音波照射加振を用いた軟性容器内容物の非接触粘度計測に関する研究

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2021年度は四角形の容器を用いて、2022年度は円形容器（例：ペットボトル）について音波照射加振後の自由振動を用いた非接触音響探査法により軟性容器内に充填された内容物の粘度を推定できるかを検討してきた。音源としてはラウドスピーカーを用い、容器表面測定点で100 dBになるように調整した。また、測定点には反射シールを貼ることにより反射光を検出し易くした上で、容器側面表面部の振動速度をレーザドップラ振動計（LDV）で測定を行った。音波照射加振用波形としてはパルス継続時間5msのトーンバースト波を用いた。加振周波数範囲内で見落としのない測定を行うために、バースト波の周波数は離散的に25 Hz毎（帯域幅50 Hz）に変化させ、100 Hzから1200 Hzの範囲で計測した。なお、内容物は蒸留水にカルボキシメチルセルロース（CMC）を加えて攪拌することにより、粘度の異なる内容物を作成して実験に使用している。四角容器の場合には、測定面に平面部分があるため、たわみ振動を発生させるのは比較的容易であったが、円形容器は測定面が丸みを帯びていることから平面部分が少ないため、たわみ振動が発生しにくい傾向にあることが明らかになった。そのため、容器側面の振動速度分布を計測してみたところ、振動しやすい部位（腹）と振動しにくい部位（節）が交互に存在していることが明らかになった。この振動しやすい部位（腹）において、昨年度と同様に音波照射加振を用いた非接触粘度計測を実施してみたところ、音波照射加振後の自由振動エネルギーが液体粘度に反比例する状況が確認できた。この結果から、円形容器の場合でも振動が発生しやすい部位を選択できれば、四角い容器と同様に粘度計測が行えることが明らかになった。