RU2393467C2 - Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device - Google Patents
Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393467C2 RU2393467C2 RU2007134666/28A RU2007134666A RU2393467C2 RU 2393467 C2 RU2393467 C2 RU 2393467C2 RU 2007134666/28 A RU2007134666/28 A RU 2007134666/28A RU 2007134666 A RU2007134666 A RU 2007134666A RU 2393467 C2 RU2393467 C2 RU 2393467C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plate
- liquid
- viscosity
- temperature
- modes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится настоящее изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к физическим датчикам, а более конкретно - к акустическим датчикам, основанным на акустических пластинчатых модах колебаний высоких порядков, обладающих особыми свойствами.The present invention relates to physical sensors, and more particularly to acoustic sensors based on high-order acoustic plate modes of oscillation having special properties.
Описание родственной области техникиDescription of a related field of technology
Потребность в миниатюрных датчиках жидкости стимулировала активность в изучении сенсорных свойств акустических волн под действием нагрузок в виде различных жидкостей. В этой связи основной проблемой является значительное поглощение большинства волн из-за вязкоупругих потерь и/или переизлучения энергии в смежную жидкостную среду. Поэтому в отношении акустических устройств должен быть осуществлен правильный выбор подходящей акустической волны. Ранее для этих целей уже были использованы специальные типы волн Рэлея, Лэмба, Лява, приповерхностных и поперечных поверхностных волн. Однако сильная зависимость вязкости жидкости от температуры не была учтена должным образом, и надлежащее решение этой проблемы найдено не было.The need for miniature fluid sensors stimulated activity in the study of the sensory properties of acoustic waves under the influence of loads in the form of various liquids. In this regard, the main problem is the significant absorption of most waves due to viscoelastic losses and / or re-emission of energy into an adjacent liquid medium. Therefore, with respect to acoustic devices, the correct selection of a suitable acoustic wave must be made. Previously, special types of Rayleigh, Lamb, Love waves, near-surface and transverse surface waves have already been used for these purposes. However, the strong temperature dependence of the viscosity of the liquid was not taken into account properly, and a proper solution to this problem was not found.
В патенте США №5235235 описан многочастотный акустический датчик для анализа жидкостей. Датчик включает в себя несколько пар ВШП с разными периодами, которые располагаются в одну линию и генерируют поверхностную и пластинчатые волны, отличающиеся по частоте. Основываясь на различии во воздействии волн на разных частотах с массовой, вязкостной и другими нагрузками пластины, определяются масса, проводимость и вязкость тестируемой жидкости. Однако использование большого числа ВШП влечет за собой увеличение габаритов датчика, объема тестуируемой пробы жидкости и количества индивидуальных электронных систем для обработки данных, поступающих с каждой пары преобразователей. Расположение же всех ВШП в одну линию приводит к нежелательным искажениям тех акустических волн, которые вынуждены распространяться через внутренние ВШП.US Pat. No. 5,235,235 describes a multi-frequency acoustic sensor for analyzing liquids. The sensor includes several IDT pairs with different periods, which are located in one line and generate surface and plate waves that differ in frequency. Based on the difference in the effect of waves at different frequencies with mass, viscosity and other plate loads, the mass, conductivity and viscosity of the test fluid are determined. However, the use of a large number of IDTs entails an increase in the dimensions of the sensor, the volume of the tested liquid sample and the number of individual electronic systems for processing data coming from each pair of converters. The location of all IDTs in one line leads to undesirable distortion of those acoustic waves that are forced to propagate through internal IDTs.
В патенте США №6543274 описаны способ и устройство для измерения плотности и вязкости жидкости акустическим датчиком на основе сдвиговой волны, а температуры жидкости - автономным тонкопленочным резистором, размещенным вне акустического датчика. Однако из-за применения двух пространственно разделенных устройств увеличиваются массы жидкости, требуемые для анализа, а измерения проводятся в 2-х разных точках тестируемой пробы, внося дополнительные искажения и увеливая габариты по сравнению с единым устройством.US Pat. No. 6,532,274 describes a method and apparatus for measuring the density and viscosity of a liquid by an acoustic sensor based on a shear wave, and the temperature of the liquid by an autonomous thin-film resistor located outside the acoustic sensor. However, due to the use of two spatially separated devices, the liquid masses required for analysis increase, and the measurements are carried out at 2 different points of the test sample, introducing additional distortions and increasing the size compared to a single device.
В патенте США №6494079 В1 информацию о вязкости и температуре жидкости получают из решетки отличающихся механических резонаторов больших размеров. Такое устройство применимо только для значительных объемов тестируемых жидкостей, составляющих от 1 мл до 1 литра, вследствие больлших размеров самого устройства.In US patent No. 6494079 B1 information on the viscosity and temperature of a liquid is obtained from a lattice of large mechanical resonators of different sizes. Such a device is applicable only for significant volumes of tested liquids, comprising from 1 ml to 1 liter, due to the large size of the device itself.
Наиболее близким по технической сущности является акустическое устройство для одноврменного определения вязкости и температуры жидкости, описанное в патенте США №4691714. Устройство содержит пластину с плоскопараллельными гранями, выполненную из плавленого кварца толщиной h=635 мкм, металлическую пленку толщиной 2000°А, расположенную на одной из граней упомянутой пластины, пьезоэлектрическую пленку ZnO толщиной 6,4 мкм, расположенную на той же грани поверх металлической пленки, и пары встречно-штыревых преобразователей (ВШП) с периодом λ=25 мкм, расположенные поверх пленки ZnO. Тестируемая жидкость наносится на противоположную грань упомянутой составной пластины. Для проведения измерений пара ВШП генерирует и принимает в пластине две акустически волны - поверхностную, которая распространяется по грани, не имеющей контакта с жидкостью, и объемную, которая распространяется в глубь пластины, отражается от грани с жидкостью и снова поступает на первую грань, где регистрируется приемным ВШП. Тем же ВШП регистрируется и поверхностная акустическая волна. Одновременное существование обеих волн в таком устройстве обеспечивается выбором толщины пластины h намного больше периода λ ВШП (h/λ≈25), а прием двух волн одним ВШП оказывается возможным благодаря упругой изотропии пластины плавленого кварца и совпадением потоков энергии двух акустических волн с направлениями их распространения - по этой причине применение пластин из пьезокристаллов в данном устройстве невозможно. В устройстве описанной конструкции вязкость жидкости определяется по измерению амплитуды отраженной объемной волны, а ее температура - по изменению скорости (фазы) поверхностной акустической волны. Однако поскольку температура тестируемой жидкости может быть отлична от таковой для пластины плавленого кварца, то масса жидкости должна намного превышать массу всего акустического устройства с тем, чтобы равновесная температура системы устройство-жидкость была как можно ближе к исходной температуре жидкости. Чем менее массивна жидкость, тем хуже точность измерений и больше отличие начальной температуры жидкости от измеренной. Кроме того, так как амплитуда отраженной объемной волны зависит не только от вязкости, но и от температуры жидкости, то значение вязкости, измеренное для жидкости малого объема, также не соответствует реальному - то есть предложенной конструкции, неприменимо для жидкостей объемом порядка 100-1000 мкл.The closest in technical essence is an acoustic device for simultaneous determination of viscosity and temperature of a liquid, described in US patent No. 4691714. The device comprises a plate with plane-parallel faces made of fused quartz with a thickness of h = 635 μm, a metal film of 2000 ° A thickness located on one of the faces of the said plate, a 6.4 μm thick ZnO piezoelectric film located on the same face above the metal film, and pairs of interdigital transducers (IDT) with a period of λ = 25 μm, located on top of the ZnO film. The test liquid is applied to the opposite side of the said composite plate. To carry out measurements, the IDT pair generates and receives two acoustic waves in the plate - the surface one, which propagates along the face that does not have contact with the liquid, and the volume one, which propagates deep into the plate, is reflected from the face with the liquid and again enters the first face, where it is recorded receiving IDT. The same IDT also records a surface acoustic wave. The simultaneous existence of both waves in such a device is ensured by the choice of the plate thickness h much larger than the IDT period λ (h / λ≈25), and the reception of two waves by one IDT is possible due to the elastic isotropy of the fused silica plate and the coincidence of the energy flows of two acoustic waves with the directions of their propagation - for this reason, the use of plates of piezocrystals in this device is impossible. In the device of the described construction, the fluid viscosity is determined by measuring the amplitude of the reflected body wave, and its temperature is determined by the change in the speed (phase) of the surface acoustic wave. However, since the temperature of the test liquid can be different from that for the fused silica plate, the mass of the liquid should be much higher than the mass of the entire acoustic device so that the equilibrium temperature of the device-liquid system is as close to the initial temperature of the liquid as possible. The less massive the fluid, the worse the measurement accuracy and the greater the difference between the initial fluid temperature and the measured one. In addition, since the amplitude of the reflected body wave depends not only on the viscosity, but also on the temperature of the liquid, the viscosity measured for a small liquid also does not correspond to the real one - that is, the proposed design is not applicable for liquids with a volume of the order of 100-1000 μl .
Задачей настоящей группы изобретений является акустическое устройство для одновременного определения вязкости и температуры жидкости в одной области пробы жидкости объемом 100-1000 мкл и способ измерения с использованием такого устройства.The objective of this group of inventions is an acoustic device for simultaneously determining the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample with a volume of 100-1000 μl and a measurement method using such a device.
Поставленная задача решена тем, что измерительное устройство для одновременного измерения вязкости и температуры жидкости в одной области пробы жидкости содержит пьезоэлектрическую пластину толщиной h, один входной и один выходной встречно-штыревые преобразователи с периодом λ порядка толщины h упомянутой пластины, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенные для генерирования и приема акустической пластинчатой моды колебаний в упомянутой пластине, зону взаимодействия упомянутой моды колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скорости и амплитуде упомянутой моды колебаний, средство, генерирующее электрический сигнал соответствующей частоты, подводимый к входному встречно-штыревому преобразователю, средство, принимающее сигнал с выходного встречно-штыревого преобразователя, выделяющее изменения в скорости и амплитуде упомянутой моды колебаний при прохождении зоны взаимодействия с пробой жидкости, благодаря чему упомянутая мода трансформируется в электрический сигнал или в соответствующие значения для контролирующего средства, и контролирующее средство, обрабатывающее упомянутые изменения посредством программных и аппаратных средств для вычисления значений вязкости и температуры пробы жидкости из изменений в упомянутой моде колебаний.The problem is solved in that the measuring device for simultaneously measuring the viscosity and temperature of the liquid in one region of the liquid sample contains a piezoelectric plate of thickness h, one input and one output interdigital transducers with a period λ of the order of thickness h of the plate, formed on one surface of the plate designed to generate and receive an acoustic plate mode of vibration in said plate, an interaction zone of said mode of vibration with breakdown a surface formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes detectable changes in the speed and amplitude of said vibration mode, means generating an electrical signal of a corresponding frequency supplied to the input interdigital converter, means receiving a signal from the output interdigital converter, highlighting changes in the speed and amplitude of the aforementioned mode of oscillation during the passage of the interaction zone with a liquid breakdown, due to which I mod is transformed into an electrical signal or a value corresponding to the controlling means and the controlling means changes said processor by means of software and hardware to compute the values of viscosity and temperature of the liquid sample change in said oscillation mode.
Измерительное устройство может характеризоваться также тем, что упомянутая пластина выполнена из LiNbO3 128°Y,Х+90°-среза с отношением h/λ, равным 1,67, а входной встречно-штыревой преобразователь генерирует упомянутую моду колебаний с фазовой скоростью 15300 м/сек и с величиной продольной компоненты смещения моды, много большей ее поперечно-вертикальной компоненты на поверхности упомянутой пластины.The measuring device can also be characterized by the fact that said plate is made of LiNbO 3 128 ° Y, X + 90 ° -section with an h / λ ratio of 1.67, and the input interdigital transducer generates said oscillation mode with a phase velocity of 15300 m / sec and with the magnitude of the longitudinal component of the mode shift, much larger than its transverse-vertical component on the surface of the said plate.
Поставленная задача решена также тем, что измерительное устройство содержит пару встречно-штыревых преобразователей с периодом λ порядка толщины h упомянутой пластины, образованную на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенных для генерирования и приема акустических пластинчатых мод колебаний в пьезоэлектрической пластине, которая выполнена из LiNbO3 128°Y,X+90°-среза с отношением h/λ, равным 1,67, зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух разных типов упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия в одном направлении, средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входному встречно-штыревому преобразователю для последовательной генерации упомянутых мод колебаний, средство, принимающее выходные сигналы, выделяющие изменения в скорости одной из упомянутых мод колебаний на частоте fn и в амплитуде другой на частоте fm, благодаря чему упомянутые моды трансформируются в электрические сигналы или в соответствующие значения для контролирующего средства.The problem is also solved by the fact that the measuring device contains a pair of interdigital transducers with a period λ of the order of thickness h of the plate, formed on one surface of the plate, designed to generate and receive acoustic plate modes of oscillations in a piezoelectric plate, which is made of LiNbO 3 128 ° Y, X + 90 ° -section with an h / λ ratio of 1.67, the interaction zone of said vibration modes with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes detectable changes in the velocities and amplitudes of two different types of the mentioned vibration modes passing through the interaction zone in one direction, means generating electric signals with frequencies f n and f m supplied to the input interdigital transducer for sequential generation of the said vibration modes , means for receiving output signals that highlight changes in the speed of one of the mentioned vibration modes at a frequency f n and in the amplitude of another at a frequency f m , due to which I mention These modes are transformed into electrical signals or to the corresponding values for the controlling means.
Поставленная задача решена также тем, что измерительное устройство содержит две пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей с отличающимися периодами λ1 и λ2 порядка толщины h упомянутой пластины, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенных для генерирования и приема двух акустических пластинчатых мод колебаний в упомянутой пластине, зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия в одном направлении, средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входным встречно-штыревым преобразователям для последовательной генерации двух упомянутых мод колебаний, средство, принимающее сигналы с выходных встречно-штыревых преобразователей, выделяющие изменения в скорости одной из упомянутых мод колебаний на частоте fn и в амплитуде другой на частоте fm.The problem is also solved by the fact that the measuring device contains two pairs of input and output interdigital transducers with different periods λ 1 and λ 2 of the order of thickness h of the plate, formed on one surface of the plate, designed to generate and receive two acoustic plate modes of vibration in said plate, a zone of interaction of said vibration modes with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid is caused Vaeth detectable changes in the speeds and amplitudes of said two vibration modes, passing through the interaction zone in the same direction, means for generating electrical signals of frequencies f n and f m, supply lines to the input interdigital transducer for sequentially generating said two oscillation modes, means receiving signals from the output of the interdigital transducers, highlighting changes in the speed of one of the mentioned vibration modes at a frequency f n and in the amplitude of another at a frequency f m .
Измерительное устройство может характеризоваться также тем, что оно содержит пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей, которые размещены вдоль одного направления или двух пересекающих друг друга направлений.The measuring device can also be characterized in that it contains pairs of input and output interdigital transducers, which are placed along one direction or two directions intersecting each other.
Измерительное устройство может характеризоваться также тем, что упомянутая пьезоэлектрическая пластина толщиной h выполненна из LiNbO3 128°Y-среза с отношением h/λ, равным 1,67, а устройство содержит две пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей с одинаковыми периодами λ, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенные для генерирования и приема моды нулевого порядка с фазовой скоростью 3930 м/с вдоль оси Х и моды семнадцатого порядка с фазовой скоростью 15300 м/с перпендикулярно упомянутой оси X, зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия, средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входным встречно-штыревым преобразователям для последовательной генерации двух упомянутых мод колебаний, средство, принимающее сигналы с выходных встречно-штыревых преобразователей, выделяющих изменения в скорости одной из упомянутых мод на частоте fn и амплитуде другой на частоте fm.The measuring device can also be characterized in that the said piezoelectric plate of thickness h is made of LiNbO 3 128 ° Y-section with a ratio h / λ equal to 1.67, and the device contains two pairs of input and output interdigital transducers with the same periods λ, formed on one surface of said plate, intended for generating and receiving a zero-order mode with a phase velocity of 3930 m / s along the X axis and seventeenth-order modes with a phase velocity of 15300 m / s perpendicular to the said X axis, the inter steps mentioned oscillation modes with the liquid sample, is formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes a detectable change in the rates and amplitudes of said two vibration modes, passing through the interaction region, means for generating electrical signals of frequencies f n and f m, supply lines to input interdigital transducers for sequential generation of the two mentioned vibration modes, means receiving signals from output interdigital transducers changes in the speed of one of the mentioned modes at a frequency f n and the amplitude of another at a frequency f m .
Поставленная задача решена также тем, что способ одновременного измерения вязкости и температуры жидкости в одной области пробы жидкости с использованием упомянутых измерительных устройств предусматривает поиск акустической пластинчатой моды колебаний путем измерения вносимых потерь и фазы между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями, измерение и построение зависимостей вносимых потерь и фазы упомянутой моды от вязкости и температуры с использованием жидкостей с низкой и высокой вязкостью и аппроксимацию упомянутых зависимостей посредством соответствующих кривых и формул, введение тестируемой пробы жидкости в зону взаимодействия с модой колебаний, измерение вносимых потерь и фазы для этой моды и вычисление значений вязкости и температуры тестируемой пробы по упомянутым кривым и формулам.The problem is also solved by the fact that a method for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one region of a liquid sample using the aforementioned measuring devices involves searching for an acoustic plate mode of oscillation by measuring the insertion loss and phase between the input and output interdigital transducers, measuring and plotting the dependences of the introduced the loss and phase of the aforementioned mode from viscosity and temperature using liquids with low and high viscosity and approximation I will mention dependences by means of appropriate curves and formulas, introducing a test fluid sample into the zone of interaction with the vibration mode, measuring the insertion loss and phase for this mode, and calculating the viscosity and temperature values of the test sample using the above curves and formulas.
Поставленная задача решена также тем, что способ одновременного измерения, вязкости и температуры жидкости в одной области пробы жидкости с использованием упомянутых измерительных устройств предусматривает поиск двух акустических пластинчатых мод колебаний путем измерения вносимых потерь и фазы между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями, измерение и построение зависимостей вносимых потерь одной из упомянутых мод от вязкости и фазы другой от температуры с использованием вводимых в зону взаимодействия жидкостей с низкой и высокой вязкостью и аппроксимацию упомянутых зависимостей посредством соответствующих кривых и формул, введение тестируемой пробы жидкости в зону взаимодействия с модами колебаний, измерение вносимых потерь для одной из упомянутых мод и фазы для другой и вычисление значений вязкости и температуры тестируемой пробы по упомянутым кривым и формулам.The problem is also solved by the fact that the method of simultaneous measurement, viscosity and temperature of a liquid in one region of a liquid sample using the aforementioned measuring devices involves searching for two acoustic plate modes of vibration by measuring the insertion loss and phase between the input and output interdigital transducers, measuring and constructing dependences of the insertion loss of one of the mentioned modes on the viscosity and phase of the other on temperature using liquids introduced into the interaction zone low and high viscosity and approximation of the mentioned dependences by means of appropriate curves and formulas, introduction of the test fluid sample into the zone of interaction with vibration modes, measurement of insertion loss for one of the mentioned modes and phase for the other, and calculation of the viscosity and temperature of the test sample by the mentioned curves and formulas .
Поиск подходящих акустических пластинчатых мод колебаний для всех вариантов устройства проводится по методике, известной из уровня техники, подробно описанной в [см. I.V.Anisimkin, V.I.Anisimkin. IEEE Transactions, v.UFFC-53, no.8, pp.1487-1492, 2006]. Поиск осуществлялся в рамках всех мод, в том числе высокого порядка n≥2, существующих в промышленно выпускаемых пьезоэлектрических пластинах с толщиной h порядка длины λ, акустической волны (h~λ). Пригодность мод оценивается, исходя из их чувствствительности к измеряемым параметрам (вязкости и температуре), величины вносимых потерь в присутствии жидкостей с низкой и высокой вязкостью и степени подавления ложных сигналов на рабочей частоте: высокая чувствительность позволяет повысить точности измерений и снизить порог срабатывания измерительного устройства, низкие вносимые потери - применять устройство к жидкостям как с низкой, так и с высокой вязкостью, а подавление ложных сигналов - уменьшить влияния паразитных сигналов на результаты измерений.The search for suitable acoustic plate modes of vibration for all device variants is carried out according to the method known from the prior art, described in detail in [see I.V. Anisimkin, V. I. Anisimkin. IEEE Transactions, v.UFFC-53, no.8, pp.1487-1492, 2006]. The search was carried out in the framework of all modes, including high order n≥2, existing in industrially produced piezoelectric plates with a thickness h of the order of length λ, an acoustic wave (h ~ λ). The suitability of the modes is evaluated based on their sensitivity to the measured parameters (viscosity and temperature), the amount of insertion loss in the presence of liquids with low and high viscosity and the degree of suppression of false signals at the operating frequency: high sensitivity allows to increase the accuracy of measurements and lower the threshold of the measuring device, low insertion loss - apply the device to liquids with both low and high viscosity, and suppressing false signals - reduce the influence of spurious signals on the cut Ultati measurements.
До сих пор акустические пластинчатые моды колебаний высокого порядка n≥2 для акустических датчиков жидкости не использовались.Up to now, high-order acoustic plate modes of oscillations of n≥2 have not been used for acoustic liquid sensors.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Настоящее изобретение может стать более понятным из следующего описания и примеров, описанных со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых:The present invention may become more apparent from the following description and examples described with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 - схема последовательности операций одного варианта осуществления способа и устройства для измерения вязкости и температуры жидкости;Figure 1 is a sequence diagram of one embodiment of a method and apparatus for measuring viscosity and temperature of a liquid;
Фиг.2 - схема последовательности операций другого варианта осуществления способа и устройства для измерения вязкости и температуры жидкости;Figure 2 is a sequence diagram of another embodiment of a method and apparatus for measuring viscosity and temperature of a liquid;
Фиг.3 - схематическое изображение акустического устройства для измерения температуры и вязкости жидкости;Figure 3 is a schematic representation of an acoustic device for measuring temperature and viscosity of a liquid;
Фиг.4 - схематическое изображение варианта осуществления устройства с одной парой встречно-штыревых преобразователей (ВШП), генерирующей и принимающей акустическую пластинчатую моду колебаний;Figure 4 is a schematic illustration of an embodiment of a device with one pair of interdigital transducers (IDTs) generating and receiving an acoustic plate mode of vibrations;
Фиг.5А - схематическое изображение другого варианта осуществления устройства с двумя парами ВШП с одинаковыми периодами, генерирующими и принимающими две акустические пластинчатые моды колебаний по двум взаимно перпендикулярным направлениям;5A is a schematic illustration of another embodiment of a device with two IDT pairs with equal periods generating and receiving two acoustic plate modes of oscillation in two mutually perpendicular directions;
Фиг.5С - схематическое изображение варианта устройства с двумя парами ВШП с отличающимися периодами, генерирующими две акустические пластинчатые моды в двух разных пересекающихся направлениях (С);Fig. 5C is a schematic illustration of an embodiment of a device with two IDT pairs with different periods generating two acoustic plate modes in two different intersecting directions (C);
Фиг.6 - схематическое изображение типичной передаточной функции S21 в широком диапазоне частот для акустических устройств, типа показанных на Фиг.4 и 5, выполненных на основе пластины кварца ST-среза с относительной толщиной h/λ=1.485. Пики на графике - акустические пластинчатые моды разных порядков n.6 is a schematic representation of a typical transfer function S 21 in a wide frequency range for acoustic devices, such as those shown in FIGS. 4 and 5, made on the basis of an ST-slice quartz plate with a relative thickness h / λ = 1.485. The peaks in the graph are acoustic plate modes of different orders n.
Фиг.7-9 - схематическое изображение передаточной функции S21 для акустической пластинчатой моды колебаний с частотой Гц ≈ 51 МГц, распространяющейся в пластине из LiNbO3 128°YX+90°-среза с поверхностями, не содержащими жидкости (Фиг.7), с одной свободной поверхностью и второй поверхностью, нагруженной водой (Фиг.8), и с одной свободной поверхностью, другой поверхностью, нагруженной глицерином (Фиг.9). Толщина пластины h=500 мкм, длина λ акустической волны = 300 мкм, относительная толщина пластины h/λ=1.67, масса воды и глицерина = 600 мг;7-9 is a schematic representation of the transfer function S 21 for an acoustic plate mode of oscillation with a frequency of Hz ≈ 51 MHz propagating in a plate of LiNbO 3 128 ° YX + 90 ° section with surfaces not containing liquid (Figure 7), with one free surface and a second surface loaded with water (Fig. 8), and with one free surface, another surface loaded with glycerin (Fig. 9). Plate thickness h = 500 μm, acoustic wavelength λ = 300 μm, relative plate thickness h / λ = 1.67, mass of water and glycerol = 600 mg;
Фиг.10 - схематическое изображение профилей продольной u1 и поперечно-вертикальной u3 компонент упругого смещения по глубине х3 пластины из LiNbO3 128°YX+90°-среза со свободными поверхностями для акустической пластинчатой моды колебаний с частотой fn≈51 МГц. х3=0 - поверхность пластины, х3=0.85 - ее середина. Полная толщина пластины h/λ=1.67;Figure 10 is a schematic representation of the profiles of the longitudinal u 1 and transverse vertical u 3 components of the elastic displacement along the depth x 3 of a plate of LiNbO 3 128 ° YX + 90 ° section with free surfaces for an acoustic plate mode of oscillations with a frequency f n ≈51 MHz . x 3 = 0 is the surface of the plate, x 3 = 0.85 is its middle. Full plate thickness h / λ = 1.67;
Фиг.11 - зависимость вносимых потерь ILn от вязкости η жидкости для акустической пластинчатой моды колебаний с частотой fn≈51 МГц в пластине LiNbO3 128°YX+90°-среза толщиной h/λ=1.67 (h=500 мкм, λ=300 мкм). Температура - 22°С. Экспериментальные значения (точки) аппроксимированы подгоночной кривой вида у=уо+A1(1-e-x1/t1)+A2(1-e-x2/t2), где х - вязкость η, уо - вносимые потери ILn в отсутствие жидкости, у - вносимые потери ILn при нанесении жидкости на одну из поверхностей пластины. Масса тестируемой жидкости - 600 мг. Вставка: 1 - пьезоэлектрическая пластина, 2 - встречно-штыревые преобразователи, 3 - тестируемая жидкость в ячейке на противоположной поверхности пластины;11 - dependence of the insertion loss IL n on the viscosity η of the liquid for the acoustic plate mode of vibration with a frequency f n ≈51 MHz in a LiNbO 3 plate 128 ° YX + 90 ° section with a thickness h / λ = 1.67 (h = 500 μm, λ = 300 μm). Temperature - 22 ° С. The experimental values (points) are approximated by a fitting curve of the form y = y o + A 1 (1-e- x1 / t1 ) + A 2 (1-e- x2 / t2 ), where x is the viscosity η, y о is the insertion loss IL n in the absence of fluid, y - insertion loss IL n when applying fluid to one of the surfaces of the plate. The mass of the test fluid is 600 mg. Insert: 1 - piezoelectric plate, 2 - interdigital transducers, 3 - test fluid in the cell on the opposite surface of the plate;
Фиг.12 - зависимость фазы φn от температуры t жидкости для акустической пластинчатой моды колебаний с частотой fn≈51 МГц в пластине LiNbO3 128°YX+90°-среза толщиной h/λ,=1.67 (h=500 мкм, λ=300 мкм). Экспериментальные значения (точки) аппроксимированы подгоночными кривыми вида у=-114.2052+6.7879х (
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Несколько вариантов осуществления настоящего изобретения поясняются фиг.1-12, которые на конкретных примерах показывают, как производятся измерения вязкости η и температуры t в одном и том же месте тестируемой пробы жидкости объемом 100-1000 мкл. Значения плотности р пробы предполагаются известными зараннее.Several embodiments of the present invention are illustrated in FIGS. 1-12, which show by specific examples how viscosity η and temperature t are measured at the same place in a test fluid sample with a volume of 100-1000 μl. Sample densities p are assumed to be known in advance.
Общим для всех вариантов устройства в настоящем изобретении является то, что они базируются на использовании одной или двух акустических пластинчатых мод колебаний, распространяющихся в твердотельной пластине, измерении для каждой из упомянутых мод изменений в амплитуде An (вносимых потерях ILn) и в скорости vn (фазе (φn), вызываемых введением тестируемой пробы жидкости в зону взаимодействия с упомянутыми модами, где n - порядок акустической пластинчатой моды колебаний, приеме сигналов с выходного встречно-штыревого преобразователя и обработке упомянутых изменений посредством программных и аппаратных средств для вычисления значений вязкости и температуры жидкости. Поскольку амплитуды An мод при постоянной подаваемой мощности однозначно связаны с величинами вносимых потерь ILn, а скорости vn мод при фиксированной частоте fn - с величинами фаз φn [B.A.Auld "Acoustic Fields and Waves in Solids", a Wiley-Interscience Publication, 1973], описание способа измерений проводится в терминах ILn и φn.Common to all device variants in the present invention is that they are based on the use of one or two acoustic plate modes of vibration propagating in a solid state plate, measuring for each of the mentioned modes changes in amplitude A n (insertion loss IL n ) and velocity v n (phase (φ n), caused by the introduction of fluid test sample into the zone of interaction with said modes, where n - the order of the acoustic plate mode oscillation receiving signals from the output interdigital transducer and arr . Botko said change by means of software and hardware to compute the values of viscosity and liquid temperature Since the amplitudes A n modes at a constant applied power is uniquely associated with the values introduced IL n losses and velocity v n modes at fixed frequency f n - with the phase values φ n [BAAuld "Acoustic Fields and Waves in Solids", a Wiley-Interscience Publication, 1973], the measurement method is described in terms of IL n and φ n .
На Фиг.1 представлена последовательность операций для первого варианта одновременного измерения вязкости и температуры жидкости.Figure 1 presents the sequence of operations for the first variant of the simultaneous measurement of viscosity and temperature of the liquid.
На этапе S11 производится поиск подходящей акустической пластинчатой моды колебаний n, которая одновременно обладает несколькими свойствами - мода существует, не полностью поглощаясь, при введении тестируемой пробы жидкости как с низкой, так и с высокой вязкостью η; вносимые потери ILn этой моды n сильно меняются в зависимости от вязкости η жидкости, но слабо меняются в зависимости от ее температуры t; напротив, фаза φn той же моды n сильно меняется в зависимости от температуры t жидкости, но слабо меняется в зависимости от ее вязкости η. На этапе S12 с использованием жидкостей с разной вязкостью η измеряются зависимости ILn от η, ILn от t, φn от t и φn от η для выбранной акустической пластинчатой моды колебаний, а на этапе S13 упомянутые зависимости аппроксимируются посредством соответствующих кривых и формул, которые запоминаются (этап S14). Наконец, на заключительном этапе S15 в зону взаимодействия с упомянутой акустической пластинчатой модой колебаний вводится тестируемая проба жидкости, и, используя упомянутые аппроксимационные кривые и формулы (этапы S13 и S14), вычисляют значения вязкости η и температуры t тестируемой пробы.At step S11, a search is made for a suitable acoustic plate mode of vibration n, which simultaneously has several properties — the mode exists, not being completely absorbed, by introducing a test liquid sample with both low and high viscosity η; the insertion loss IL n of this mode n varies strongly depending on the viscosity η of the liquid, but varies slightly depending on its temperature t; on the contrary, the phase φ n of the same mode n varies strongly depending on the temperature t of the liquid, but varies slightly depending on its viscosity η. In step S12, using liquids with different viscosities η, the dependences IL n on η, IL n on t, φ n on t and φ n on η are measured for the selected acoustic plate mode of vibration, and in step S13, the above dependences are approximated by the corresponding curves and formulas which are memorized (step S14). Finally, at the final step S15, a test fluid sample is introduced into the zone of interaction with said acoustic plate mode of vibration, and using the above approximation curves and formulas (steps S13 and S14), viscosity values η and temperature t of the test sample are calculated.
На Фиг.2 представлена последовательность операций для другого варианта одновременного измерения вязкости и температуры жидкости.Figure 2 presents the sequence of operations for another variant of the simultaneous measurement of viscosity and temperature of the liquid.
На этапе S21 производится поиск двух отличающихся акустических пластинчатых мод колебаний порядка n и порядка m, которые распространяются вдоль одного направления или двух разных пересекающих друг друга направлений в одной пластине, которые обладают одновременно несколькими свойствами - обе моды пит существуют, не полностью поглощаясь, при введении тестируемой пробы жидкости как с низкой, так и с высокой вязкостью η; вносимые потери ILn моды n сильно меняются в зависимости от вязкости η жидкости, но слабо меняются от ее температуры t; напротив, фаза φm моды m сильно меняется в зависимости от температуры t жидкости, но слабо меняется в зависимости от ее вязкости η. На этапе S22 с использованием жидкостей с разной вязкости η измеряют зависимости ILn от η и ILn от t для выбранной акустической пластинчатой моды n на частоте fn. На этапе S23 с использованием разной вязкости η измеряют зависимости φm от t и φm от η для выбранной акустической пластинчатой моды колебаний m на частоте fm. На этапе S24 упомянутые зависимости аппроксимируются посредством соответствующих кривых и формул, а на этапе S25 упомянутые аппроксимированные кривые и формулы запоминаются. Наконец, на заключительном этапе S26 в зону взаимодействия с упомянутыми акустическими пластинчатыми модами колебаний n и m вводится тестируемая проба жидкости, и, используя аппроксимационные кривые и формулы, найденные на этапах S24 и S25, вычисляют значения вязкости η и температуры t тестируемой пробы.At step S21, two different acoustic plate modes of oscillations of order n and order m are searched for, which propagate along one direction or two different directions intersecting each other in one plate, which have several properties at the same time - both modes exist without being completely absorbed when introduced test fluid samples with both low and high viscosity η; the insertion loss IL n of the mode n varies strongly depending on the viscosity η of the liquid, but varies slightly from its temperature t; on the contrary, the phase φ m of mode m varies strongly depending on the temperature t of the liquid, but varies slightly depending on its viscosity η. In step S22, using liquids with different viscosity η, the dependences of IL n on η and IL n on t are measured for the selected acoustic plate mode n at a frequency f n . In step S23, using different viscosities η, the dependences of φ m on t and φ m on η are measured for the selected acoustic plate mode of vibration m at a frequency f m . In step S24, said dependencies are approximated by corresponding curves and formulas, and in step S25, said approximated curves and formulas are stored. Finally, at the final step S26, a test fluid sample is introduced into the interaction zone with the aforementioned acoustic plate modes of oscillations n and m, and using the approximation curves and formulas found in steps S24 and S25, the viscosity η and temperature t of the test sample are calculated.
На Фиг.3 схематически представлен общий вид измерительного устройства для одновременного измерения температуры и вязкости жидкости. Устройство содержит средство, генерирующее электрический сигнал соответствующей частоты (Frequency Synthesizer), акустический сенсор (sensor), средство, принимающее сигналы с упомянутого сенсора (Log Amplifier, Phase Counter), и контролирующее средство (Microcontroller), обрабатывающее принятые сигналы и вычисляющее значения вязкости η и температуры t пробы жидкости. Полученные значения η и t визуализируются на экране монитора (Display).Figure 3 schematically shows a General view of a measuring device for simultaneously measuring the temperature and viscosity of a liquid. The device contains means generating an electrical signal of the corresponding frequency (Frequency Synthesizer), an acoustic sensor (sensor), means receiving signals from the aforementioned sensor (Log Amplifier, Phase Counter), and monitoring means (Microcontroller), which processes the received signals and calculates the viscosity η and temperature t of the liquid sample. The obtained values of η and t are visualized on the monitor screen (Display).
В первом варианте измерительного устройства (Фиг.3) его сенсорная часть (Фиг.4) содержит пьезоэлектрическую пластину 400 толщиной h, один входной и один выходной встречно-штыревые преобразователи 450 с периодом λ, образованные на поверхности пластины 400, генерирующие и принимающие в упомянутой пластине акустическую пластинчатую моду колебаний n с требуемыми свойствами (см. выше, а также I.V.Anisimkin, V.I.Anisimkin IEEE Transactions. Vol.UFFC-53, №8, pp.1487-1493, 2006). Частота моды fn определяется скоростью vn ее распространения и периодом λ преобразователей 450: fn=vn/λ. Проба жидкости наносится на противоположную поверхность пластины 400 в зону распространения акустической пластинчатой моды колебаний n, вызывая детектируемые изменения в скорости vn (фазе φn) и амплитуде An (вносимых потерях ILn) упомянутой моды колебаний, которые фиксируются принимающим средством (Фиг.3). Значения вязкости η и температуры t жидкости вычисляются из упомянутых изменений в контролирующем средстве (Фиг.3) посредством программных и аппаратных средств.In the first embodiment of the measuring device (Figure 3), its sensor part (Figure 4) contains a
Во втором варианте измерительного устройства (Фиг.3) та же пара встречно-штыревых преобразователей 450 генерирует и принимает в пластине 400 две отличающиеся акустические пластинчатые моды колебаний n и m, распространяющиеся в пластине 400 в одном направлении на разных частотах fn=vn/λ и fm=vn/λ соответственно. Проба жидкости наносится на противоположную поверхность пластины 400 в зону распространения акустических пластинчатых мод колебаний n и m, вызывая детектируемые изменения в скоростях vn, vm (фазах φn, φm) и амплитудах An, Am (вносимых потерях ILn, ILm) упомянутых мод колебаний, которые фиксируются принимающим средством (Фиг.3). Значения вязкости η и температуры t жидкости вычисляют посредством программных и аппаратных средств в контролирующем средстве (Фиг.3) из изменений в скорости одной из упомянутых мод колебаний n на частоте fn и в амплитуде второй из упомянутых мод колебаний m на частоте fm.In the second embodiment of the measuring device (FIG. 3), the same pair of interdigital transducers 450 generates and receives in the
В третьем варианте измерительного устройства (Фиг.3) его сенсорная часть (Фиг.5) содержит две пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей, образованные на одной поверхности пластины 400. Преобразователи обладают одинаковыми λ1=λ2 (Фиг.5А) или отличающимися λ1≠λ2 (Фиг.5С) периодами. Преобразователи предназначены для генерирования и приема двух отличающихся акустических пластинчатых мод колебаний n и m на разных частотах fn=vn/λ и fm=vm/λ, которые распространяются вдоль одного направления или двух разных пересекающих друг друга направлений (Фиг.5А, 5С) в одной пластине 400. Проба жидкости наносится на противоположную поверхность пластины 400 в зону распространения акустических пластинчатых мод колебаний n и m, вызывая детектируемые изменения в скоростях vn, vm (фазах (φn, φm) и амплитудах An, Am (вносимых потерях ILn, ILm) упомянутых мод колебаний, которые фиксируются принимающим средством (Фиг.3). Значения вязкости η и температуры t жидкости вычисляют посредством программных и аппаратных средств в контролирующем средстве (Фиг.3) из изменений в скорости одной из упомянутых мод колебаний n на частоте fn и в амплитуде второй из упомянутых мод m колебаний на частоте fm.In the third embodiment of the measuring device (Fig. 3), its sensor part (Fig. 5) contains two pairs of input and output interdigital transducers formed on one surface of the
Изображенные на Фиг.3 средство, генерирующее электрический сигнал соответствующей частоты (Frequency Synthesizer), средство, принимающее сигналы с сенсора (Log Amplifier, Phase Counter) и контролирующее средство (Microcontroller), обрабатывающее принятые сигналы и вычисляющее значения вязкости η и температуры t пробы жидкости, а также техника измерения скорости vn (фазы φn) и амплитуды An (вносимых потерь ILn) для акустических волн могут быть реализованы в нескольких вариантах [см., например, патент США №5076094 «Сенсор на акустических волнах со сдвоенным выходом для идентификации мелекул», научная статья J.Sternhagen, K.Mitzner, E.Berkenpas, M.Karlgaard, C.Wold, D.Galipeau "Система цифровой обрабоки для сенсоров на акустических волнах», IEEE Sensors Journal, vol.2, pp.288-293, 2002].3, a means generating an electrical signal of the corresponding frequency (Frequency Synthesizer), a means receiving signals from a sensor (Log Amplifier, Phase Counter) and a monitoring means (Microcontroller) that processes the received signals and calculates the values of viscosity η and temperature t of the liquid sample , as well as a technique for measuring the velocity v n (phase φ n ) and the amplitude A n (insertion loss IL n ) for acoustic waves can be implemented in several versions [see, for example, US patent No. 5076094 “Sensor on acoustic waves with dual output for ident of mecule molecules ”, scientific article J. Sternhagen, K. Mitzner, E. Berkenpas, M. Karlgaard, C. Wold, D. Galipeau“ Digital processing system for acoustic wave sensors ”, IEEE Sensors Journal, vol. 2, pp. 288-293, 2002].
Таблицы 1-2 и Фиг.6-12 демонстрируют примеры реализации данного изобретения по вариантам, представленным на Фиг.4 и 5А. В Таблице 1 приведены использованные материалы и кристаллографические ориентации.Tables 1-2 and 6-12 show examples of the implementation of the present invention according to the options presented in figure 4 and 5A. Table 1 shows the materials used and crystallographic orientations.
0°, 132.75°, 90°0 °, 132.75 °, 0 °
0 °, 132.75 °, 90 °
1.0
1.0
1.485
1.670.6
1.0
1.0
1.485
1.67
500
300
300
500300
500
300
300
500
500
300
202
300500
500
300
202
300
0°; 90°, 0°0 °; 90 °; 90 °
0 °; 90 °, 0 °
1.67
2.481.25
1.67
2.48
500
500500
500
500
300
202400
300
202
0°, 37.86°, 90°0 °, 37.86 °, 0 °
0 °, 37.86 °, 90 °
1.67
2.481.25
1.67
2.48
500
500500
500
500
300
202400
300
202
Все пластины имели одну полированную, другую шлифованную поверхности. На шлифованную поверхность пластины приклеивалась ячейка для введения проб тестируемых жидкостей, выполненная из кварца. Размер ячейки выбирался большим настолько, чтобы ее стенки лежали вне зоны распространения акустических пластинчатых мод колебаний и не приводили к их искажению. Длина зоны взаимодействия акустических пластинчатых мод колебаний с пробой жидкости составляла 1=22.55 мм. Начальная фаза акустических устройств равняелась φo=360°·(1/λ)=27060°.All plates had one polished, another polished surface. A quartz cell was glued onto the polished surface of the plate. The cell size was chosen so large that its walls lay outside the propagation zone of the acoustic plate modes of vibration and did not lead to their distortion. The length of the zone of interaction of the acoustic plate modes of vibration with the breakdown of the liquid was 1 = 22.55 mm. The initial phase of the acoustic devices was φ o = 360 ° · (1 / λ) = 27060 °.
Полированная поверхность пластин содержит одну (Фиг.4) или две (Фиг.5А) пары встречно-штыревых преобразователей (ВШП) с чисто периодической геометрией (без аподизации). При использовании двух пар ВШП они размещаются перпендикулярно друг другу, как показано на Фиг.5С, для генерирования и приема двух отличающихся акустических пластинчатых мод колебаний в двух разных пересекающих друг друга направлениях. Каждый ВШП содержит 40 пар электродов толщиной 1000 нм из Cr/Al. Большое число электродов в ВШП гарантирует хорошее частотное разрешение акустических пластинчатых мод колебаний разных порядков, но имеющих близкие скорости и частоты.The polished surface of the plates contains one (Figure 4) or two (Figure 5A) pairs of interdigital transducers (IDT) with a purely periodic geometry (without apodization). When using two pairs of IDTs, they are placed perpendicular to each other, as shown in FIG. 5C, to generate and receive two different acoustic plate modes of vibration in two different directions intersecting each other. Each IDT contains 40 pairs of 1000 nm thick Cr / Al electrodes. The large number of electrodes in the IDT ensures a good frequency resolution of the acoustic plate modes of oscillations of different orders, but having similar speeds and frequencies.
Измерения вносимых потерь ILn проводятся с помощью анализатора четырехполюсников HP 8753 ES (Фиг.5А), работающего в режиме измерения амплитуды. Вначале значения ILn измеряются для всех существующих в пластине акустических мод колебаний без жидкости в жидкостной ячейке (режим нагрузки пластины только атмосферным воздухом, вносимые потери ILn (воздух)). Затем значения ILn для тех же мод измеряются в условиях, когда в ячейку вводится проба жидкости массой 600 мг (режим нагрузки пластины жидкостью, вносимые потери ILn (жидкость)). Наконец, с помощью уравнения ΔILn=[ILn (жидкость)-ILn (воздух)] определяются изменения амплитуд различных акустических пластинчатых мод колебаний под действием данной жидкости. Для исключения вариаций температуры измерения вносимых потерь проводятся при постоянной температуре t=22±0.1°С в термостате VEB MLW U10.The insertion loss IL n is measured using an HP 8753 ES four-port analyzer (Fig. 5A) operating in an amplitude measurement mode. Initially, the values of IL n are measured for all acoustic modes of vibration without a liquid in the liquid cell existing in the plate (the plate load mode is only atmospheric air, insertion loss IL n (air)). Then, the IL n values for the same modes are measured under conditions when a 600 mg liquid sample is introduced into the cell (plate loading mode by liquid, insertion loss IL n (liquid)). Finally, using the equation ΔIL n = [IL n (liquid) -IL n (air)], changes in the amplitudes of various acoustic plate modes of vibration under the influence of a given liquid are determined. To eliminate temperature variations, insertion loss measurements are carried out at a constant temperature t = 22 ± 0.1 ° C in a VEB MLW U10 thermostat.
Измерения фаз φn для всех акустических пластинчатых мод колебаний при разных температурах t проводятся с помощью анализатора четырехполюсников HP 8753 ES (Фиг.5А), работающего в режиме измерения фаз, и термостата VEB MLW U10, позволяющего последовательно изменять значение t в диапазоне 0 - 100°С с шагом 5°С и точностью ±0.1°С. Температурные измерения проводятся как для пластин без жидкостной нагрузки, так и пластин, нагруженных водой и глицерином как жидкостей с малой (η=1.03 сП) и большой (η=1490 сП) вязкостью η.The phase measurements φ n for all acoustic plate modes of vibration at different temperatures t are carried out using an HP 8753 ES four-port analyzer (Fig. 5A) operating in the phase measurement mode and a VEB MLW U10 thermostat, which allows sequentially changing the value of t in the range 0 - 100 ° С in increments of 5 ° С and accuracy ± 0.1 ° С. Temperature measurements are carried out both for plates without a liquid load, and for plates loaded with water and glycerin as liquids with a low (η = 1.03 cP) and high (η = 1490 cP) viscosity η.
Для исключения паразитного эффекта массовой нагрузки массы m всех жидкостей выбирались одинаковыми (600 мг), для чего объем V жидкостей подбирался в соответствии с их плотностями ρ: например, для воды V=m/ρ=0.6 г/1 г·см-3=0.6 см3, для глицерина V=0.6/1.26 г·см-3=0.48 см3. Точность измерений по амплитуде (вносимым потерям) -±0.05 дБ, по фазе -±0.05°.To eliminate the parasitic effect of the mass load, the mass m of all liquids were chosen the same (600 mg), for which the volume V of liquids was selected in accordance with their densities ρ: for example, for water V = m / ρ = 0.6 g / 1 g · cm -3 = 0.6 cm 3 , for glycerol V = 0.6 / 1.26 g · cm -3 = 0.48 cm 3 . The accuracy of measurements in amplitude (insertion loss) is ± 0.05 dB, in phase - ± 0.05 °.
Чувствительность акустических пластинчатых мод колебаний к вязкости η жидкости измерялась путем последовательного введения в жидкостную ячейку 15-ти водных растворов глицерина с различными значениями η от 1.003 сП (чистая вода) до 1491 сП (чистый глицерин). Значения η растворов определялись по известным весовым концентрациям воды и глицерина из таблиц справочника [R.C.Weast, ed. "Chemical Rubber Company Handbook of Chemistry and Physics", 66th ed. Chemical Rubber, Boca Raton, FL, 1985, p.D232].The sensitivity of the acoustic plate modes of vibration to the viscosity η of the liquid was measured by sequentially introducing into the
Поиск акустических пластинчатых мод колебаний с высокой чувствительностью к вязкости жидкости проводился по методике, описанной в работе [I.V.Anisimkin, V.I.Anisimkin, IEEE Transactions, vol.UFFC-53, no.8, pp.1487-1492, 2006], в рамках мод, существующих в пьезоэлектрических пластинах из Таблицы 1. Пример типичной передаточной функции S21 для одной из пластин представлен на Фиг.6, где 18-ти пикам на разных частотах fn соответствуют пластинчатые акустические моды разных порядков n от 0 до 17. В результате проведенного поиска в качестве наиболее подходящих выбраны: акустическая пластинчатая мода с частотой fn≈51 MHz, распространяющаяся перпендикулярно кристаллографической оси Х в пластине из 128°Y-LiNbO3 толщиной h=500 мкм при периоде ВШП λ=300 мкм (h/λ=1.67), и мода с частотой fm≈13 MHz, распространяющаяся вдоль кристаллографической оси Х той же пластины. Первая из этих мод обладает высокой скоростью распространения vn≈15000 м/с и продольной компонентой смещения u1, много большей ее поперечно-вертикальной компоненты u3 (u1 >> u3, u2=0) (Фиг.10). Вторая мода обладает низкой скоростью распространения vn≈4000 м/с и сравнимыми компонентами смещения.The search for acoustic plate modes of vibrations with high sensitivity to fluid viscosity was carried out according to the method described in [IVAnisimkin, VIAnisimkin, IEEE Transactions, vol.UFFC-53, no.8, pp.1487-1492, 2006], within the framework of the modes existing in piezoelectric plates from Table 1. An example of a typical transfer function S 21 for one of the plates is shown in FIG. 6, where 18 peaks at different frequencies f n correspond to plate acoustic modes of different orders of n from 0 to 17. As a result of the search in as the most suitable selected: acoustic plate one mode with a frequency f n ≈51 MHz propagating perpendicular to the crystallographic axis X in a plate of 128 ° Y-LiNbO 3 with a thickness h = 500 μm with a IDT period of λ = 300 μm (h / λ = 1.67), and a mode with a frequency f m ≈13 MHz, propagating along the crystallographic axis X of the same plate. The first of these modes has a high propagation velocity v n ≈15000 m / s and a longitudinal displacement component u 1 , much larger than its transverse-vertical component u 3 (u 1 >> u 3 , u 2 = 0) (Figure 10). The second mode has a low propagation velocity v n ≈4000 m / s and comparable displacement components.
Свойства выбранных мод представлены в Таблице 2 и на Фиг.7-12.The properties of the selected modes are presented in Table 2 and Figs. 7-12.
Как видно из Таблицы 2, вносимые потери ILn акустической пластинчатой моды колебаний с частотой fn≈51 МГц очень чувствительны к вязкости, т.к. ΔILn (глицерин-Н2О)=13 дБ, но слабо чувствительны к температуре, т.к. ΔILn (44°C-22°С)=1 дБ. Фаза той же моды чувствительна к температуре (Δφn/Δt=6 град/°С), но слабо чувствительна к вязкости (Δφn(глицерин-H2O)=9 град). Передаточные функции S21 для этой акустической пластинчатой моды колебаний в пластине без жидкости (со свободными поверхностями), с водой и с глицерином показаны на Фиг.7-9 соответственно.As can be seen from Table 2, the insertion loss IL n of the acoustic plate mode of vibration with a frequency f n ≈51 MHz is very sensitive to viscosity, because ΔIL n (glycerin-H 2 O) = 13 dB, but are slightly sensitive to temperature, because ΔIL n (44 ° C-22 ° C) = 1 dB. The phase of the same mode is temperature sensitive (Δφ n / Δt = 6 deg / ° C), but slightly sensitive to viscosity (Δφ n (glycerin-H 2 O) = 9 deg). The transfer functions S 21 for this acoustic plate mode of vibration in a plate without liquid (with free surfaces), with water and with glycerin are shown in Figs. 7-9, respectively.
Из Таблицы 2 видно также, что другая акустическая пластинчатая мода колебаний с частотой fm≈13 МГц практически нечувствительна к вязкости (ΔILn(глицерин-Н2О)≈0 дБ, Δφn(глицерин-H2O)≈7 град), но она чувствительна к температуре (Δφn/Δt=2 град/°С).From Table 2 it is also seen that the other acoustic plate mode of oscillations with a frequency f m ≈13 MHz is practically insensitive to viscosity (ΔIL n (glycerol-Н 2 О) ≈0 dB, Δφ n (glycerin-H 2 O) ≈7 deg) but it is sensitive to temperature (Δφ n / Δt = 2 deg / ° C).
Таким образом, акустическая пластинчатая мода колебаний с частотой fm≈13 МГц, распространяющаяся вдоль оси Х в пластине 128°Y-LiNbO3 толщиной h/λ=1.67, пригодна для измерения температуры, а акустическая пластинчатая мода колебаний с частотой fn≈51 МГц, распространяющаяся перпендикулярно оси Х в той же пластине пригодна как для измерения температуры, так и для измерения вязкости жидкости. При этом обе моды обладают приемлемыми вносимыми потерями даже в присутствии жидкости с высокой вязкостью (<35 дБ), что позволяет анализовать широкий круг сред. Эти же моды характеризуются и значительным подавлением вне полосы пропускания (>15 дБ), что снижает влияние ближайших к ним мод на результаты измерений.Thus, the acoustic plate mode of vibration with a frequency f m ≈13 MHz propagating along the X axis in a 128 ° Y-LiNbO 3 plate of thickness h / λ = 1.67 is suitable for measuring temperature, and the acoustic plate mode of vibration with a frequency f n ≈51 MHz propagating perpendicular to the X axis in the same plate is suitable for both temperature measurement and liquid viscosity measurement. In this case, both modes have acceptable insertion loss even in the presence of a liquid with a high viscosity (<35 dB), which allows us to analyze a wide range of media. The same modes are also characterized by significant suppression outside the passband (> 15 dB), which reduces the effect of the modes closest to them on the measurement results.
В соответствии со свойствами выбранных мод реализованы 2 варианта акустического устройства - по Фиг.4 и 5А. На Фиг.11 и 12 показаны результаты испытаний первого варианта измерительного устройства, в котором измерения как вязкости η, так и температуры t жидкости выполняются одной акустической пластинчатой модой колебаний с частотой fn≈51 МГц из Таблицы 2. Зависимость изменений вносимых потерь ΔILn этого устройства как функция вязкости η жидкости носит асимптотический характер (Фиг.11), при котором величина ΔILn меняется сильно для малых η и слабо - для больших η. Критическое значение вязкости ηc, при которой наступает насыщение величины ΔILn, составляет около 100 сП, а максимальное ΔILn равняется 13 дБ. Точность измерений - Δη/η≤:±10% при η≤ηc и Δη/η≥±20% при η≥ηс.In accordance with the properties of the selected modes, 2 variants of the acoustic device are implemented - according to Figs. 4 and 5A. 11 and 12 show the test results of the first embodiment of the measuring device, in which both viscosity η and liquid temperature t are measured by a single acoustic plate mode of oscillation with a frequency f n ≈51 MHz from Table 2. The dependence of changes in insertion loss ΔIL n of this devices as a function of the viscosity η of the liquid is asymptotic (Fig. 11), in which the value ΔIL n varies strongly for small η and weakly for large η. The critical viscosity η c , at which ΔIL n is saturated, is about 100 cP, and the maximum ΔIL n is 13 dB. The measurement accuracy is Δη / η≤: ± 10% for η≤η c and Δη / η≥ ± 20% for η≥η s .
Температурная характеристика реализованного устройства имеет линейный характер во всем температурном диапазоне и практически одинакова для жидкостей с большой и малой вязкостью (Фиг.12). Величина Δφn/Δt термочувствительности устройства постоянна во всем температурном диапазоне и составляет 6.5±0.3 град/°С. Точность измерений - Δt=±0.1°С.The temperature characteristic of the implemented device is linear in the entire temperature range and is almost the same for liquids with high and low viscosity (Fig. 12). The value Δφ n / Δt of the thermal sensitivity of the device is constant over the entire temperature range and is 6.5 ± 0.3 deg / ° C. Measurement accuracy - Δt = ± 0.1 ° С.
Во втором варианте реализованного измерительного устройства (Фиг.5А) измерения вязкости η жидкости выполняются одной акустической пластинчатой моды с частотой fn≈51 МГц из Таблицы 2, а измерения температуры t жидкости - другой модой с частотой fm≈13 МГц из той же Таблицы. При неизменных характеристиках устройства в отношениии вязкости (Фиг.11), точность измерения температуры жидкости благодаря большей термочувствительности моды fm≈13 МГц возросла вдвое и составила 11±0.3 град/°С.In the second embodiment of the implemented measuring device (Fig. 5A), the viscosity η of the liquid is measured in one acoustic plate mode with a frequency f n ≈51 MHz from Table 2, and the temperature t of the liquid is measured in another mode with a frequency f m ≈ 13 MHz from the same Table . With the constant characteristics of the device in relation to viscosity (Fig. 11), the accuracy of measuring the temperature of the liquid due to the greater thermal sensitivity of the mode f m ≈13 MHz doubled and amounted to 11 ± 0.3 deg / ° C.
Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами реализации. Напротив, оно предназначено для охвата всех подобных модификаций и конструкций.Obviously, the present invention is not limited to the described embodiments. On the contrary, it is intended to cover all such modifications and designs.
Claims (8)
пьезоэлектрическую пластину толщиной h;
один входной и один выходной встречно-штыревые преобразователи с периодом λ порядка толщины h упомянутой пластины, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенные для генерирования и приема акустической пластинчатой моды колебаний в упомянутой пластине;
зону взаимодействия упомянутой моды колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скорости и амплитуде упомянутой моды колебаний;
средство, генерирующее электрический сигнал соответствующей частоты, подводимый к входному встречно-штыревому преобразователю;
средство, принимающее сигнал с выходного встречно-штыревого преобразователя, выделяющее в скорости и амплитуде упомянутой моды колебаний при прохождения зоны взаимодействия с пробой жидкости, благодаря чему упомянутая мода трансформируется в электрический сигнал или в соответствующие значения для контролирующего средства; и
контролирующее средство, обрабатывающее упомянутые изменения посредством программных и аппаратных средств для вычисления значений вязкости и температуры пробы жидкости из изменений в упомянутой моды колебаний.1. A measuring device for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample, comprising:
piezoelectric plate of thickness h;
one input and one output interdigital transducers with a period λ of the order of thickness h of said plate, formed on one surface of said plate, for generating and receiving an acoustic plate mode of vibrations in said plate;
the interaction zone of said oscillation mode with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes detectable changes in the speed and amplitude of said oscillation mode;
means generating an electrical signal of the corresponding frequency supplied to the input interdigital transducer;
means receiving a signal from the output interdigital transducer, emitting in the speed and amplitude of said oscillation mode when passing through the zone of interaction with a liquid sample, due to which said mode is transformed into an electrical signal or into the corresponding values for the controlling means; and
control means that processes said changes by means of software and hardware for calculating the values of viscosity and temperature of a liquid sample from changes in said oscillation mode.
пьезоэлектрическую пластину толщиной h;
пару встречно-штыревых преобразователей с периодом λ, образованную на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенных для генерирования и приема акустических пластинчатых мод колебаний в пьезоэлектрической пластины, которая выполнена из LiNbO3 128°Y,X+90° - среза с отношением h/λ, равным 1,67;
зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух различных типов упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия в одном направлении;
средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входному встречно-штыревому преобразователю для последовательной генерации упомянутых мод колебаний;
средство, принимающее выходные сигналы, выделяющие изменения в скорости одной из упомянутых мод колебаний на частоте fn и в амплитуде другой на частоте fm, благодаря чему упомянутые моды трансформируются в электрические сигналы или в соответствующие значения для контролирующего средства; и
контролирующее средство, обрабатывающее упомянутые изменения посредством программных и аппаратных средств, для вычисления значений вязкости и температуры пробы жидкости из изменений в упомянутой моды колебаний.3. A measuring device for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample, comprising:
piezoelectric plate of thickness h;
a pair of interdigital transducers with a period λ formed on one surface of the aforementioned plate, designed to generate and receive acoustic plate modes of vibration in a piezoelectric plate, which is made of LiNbO 3 128 ° Y, X + 90 ° - cut with the ratio h / λ, equal to 1.67;
an interaction zone of said vibration modes with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of a liquid causes detectable changes in the velocities and amplitudes of two different types of said vibration modes passing through the interaction zone in one direction;
means generating electrical signals with frequencies f n and f m supplied to the input interdigital transducer for sequential generation of said vibration modes;
means for receiving output signals that highlight changes in the speed of one of the mentioned vibration modes at a frequency f n and in the amplitude of another at a frequency f m , due to which the said modes are transformed into electrical signals or to the corresponding values for the controlling means; and
monitoring means that processes said changes through software and hardware to calculate the viscosity and temperature of the liquid sample from changes in said oscillation mode.
пьезоэлектрическую пластину толщиной h;
две пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей с отличающимися периодами λ1 и λ2 порядка толщины h упомянутой пластины, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенные для генерирования и приема акустических пластинчатых мод колебаний в упомянутой пластине;
зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия в одном направлении;
средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входным встречно-штыревым преобразователям для последовательной генерации двух упомянутых мод колебаний;
средство, принимающее сигналы с выходных встречно-штыревых преобразователей, выделяющие изменения в скорости одной из упомянутых мод колебаний на частоте fn и в амплитуде другой на частоте fm, благодаря чему упомянутые моды трансформируются в электрические сигналы или в соответствующие значения для контролирующего средства; и
контролирующее средство, обрабатывающее упомянутые изменения посредством программных и аппаратных средств, для вычисления значений вязкости и температуры пробы жидкости из изменений в упомянутой моды колебаний.4. A measuring device for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample, comprising:
piezoelectric plate of thickness h;
two pairs of input and output interdigital transducers with different periods λ 1 and λ 2 of the order of thickness h of said plate, formed on one surface of said plate, intended for generating and receiving acoustic plate modes of vibrations in said plate;
the interaction zone of said vibration modes with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes detectable changes in the velocities and amplitudes of the two vibration modes, passing through the interaction zone in one direction;
means generating electric signals with frequencies f n and f m supplied to the input interdigital transducers for sequential generation of the two mentioned vibration modes;
means receiving signals from the output interdigital transducers, which distinguish changes in the speed of one of the aforementioned vibration modes at a frequency f n and in the amplitude of another at a frequency f m , due to which the said modes are transformed into electrical signals or corresponding values for a controlling means; and
monitoring means that processes said changes through software and hardware to calculate the viscosity and temperature of the liquid sample from changes in said oscillation mode.
пьезоэлектрическую пластину толщиной h, выполненную из LiNbО3 128°Y,X+90° - среза с отношением h/λ, равным 1,67;
две пары входных и выходных встречно-штыревых преобразователей с одинаковыми периодами λ порядка толщины h упомянутой пластины, образованные на одной поверхности упомянутой пластины, предназначенные для генерирования и приема моды нулевого порядка с фазовой скоростью 3930 м/с вдоль оси Х и моды семнадцатого порядка с фазовой скоростью 15300 м/с перпендикулярно упомянутой оси X;
зону взаимодействия упомянутых мод колебаний с пробой жидкости, образованную на противоположной поверхности упомянутой пластины, где присутствие жидкости вызывает детектируемые изменения в скоростях и амплитудах двух упомянутых мод колебаний, проходящих через зону взаимодействия;
средство, генерирующее электрические сигналы с частотами fn и fm, подводимые к входным встречно-штыревым преобразователям для последовательной генерации двух упомянутых мод колебаний;
средство, принимающее сигналы с выходных встречно-штыревых преобразователей, выделяющих изменения в скорости одной из упомянутых мод на частоте fn и в амплитуде другой на частоте fm, благодаря чему упомянутые моды трансформируются в электрические сигналы или в соответствующие значения для контролирующего средства; и
контролирующее средство, обрабатывающее упомянутые изменения посредством программных и аппаратных средств, для вычисления значений вязкости и температуры пробы жидкости из изменений в упомянутой моды колебаний.6. A measuring device for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample, comprising:
a piezoelectric plate with a thickness h made of LiNbO 3 128 ° Y, X + 90 ° is a slice with an h / λ ratio of 1.67;
two pairs of input and output interdigital transducers with the same periods λ of the thickness h of the said plate, formed on one surface of the said plate, designed to generate and receive a zero-order mode with a phase velocity of 3930 m / s along the X axis and a seventeenth-order mode with a phase a speed of 15300 m / s perpendicular to said X axis;
the interaction zone of said vibration modes with a liquid breakdown formed on the opposite surface of said plate, where the presence of liquid causes detectable changes in the velocities and amplitudes of the two vibration modes, passing through the interaction zone;
means generating electric signals with frequencies f n and f m supplied to the input interdigital transducers for sequential generation of the two mentioned vibration modes;
means receiving signals from the output interdigital transducers, which distinguish changes in the speed of one of the mentioned modes at a frequency f n and in the amplitude of another at a frequency f m , due to which the said modes are transformed into electrical signals or corresponding values for a controlling means; and
monitoring means that processes said changes through software and hardware to calculate the viscosity and temperature of the liquid sample from changes in said oscillation mode.
поиск акустической пластинчатой моды колебаний путем измерения вносимых потерь и фазы между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями;
измерение и построение зависимостей вносимых потерь и фазы упомянутой моды от вязкости и температуры с использованием жидкостей с низкой и высокой вязкостью и аппроксимация упомянутых зависимостей посредством соответствующих кривых и формул;
введение тестируемой пробы жидкости в зону взаимодействия с модой колебаний, измерение вносимых потерь и фазы для этой моды и вычисление значений вязкости и температуры тестируемой пробы по упомянутым кривым и формулам.7. A method for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample using a measuring device according to claim 1 or 2, comprising:
the search for the acoustic plate mode of oscillation by measuring the insertion loss and phase between the input and output interdigital transducers;
measuring and plotting the dependences of insertion loss and phase of said mode on viscosity and temperature using liquids with low and high viscosity and approximating said dependencies by means of corresponding curves and formulas;
the introduction of the test fluid sample into the zone of interaction with the mode of oscillation, the measurement of insertion loss and phase for this mode, and the calculation of the viscosity and temperature of the test sample by the above curves and formulas.
поиск двух акустических пластинчатых мод колебаний путем измерения вносимых потерь и фазы между входным и выходным встречно-штыревыми преобразователями;
измерение и построение зависимостей вносимых потерь одной из упомянутых мод вязкости и фазы другой от температуры с использованием вводимых в зону взаимодействия жидкостей с низкой и высокой вязкостью и аппроксимация упомянутых зависимостей посредством соответствующих кривых и формул;
введение тестируемой пробы жидкости в зону взаимодействия с модами колебаний, измерение вносимых потерь для одной из упомянутых мод и фазы для другой и вычисление значений вязкости и температуры тестируемой пробы по упомянутым кривым и формулам. 8. A method for simultaneously measuring the viscosity and temperature of a liquid in one area of a liquid sample using a measuring device according to claims 3-6, comprising:
the search for two acoustic plate modes of vibration by measuring the insertion loss and phase between the input and output interdigital transducers;
measuring and building the dependences of the insertion loss of one of the aforementioned viscosity modes and the phase of the other on temperature using liquids with low and high viscosities introduced into the interaction zone and approximating the aforementioned dependencies by means of corresponding curves and formulas;
introducing a test fluid sample into the zone of interaction with vibration modes, measuring insertion loss for one of the mentioned modes and phase for another, and calculating the viscosity and temperature of the test sample using the above curves and formulas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134666/28A RU2393467C2 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007134666/28A RU2393467C2 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007134666A RU2007134666A (en) | 2009-03-27 |
| RU2393467C2 true RU2393467C2 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=40542297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007134666/28A RU2393467C2 (en) | 2007-09-18 | 2007-09-18 | Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2393467C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533692C1 (en) * | 2013-08-08 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Multiplexer acoustic array for "electronic nose" and "electronic tongue" analytical instruments |
| RU2632575C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-10-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Sensitive element for acoustic liquid sensor |
-
2007
- 2007-09-18 RU RU2007134666/28A patent/RU2393467C2/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533692C1 (en) * | 2013-08-08 | 2014-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Multiplexer acoustic array for "electronic nose" and "electronic tongue" analytical instruments |
| RU2632575C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-10-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Sensitive element for acoustic liquid sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007134666A (en) | 2009-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Benes et al. | Comparison between BAW and SAW sensor principles | |
| Shiokawa et al. | Surface acoustic wave sensors | |
| US5283037A (en) | Chemical sensor utilizing a surface transverse wave device | |
| Baer et al. | STW chemical sensors | |
| US7287431B2 (en) | Wireless oil filter sensor | |
| Guillot et al. | Complete elastic characterization of viscoelastic materials by dynamic measurements of the complex bulk and Young's moduli as a function of temperature and hydrostatic pressure | |
| US6304021B1 (en) | Method and apparatus for operating a microacoustic sensor array | |
| Mirea et al. | Impact of FBAR design on its sensitivity as in-liquid gravimetric sensor | |
| Mccann et al. | A lateral-field-excited LiTaO 3 high-frequency bulk acoustic wave sensor | |
| Anisimkin | New type of an acoustic plate mode: Quasi-longitudinal normal wave | |
| Anisimkin et al. | Attenuation of acoustic normal modes in piezoelectric plates loaded by viscous liquids | |
| RU2393467C2 (en) | Acoustic device for determining viscosity and temperature of liquid in one region of liquid sample and measurement technique using said device | |
| Andle et al. | An acoustic plate mode immunosensor | |
| JP2006003267A (en) | Elastic wave element and biosensor device equipped therewith | |
| McHale et al. | Surface acoustic wave resonances in the spreading of viscous fluids | |
| Zimmermann et al. | Love-waves to improve chemical sensors sensitivity: theoretical and experimental comparison of acoustic modes | |
| Tallavó et al. | New methodology for source characterization in pulse velocity testing | |
| Zhang et al. | Temperature monitorable kinetics study of human blood coagulation by utilizing a dual-mode AlN-based acoustic wave resonator | |
| RU2371841C2 (en) | Acoustoelectric surface acoustic wave sensor | |
| Kondoh et al. | SH-SAW biosensor based on pH change | |
| RU2533692C1 (en) | Multiplexer acoustic array for "electronic nose" and "electronic tongue" analytical instruments | |
| Sun et al. | Shear-horizontal waves in a rotated Y-cut quartz plate in contact with a viscous fluid | |
| Dultsev et al. | QCM operating in threshold mode as a gas sensor | |
| Gandhi et al. | Efficient perturbation analysis of Lamb wave dispersion curves | |
| RU2649217C1 (en) | Hybrid acoustic sensor of the electronic nose and electronic tongue system |