В акустическом реометре используется пьезоэлектрический кристалл, который может легко запустить в жидкость последовательную волну расширений и сокращений . Он прикладывает к системе осциллирующее напряжение растяжения . Системный отклик можно интерпретировать с точки зрения пространственной реологии .
- Эта интерпретация основана на связь между сдвиговой реологией , экстенсиональной реологией и акустикой . Взаимосвязь между этими научными дисциплинами была подробно описана Литовицем и Дэвисом в 1964 году [1].
Хорошо известно , что свойства вязкоупругой жидкости характеризуется в сдвиговой реологии с при сдвиге G , который связывает напряжение сдвига Т Ij и сдвиг деформации S Ij
Существует аналогичная линейная зависимость в реологии растяжения между напряжением растяжения P , деформацией растяжения S и модулем растяжения K :
Подробный теоретический анализ указывает на то, что распространение звука или ультразвука через вязкоупругой жидкости зависит от того, как модуль сдвига G и модуля экстенсиональное K ,. [2] [3] Удобно ввести комбинированный модуль продольной упругости M :
Существуют простые уравнения, которые выражают продольный модуль с точки зрения акустических свойств, скорости звука V и затухания α.
Акустические меры реометра скорости звука и затухание в ультразвука для набора частот в мегагерц диапазона. Эти измеримые параметры могут быть преобразованы в действительные и мнимые составляющие продольного модуля .
- Скорость звука определяет M ', которая является мерой эластичности системы . Его можно преобразовать в сжимаемость жидкости .
- Затухание определяет M ", которая является мерой вязких свойств, диссипации энергии . Этот параметр можно рассматривать как вязкость при растяжении.
- В случае ньютоновской жидкости затухание дает информацию об объемной вязкости . Закон Стокса (затухание звука) устанавливает взаимосвязь между затуханием , динамической вязкостью и объемной вязкостью ньютоновской жидкости.
Этот тип реометра работает на гораздо более высоких частотах, чем другие. Он подходит для изучения эффектов с гораздо более коротким временем релаксации, чем любой другой реометр.
Рекомендации
- ^ Литовица, TA и Davis, CM В "Физическая акустика", Ed. WPMason, т. 2, глава 5, Academic Press , NY, (1964)
- ^ Морс, П.М. и Ингард, KU "Теоретическая акустика", Princeton University Press (1986)
- ^ Духин, А.С. и Гетц, П.Дж. " Определение характеристик жидкостей, нано-, микрочастиц и пористых тел с помощью ультразвука" , Elsevier, 2017 ISBN 978-0-444-63908-0
Смотрите также
- Реология