数を経時的に増
大させると上記第(2)式中のωが時間の関数となるの
で、目減の分母にあるw2Lは各瞬時ΔLにおけるω′
の値を全ての時間にばって加算した値、換イすればω2
の時間積分値(soω’dt)であられされる。この丸
め、#i定に際しては各瞬時における−の値と、回転開
始時から各瞬時までの時間とを測抄、それを演算処理の
段階で加痒或いは4111算処理する必要がある。そし
て、この処理の結果優られた値を検出器からの?−夕と
共に第(2)式に基づいて演算処理すれば粒度分布を求
めることができる。上鮎各瞬時のωの値と回転開始から
各一時までの時間との加算、積算処理及びその処理によ
って得られた値と検出器からのデータの演痒処−は論理
回路によって行なうことができるが、i!!l路が複雑
になるし、組立に手数を要するので、4常コンピユータ
によって行なうのが望ましい、尚、検出データの検出方
法としては一般に光透過法を用いるのが望ましい、1 CJFVC本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。@L図は検出データを光透−法によって得るように1
7た遠心式粒度分布/IN+定方法全方法するだめの構
成を示し、(1)は回転ディスク、+2) 、121は
回転ディスクトに設けられた試料セル、(3)は回転デ
ィスク1を回転するモータである。このモータCよ1回
転ディスク(1)の回転数を経時的に増大させる必要が
ある関係り、回転数制御のできるモータを用いるのが良
い。
(4)は光源、(5)は光源用′tjL源、(6)は検
出器と12、(例えばフォトダイオード、 (71t;
j増幅器である、っ前dピ光源(4)と検出器16)と
は試料ヒル(2)の沈降向(2d)から一定距li、l
隔てた地点(2b)を照準、規準するように配設されて
いる。18)は演痙装置として例えばコンピュータC1
このコンピュータ#J上述し、ゲ閲県機能の(lfxに
モータ(3)を駆動する璽圧をコントロールする機能、
モータの回転数を経時的に酌める機能、及び各瞬時にお
けるモータの回転数を測定する機能並びに回転開始時か
ら各瞬時までの時11j1を測定する機能を有している
。このコンピュータf8+1(接続された入力装置(9
)には、モータ躯動用の電圧を一次関数的あるいは二次
関数的等いかなる態様で上昇させるかのプログジムや、
その回転数から角速度ωを算出するための係数及びスト
ークスの沈降式CM121式)中のηG、ρ+po等演
算に必要な情報が記憶され、コンピュータf81にそれ
らの情報を入力している、このコンピュータ(8)にて
演算処理された結果は、出力装*QOで表示さ7するー
)ilj力M[tQl)!: L、テijCRT、或い
はべ’4@A”ログラフ等が適用できる0 尚、回転ディスクt1)の回転数の絞入は試料中に誰ま
れる最小粒子径によって適配定めることができるが、一
般には500rp(U程度とすれば良い。
出器と12、(例えばフォトダイオード、 (71t;
j増幅器である、っ前dピ光源(4)と検出器16)と
は試料ヒル(2)の沈降向(2d)から一定距li、l
隔てた地点(2b)を照準、規準するように配設されて
いる。18)は演痙装置として例えばコンピュータC1
このコンピュータ#J上述し、ゲ閲県機能の(lfxに
モータ(3)を駆動する璽圧をコントロールする機能、
モータの回転数を経時的に酌める機能、及び各瞬時にお
けるモータの回転数を測定する機能並びに回転開始時か
ら各瞬時までの時11j1を測定する機能を有している
。このコンピュータf8+1(接続された入力装置(9
)には、モータ躯動用の電圧を一次関数的あるいは二次
関数的等いかなる態様で上昇させるかのプログジムや、
その回転数から角速度ωを算出するための係数及びスト
ークスの沈降式CM121式)中のηG、ρ+po等演
算に必要な情報が記憶され、コンピュータf81にそれ
らの情報を入力している、このコンピュータ(8)にて
演算処理された結果は、出力装*QOで表示さ7するー
)ilj力M[tQl)!: L、テijCRT、或い
はべ’4@A”ログラフ等が適用できる0 尚、回転ディスクt1)の回転数の絞入は試料中に誰ま
れる最小粒子径によって適配定めることができるが、一
般には500rp(U程度とすれば良い。
この構成にしいて試料粒子−のれ度分4を求めるための
操作手順は、単−回だけ11転デイスクを一定回転数で
回転させて#l′iEする従来の方法と全く同じである
0、ただ回転?イスクの回転が経時的に増大するので粒
子の沈降速度が刻ン異なLそのためこの沈降速度の変化
を演ギ処理の段階で加味するに!°き′ない。しかし、
この演算処理もコンピュータ(8)内でhなわれるので
、操作手順としては従来と11IJら異ならない〇 即し、セル内の試料を均一に懸濁して後、回転ディスク
を回転さするだけで↓いo’fb回転ディスク(1)の
回転数Nが第2図に破線で示を如く直線的に増大され、
その羨−足回転数(例えば5θ0Orp山)に維持され
るという変化を辿った場合において各瞬時における検出
器(6)にて検出されるデータDが同図に実線で示す如
く変化したとするっこの検出データDは透過光量であり
、それは粒子濃度を意味している。この場合、各瞬時に
おける回転数N1四転開始から各瞬時までの時間tI、
tI・・・、その他第(2)式中のη0.ρ、ρO、x
、 、 Xtは既知であるから、コンピュータ侶)が、
これら既知−をストークスの沈降式に基づいて演算処理
することによって時間t1秒においてはある一定の径以
り。
操作手順は、単−回だけ11転デイスクを一定回転数で
回転させて#l′iEする従来の方法と全く同じである
0、ただ回転?イスクの回転が経時的に増大するので粒
子の沈降速度が刻ン異なLそのためこの沈降速度の変化
を演ギ処理の段階で加味するに!°き′ない。しかし、
この演算処理もコンピュータ(8)内でhなわれるので
、操作手順としては従来と11IJら異ならない〇 即し、セル内の試料を均一に懸濁して後、回転ディスク
を回転さするだけで↓いo’fb回転ディスク(1)の
回転数Nが第2図に破線で示を如く直線的に増大され、
その羨−足回転数(例えば5θ0Orp山)に維持され
るという変化を辿った場合において各瞬時における検出
器(6)にて検出されるデータDが同図に実線で示す如
く変化したとするっこの検出データDは透過光量であり
、それは粒子濃度を意味している。この場合、各瞬時に
おける回転数N1四転開始から各瞬時までの時間tI、
tI・・・、その他第(2)式中のη0.ρ、ρO、x
、 、 Xtは既知であるから、コンピュータ侶)が、
これら既知−をストークスの沈降式に基づいて演算処理
することによって時間t1秒においてはある一定の径以
り。
例えばlOミクロン以上の粒子は測定面を通過してしま
っており時間1.秒においては例えば9ミクロン以上の
粒子tよ測定面を通過してしまっていることが針鼻され
る。従って回転開始時よりし1秒までの間における検出
データの減装置り。1(=l)1゜D、)からlθミク
ロン以上の粒子の占める割合がわかシ、tI秒からt□
秒までの時間における検出データDI、+(= D+
−Djl )から9ミクロン以上10ミクロン未膚の粒
子の占める割合がわかる。このようにして検出データの
減小履を各瞬時において次々と針痒してゆくことにより
粒度分布を求めることができる。
っており時間1.秒においては例えば9ミクロン以上の
粒子tよ測定面を通過してしまっていることが針鼻され
る。従って回転開始時よりし1秒までの間における検出
データの減装置り。1(=l)1゜D、)からlθミク
ロン以上の粒子の占める割合がわかシ、tI秒からt□
秒までの時間における検出データDI、+(= D+
−Djl )から9ミクロン以上10ミクロン未膚の粒
子の占める割合がわかる。このようにして検出データの
減小履を各瞬時において次々と針痒してゆくことにより
粒度分布を求めることができる。
本@明に係る遠心式粒度分布測定方法は以上述べた如く
、回転ディスクの回転数を時間的に連続して増大させて
セル内の試料粒子を加速度的に増大する遠心血力により
て沈降さぜるようにして遂行されるものであるから5次
の如き優れた効果がある、 中 回転数を大粒子の測定に適した低速から小粒子の測
定に適した高速まで増大させるので幅広い粒度分布をも
つ試料の測定が単−回の操作でイ1なうことができる。
、回転ディスクの回転数を時間的に連続して増大させて
セル内の試料粒子を加速度的に増大する遠心血力により
て沈降さぜるようにして遂行されるものであるから5次
の如き優れた効果がある、 中 回転数を大粒子の測定に適した低速から小粒子の測
定に適した高速まで増大させるので幅広い粒度分布をも
つ試料の測定が単−回の操作でイ1なうことができる。
従って、これによって測定の自動化401能となる(−
1測定時間の大幅なwk1縮が可能となる。
1測定時間の大幅なwk1縮が可能となる。
■ 加えて、従来にあっては回転ディスクの回転と停止
を交互に行なって幅広い粒度分布をもつ試料の測定を行
なっており、そのために一定回転に達するまでの間、一
定回転数から停止するまでの間の夫々の期間における粒
子の沈降という補正の困難な問題に直面せざるを得ない
が本発明におって#−iM転ディスクの回転数を経時的
に連続して増大させるのでそのような困難な問題はなく
、正611な粒度分布測定が可能となる1゜
を交互に行なって幅広い粒度分布をもつ試料の測定を行
なっており、そのために一定回転に達するまでの間、一
定回転数から停止するまでの間の夫々の期間における粒
子の沈降という補正の困難な問題に直面せざるを得ない
が本発明におって#−iM転ディスクの回転数を経時的
に連続して増大させるのでそのような困難な問題はなく
、正611な粒度分布測定が可能となる1゜
第1図番j本発明の方法を実施する装置をボナ図、第2
図は第1図の装置によって得られた検出ビータ及び回転
ディスクの時間的変化を小−ノ゛図である。。 +1)・・・回転ディスク、(2)・・・試料セル、+
61・・快出祷。 1)・・・検出データ、N・・・回転数。 第1図 第2図 −−一一一−1
図は第1図の装置によって得られた検出ビータ及び回転
ディスクの時間的変化を小−ノ゛図である。。 +1)・・・回転ディスク、(2)・・・試料セル、+
61・・快出祷。 1)・・・検出データ、N・・・回転数。 第1図 第2図 −−一一一−1
Claims (1)
- 試料セルを設置した回転ディスクの回転を時間的に連続
して増大させて試料セル内の試料粒子を加速度的に増大
する遠心重力によって沈降させるようにし、もって各瞬
時における回転ディスクの同転数及び回転開始時からそ
の瞬時までに要した時間並びに沈降面から一定距離はな
れた位置の粒子濃度を検出する検出器の各瞬時における
検出データの3者を演算処理して試料粒子の粒度分布を
求めるようにしたことを特徴とする遠心式粒度分布測定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4486782A JPS58160843A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遠心式粒度分布測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4486782A JPS58160843A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遠心式粒度分布測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160843A true JPS58160843A (ja) | 1983-09-24 |
| JPH0251134B2 JPH0251134B2 (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=12703441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4486782A Granted JPS58160843A (ja) | 1982-03-18 | 1982-03-18 | 遠心式粒度分布測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160843A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165040A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| JPS61175546A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| US4671102A (en) * | 1985-06-18 | 1987-06-09 | Shell Oil Company | Method and apparatus for determining distribution of fluids |
| US5279150A (en) * | 1992-03-13 | 1994-01-18 | Katzer Albert E | Automated miniature centrifuge |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122447A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-21 | Ricoh Co Ltd | 光透過式粒度分布測定方法 |
-
1982
- 1982-03-18 JP JP4486782A patent/JPS58160843A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58122447A (ja) * | 1982-01-13 | 1983-07-21 | Ricoh Co Ltd | 光透過式粒度分布測定方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58165040A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| JPS61175546A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | Shimadzu Corp | 粒度分布測定装置 |
| US4671102A (en) * | 1985-06-18 | 1987-06-09 | Shell Oil Company | Method and apparatus for determining distribution of fluids |
| US5279150A (en) * | 1992-03-13 | 1994-01-18 | Katzer Albert E | Automated miniature centrifuge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251134B2 (ja) | 1990-11-06 |
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