DE102008031772B4 - Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids - Google Patents

Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids Download PDF

Info

Publication number
DE102008031772B4
DE102008031772B4 DE200810031772 DE102008031772A DE102008031772B4 DE 102008031772 B4 DE102008031772 B4 DE 102008031772B4 DE 200810031772 DE200810031772 DE 200810031772 DE 102008031772 A DE102008031772 A DE 102008031772A DE 102008031772 B4 DE102008031772 B4 DE 102008031772B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piezoceramic
electrodes
density
viscosity
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200810031772
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008031772A1 (en
Inventor
Peter-Christian Eccardt
Markus Herrmann
Armin Hollstein
Denny Schädlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE200810031772 priority Critical patent/DE102008031772B4/en
Publication of DE102008031772A1 publication Critical patent/DE102008031772A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008031772B4 publication Critical patent/DE102008031772B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Vorrichtung für die Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden, umfassend – einen Biegeschwinger mit einer Trägerzunge (1) und einer auf einer Seite der Trägerzunge (1) angeordneten und mit ihr verbundenen Lage aus Piezokeramik (2), – zwei mit der Piezokeramik (2) verbundene Elektroden (3, 4), – eine Halterung (5), die ein Ende der Trägerzunge (1) einspannt, – ein mit den Elektroden (3, 4) verbundenes Impedanzmessgerät (6), und – eine mit den Elektroden (3, 4) verbundene Wechselspannungsversorgung.Device for measuring the viscosity and / or the density of fluids, comprising - a bending oscillator with a carrier tongue (1) and one on one side of the carrier tongue (1) and connected to it layer of piezoceramic (2), - two with the Piezoceramic (2) connected electrodes (3, 4), - a holder (5) which clamps one end of the carrier tongue (1), - an impedance measuring device (6) connected to the electrodes (3, 4), and - one with the Electrodes (3, 4) connected AC power supply.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden nach Anspruch 1.The present invention relates to a device for measuring the viscosity and / or the density of fluids according to claim 1.

Die gerichtete Verformung eines piezoelektrischen Materials führt zu einer messbaren elektrischen Spannung. Umgekehrt kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verformung des Bauteils aus Piezokeramik erreicht werden. Es ist bekannt, zwei Piezokeramiken miteinander und entsprechend mit Elektroden zu verbinden und als Sensor einzusetzen, wobei eine Keramikschicht als Aktorschicht und die andere als Sensorschicht dient. Die Aktorschicht wird durch Anlegen einer Wechselspannung angeregt, wodurch das System in mechanische Schwingung versetzt wird. Die damit verbundene Sensorschicht dient zur Messung der Schwingung über die durch die Verformung induzierte Spannung. Ein derartiger Sensor kann zur Bestimmung der Dichte eines Fluids unter Ausnutzung der dichteabhängigen Resonanzverschiebung eingesetzt werden. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass die Klebeschichten, die bei zwei Piezokeramiken verwendet werden müssen, die Messung nachteilig beeinflussen.The directional deformation of a piezoelectric material leads to a measurable electrical voltage. Conversely, by applying an electrical voltage, a deformation of the component made of piezoceramic can be achieved. It is known to connect two piezoceramics with one another and correspondingly with electrodes and to use them as a sensor, one ceramic layer serving as the actuator layer and the other as the sensor layer. The actuator layer is excited by applying an alternating voltage, which causes the system to vibrate mechanically. The associated sensor layer serves to measure the oscillation over the strain induced by the deformation. Such a sensor can be used to determine the density of a fluid utilizing the density-dependent resonant shift. A disadvantage of this device is that the adhesive layers, which must be used in two piezoceramics, adversely affect the measurement.

Aus DE 103 45 253 A1 ist ein Zustandssensor für Flüssigkeiten mit einem Schwingkörper und einem darauf angeordneten Piezoelement bekannt geworden. Zur Anregung des Schwingkörpers ist das Piezoelement mit einer Basiselektrode und mindestens einer Betriebselektrode ausgestattet. Um das Schwingverhalten des Schwingkörpers zu erfassen, ist die Vorrichtung des Weiteren mit einem Schalter ausgestattet. In einem ersten Schaltzustand wird das Piezoelement über die Betriebselektrode und die Basiselektrode mit einer Wechselspannung beaufschlagt und so zur Schwingung angeregt. In einem zweiten Schaltzustand wird die im Piezoelement durch die Schwingung erzeugte Ausgangsspannung zwischen der Betriebselektrode und der Basiselektrode abgegriffen und einer Signalmesseinrichtung zugeführt. Alternativ wird vorgeschlagen, das Piezoelement mit mehreren Betriebselektroden auszustatten, wobei eine erste Betriebselektrode mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist und die elektrische Ausgangsspannung des Piezoelements über eine zweite Betriebselektrode abgegriffen wird.Out DE 103 45 253 A1 For example, a fluid condition sensor with a vibrating body and a piezoelectric element disposed thereon has become known. To excite the oscillating body, the piezoelectric element is equipped with a base electrode and at least one operating electrode. In order to detect the vibration behavior of the vibrating body, the device is further equipped with a switch. In a first switching state, the piezoelectric element is acted upon by the operating electrode and the base electrode with an alternating voltage and thus excited to vibrate. In a second switching state, the output voltage generated in the piezoelectric element by the oscillation is tapped between the operating electrode and the base electrode and fed to a signal measuring device. Alternatively, it is proposed to equip the piezoelectric element with a plurality of operating electrodes, wherein a first operating electrode is connected to an AC voltage source and the electrical output voltage of the piezoelectric element is tapped via a second operating electrode.

Aus DE 10 2006 030 657 A1 ist ein Biegeschwinger für einen Fluidsensor zur Messung von charakteristischen Eigenschaften eines Fluids bekannt geworden, der mit mindestens zwei piezoelektrischen Schichten ausgestattet ist. Die piezoelektrischen Schichten bilden einen Biegeaktor und einen Biegesensor.Out DE 10 2006 030 657 A1 For example, a bending oscillator for a fluid sensor for measuring characteristic properties of a fluid equipped with at least two piezoelectric layers has become known. The piezoelectric layers form a bending actuator and a bending sensor.

Aus DE 198 04 326 A1 ist ein Sensor bekannt, der mit einer Biegezunge und einem Piezoschwinger ausgestattet ist. Durch Anlegen einer Wechselspannung an den Piezoschwinger kann die Biegezunge zur Schwingung in einem Messmedium angeregt werden. Zur Ermittlung der Dichte und der Viskosität des Messmediums ist der Sensor mit einem piezoresistiven Element ausgestattet, welches seine elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit der angeregten Schwingung verändert.Out DE 198 04 326 A1 a sensor is known, which is equipped with a bending tongue and a piezoelectric oscillator. By applying an alternating voltage to the piezoelectric vibrator, the bending tongue can be excited to vibrate in a measuring medium. To determine the density and viscosity of the medium to be measured, the sensor is equipped with a piezoresistive element which changes its electrical properties as a function of the excited oscillation.

Aus DE 101 23 040 A1 ist ein Sensor zur Messung der Viskosität einer Flüssigkeit bekannt geworden, der mit einem piezoelekt-rischen Schwingelement ausgestattet ist. Durch Anlegen von elektrischen Spannungen an das Schwingelement wird dieses in Schwingungen versetzt. Durch die Auswertung der Schwingfrequenz und Dämpfung des Schwingers können Rückschlüsse auf die Viskosität und die Dichte der Flüssigkeit gezogen werden.Out DE 101 23 040 A1 is a sensor for measuring the viscosity of a liquid has become known, which is equipped with a piezoelectric-oscillatory oscillatory element. By applying electrical voltages to the vibrating element this is vibrated. By evaluating the vibration frequency and damping of the oscillator, conclusions can be drawn about the viscosity and the density of the fluid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden bereitzustellen, die eine zuverlässigere Messung erlaubt.The invention has for its object to provide an apparatus and a method for measuring the viscosity and / or the density of fluids, which allows a more reliable measurement.

Die Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved on the one hand by a device having the features of claim 1. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden umfasst einen Biegeschwinger mit einer Trägerzunge und einer auf einer Seite der Trägerzunge angeordneten und mit ihr verbundenen Lage aus Piezokeramik, zwei mit der Piezokeramik verbundene Elektroden, eine Halterung, die ein Ende der Trägerzunge einspannt und ein mit den Elektroden verbundenes Impedanzmessgerät sowie eine mit den Elektroden verbundene Wechselspannungsversorgung.The device according to the invention for measuring the viscosity and / or the density of fluids comprises a bending oscillator with a carrier tongue and a layer of piezoceramics arranged on one side of the carrier tongue and connected thereto, two electrodes connected to the piezoceramic, a holder having one end the carrier tongue clamps and an impedance measuring device connected to the electrodes as well as an AC voltage supply connected to the electrodes.

Durch Anlegen einer Wechselspannung an die Elektroden wird sich die Piezokeramik gemäß dem Spannungsverlauf ausdehnen bzw. zusammenziehen, wodurch die Anordnung aus biegsamer Trägerzunge und Piezokeramik Biegeschwingungen ausführt. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass lediglich eine Piezokeramik verwendet wird, was eine kostengünstige und vereinfachte Herstellung ermöglicht. Außerdem kann so auf eine Klebeschicht, die bei einer Sensor-Aktor-Anordnung aus zwei Piezokeramiken erforderlich ist, verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermindert somit den Dämpfungseffekt, den eine Klebeschicht wegen des so genannten Koppelfaktors nach sich zieht und verbessert die Messgenauigkeit.By applying an alternating voltage to the electrodes, the piezoceramic will expand or contract according to the voltage curve, whereby the arrangement of flexible carrier tongue and piezoceramic performs bending oscillations. It is particularly advantageous that only a piezoceramic is used, which allows a cost-effective and simplified production. In addition, it is thus possible to dispense with an adhesive layer which is required in the case of a sensor / actuator arrangement comprising two piezoceramics. The device according to the invention thus reduces the damping effect which an adhesive layer draws on account of the so-called coupling factor and improves the measuring accuracy.

Bevorzugt wird genau eine Piezokeramikschicht auf genau einer Seite der Trägerzunge angeordnet. Preferably, exactly one piezoceramic layer is arranged on exactly one side of the carrier tongue.

In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht die Trägerzunge aus einem elektrisch leitenden Material. Dies kann z. B. ein dünnes Blech sein. In dem Fall kann die Trägerzunge eine der Elektroden bilden. Hierdurch wird der Aufbau vereinfacht.In a preferred embodiment, the carrier tongue consists of an electrically conductive material. This can be z. B. be a thin sheet. In that case, the carrier tongue can form one of the electrodes. This simplifies the structure.

Bevorzugt ist die andere Elektrode von einer elektrisch leitenden Schicht auf der trägerfernen Seite der Piezokeramik gebildet. Dadurch ist die Elektrode optimal und über die gesamte Fläche dieser Seite der Piezokeramik mit der Piezokeramik verbunden.The other electrode is preferably formed by an electrically conductive layer on the side of the piezoceramic remote from the carrier. As a result, the electrode is optimally connected to the piezoceramic over the entire surface of this side of the piezoceramic.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Piezokeramik auf die Trägerzunge aufgeklebt. So kann auf einfache Weise eine gleichmäßige und feste Verbindung zwischen Piezokeramik und Trägerzunge hergestellt werden.In a preferred embodiment, the piezoceramic is adhered to the carrier tongue. Thus, a uniform and firm connection between piezoceramic and carrier tongue can be produced in a simple manner.

Die Wechselspannungsversorgung kann mit dem Impedanzmessgerät integriert ausgebildet sein. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.The AC power supply may be formed integrally with the impedance measuring device. This further simplifies the structure.

Bevorzugt ist mit der Wechselspannungsversorgung und dem Impedanzmessgerät eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Wechselspannungsversorgung und Auswertung der Messungen des Impedanzmessgeräts verbunden.A control and evaluation device for controlling the AC voltage supply and evaluating the measurements of the impedance measuring device is preferably connected to the AC voltage supply and the impedance measuring device.

Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 8 gelöst.The object is also achieved by a method having the features of claim 8.

Bei dem Verfahren zur Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden wird ein Biegeschwinger, umfassend eine mit einer Trägerzunge verbundene und zwei Elektroden aufweisende Piezokeramik, in ein Fluid eingetaucht. An die Elektroden wird eine den Biegeschwinger zum Schwingen anregende Wechselspannung angelegt. Die Impedanz der Piezokeramik wird mit einem an die Elektroden angeschlossenen Impedanzmessgerät gemessen. Im Resonanzbetrieb des Biegeschwingers wird aus der Resonanzfrequenz des Biegeschwingers die Dichte des Fluids bestimmt und/oder aus der Amplitude des Biegeschwingers die Viskosität des Fluids bestimmt.In the method for measuring the viscosity and / or the density of fluids, a bending oscillator, comprising a piezoceramic connected to a carrier tongue and having two electrodes, is immersed in a fluid. To the electrodes, an alternating voltage exciting the bending oscillator for oscillation is applied. The impedance of the piezoceramic is measured with an impedance measuring device connected to the electrodes. In resonance mode of the bending oscillator, the density of the fluid is determined from the resonant frequency of the bending oscillator and / or the viscosity of the fluid is determined from the amplitude of the bending oscillator.

Das Schwingungsverhalten eines Schwingers hängt von der Dichte und der Viskosität des Mediums ab, in dem er schwingt. Seine Schwingungen werden in Abhängigkeit von der Viskosität des Fluids gedämpft. Mit zunehmender Viskosität nimmt die Amplitude ab. Ferner nimmt die Resonanzfrequenz mit zunehmender Dichte des Fluids ab. Das Fluid kann Öl, z. B. Motoröl eines Kraftfahrzeugs, sein.The vibration behavior of a vibrator depends on the density and viscosity of the medium in which it vibrates. Its vibrations are damped depending on the viscosity of the fluid. As the viscosity increases, the amplitude decreases. Furthermore, the resonance frequency decreases with increasing density of the fluid. The fluid may be oil, e.g. As engine oil of a motor vehicle to be.

Um diese Amplitudendämpfung und die Verschiebung der Resonanzfrequenz messen zu können, wird erfindungsgemäß die Impedanz der Piezokeramik im Resonanzbetrieb gemessen. Zur Herstellung der Resonanz wird die Frequenz der anregenden Wechselspannung variiert, bis die maximale Amplitude, d. h. maximale Spannung, gemessen wird. Die maximale Spannung liegt bei maximaler Impedanz vor, das System befindet sich dann in Parallelresonanz. Aus der so gefundenen Resonanzfrequenz kann nun durch einen Vergleich mit bekannten Kurven bzw. Tabellen die Dichte des Fluids bestimmt werden. Im Resonanzbetrieb kann aus der Spannung die Amplitudendämpfung und damit die Viskosität bestimmt werden. Die Steuerung der Wechselspannungsversorgung und die Auswertung der Messwerte kann von einer an die Vorrichtung angeschlossenen Steuer- und Auswerteeinrichtung erfolgen.In order to be able to measure this amplitude attenuation and the shift of the resonance frequency, according to the invention the impedance of the piezoceramic is measured in resonant mode. To produce the resonance, the frequency of the exciting AC voltage is varied until the maximum amplitude, i. H. maximum voltage, is measured. The maximum voltage is at maximum impedance, the system is then in parallel resonance. From the resonance frequency thus found, the density of the fluid can now be determined by comparison with known curves or tables. In resonance mode, the amplitude damping and thus the viscosity can be determined from the voltage. The control of the AC voltage supply and the evaluation of the measured values can be carried out by a control and evaluation device connected to the device.

Aus der gemessenen Viskosität und der Dichte kann dann durch einen Vergleich mit frischem Motoröl, z. B. der Ruß- und/oder Kraftstoffanteil im Motoröl und somit der Verschleißzustand des Motoröls bestimmt werden.From the measured viscosity and density can then be compared with fresh engine oil, z. B. the soot and / or fuel content in the engine oil and thus the state of wear of the engine oil are determined.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sein.The device according to the invention may be suitable for carrying out the method according to the invention.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.A preferred embodiment of the device according to the invention will be explained in more detail with reference to the following figures.

Es zeigen:Show it:

1 in einer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Biegeschwinger, 1 in a side view of a bending oscillator according to the invention,

2 grafisch den Einfluss der Dichte ρ auf die Resonanzfrequenz f bei gleicher Viskosität η, und 2 graphically the influence of the density ρ on the resonance frequency f at the same viscosity η, and

3 grafisch den Einfluss der Viskosität η auf die Amplitude X bei gleicher Dichte ρ. 3 Graphically the influence of the viscosity η on the amplitude X at the same density ρ.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung weist eine in eine Halterung 5 eingespannte längliche, dünne Trägerzunge 1 auf. Die Trägerzunge 1 erstreckt sich zu ihrem größeren Teil außerhalb der Halterung 5. Über einen Bereich auf einer Seite der Trägerzunge 1 außerhalb der Halterung 5 ist eine Lage aus Piezokeramik 2 angeordnet und mit der Trägerzunge 1 verklebt. Zwischen Trägerzunge 1 und Piezokeramik 2 ist eine Elektrode 3 in Form eines Gitters angeordnet, wie in dem vergrößerten Ausschnitt in 1 zu entnehmen. So ist die Piezokeramik flächig mit der Elektrode 3 und der Trägerzunge 1 verbunden. Auf der trägerfernen Seite der Piezokeramik 2 ist eine entsprechende Gegenelektrode 4 in Form einer elektrisch leitenden Schicht an der Oberseite der Keramik angeordnet. Die Elektroden 3, 4 sind mit einer Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) und einem Impedanzmessgerät 6 verbunden.In the 1 shown device has a in a holder 5 clamped elongated, thin carrier tongue 1 on. The carrier tongue 1 extends to the greater part outside of the holder 5 , Over an area on one side of the carrier tongue 1 outside the holder 5 is a layer of piezoceramic 2 arranged and with the carrier tongue 1 bonded. Between carrier tongue 1 and piezoceramics 2 is an electrode 3 arranged in the form of a grid, as in the enlarged section in 1 refer to. So the piezoceramic is flat with the electrode 3 and the carrier tongue 1 connected. On the far side of the piezoceramic 2 is a corresponding counter electrode 4 arranged in the form of an electrically conductive layer on top of the ceramic. The electrodes 3 . 4 are with an AC voltage source (not shown) and an impedance meter 6 connected.

Wird an die Elektroden 3, 4 eine Wechselspannung angelegt, so wird sich die Piezokeramik 2 gemäß dem Spannungsverlauf ausdehnen bzw. zusammenziehen, wodurch die Anordnung aus Trägerzunge 1 und Piezokeramik 2 Biegeschwingungen ausführt.Will be to the electrodes 3 . 4 an alternating voltage applied, then the piezoceramic is 2 expand or contract according to the voltage curve, whereby the arrangement of carrier tongue 1 and piezoceramics 2 Performs bending oscillations.

Wird dieser Biegeschwinger in ein Fluid, beispielsweise ein Motoröl, eingetaucht, werden seine Schwingungen in Abhängigkeit von der Viskosität des Fluids gedämpft. Außerdem weisen derartige Biegeschwinger eine ausgeprägte Resonanzfrequenz auf, deren Wert sich in Abhängigkeit von der Dichte des Fluids ändert. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz gibt Aufschluss über die Dichte des Fluids (vgl. auch 2). Aus der Dämpfung, also aus der Resonanzamplitude können so unterschiedliche Viskositäten ermittelt werden (vgl. auch 3).When this flexural vibrator is immersed in a fluid, such as an engine oil, its vibrations are damped depending on the viscosity of the fluid. In addition, such flexural resonators have a pronounced resonant frequency, the value of which changes as a function of the density of the fluid. The shift of the resonance frequency provides information about the density of the fluid (cf. 2 ). From the damping, so from the resonance amplitude so different viscosities can be determined (see also 3 ).

2 zeigt die Amplitude des Biegeschwingers in Abhängigkeit von der Frequenz für zwei Fluide gleicher Viskosität η1 = η2 und verschiedener Dichte ρ2 > ρ1. Die Kurve 11 zeigt die Amplitude des Biegeschwingers, eingetaucht in ein Fluid der Dichte ρ2. Sie ist um die Verschiebung Δf der Resonanzfrequenz gegen die Kurve 12, entsprechend der Amplitude bei einem Fluid der Dichte ρ1 < ρ2, verschoben. Die Resonanzfrequenz steigt mit abnehmender Dichte. 2 shows the amplitude of the bending oscillator as a function of the frequency for two fluids of the same viscosity η1 = η2 and different density ρ2> ρ1. The curve 11 shows the amplitude of the bending oscillator immersed in a fluid of density ρ2. It is about the shift Δf of the resonance frequency against the curve 12 , according to the amplitude of a fluid of density ρ1 <ρ2, shifted. The resonance frequency increases with decreasing density.

3 zeigt die Amplitude des Biegeschwingers in Abhängigkeit der Frequenz für drei Fluide gleicher Dichte ρ1 = ρ2 = ρ3 und verschiedener Viskosität η1 < η2 < η3. Die Kurve 23 zeigt die Amplitude des Biegeschwingers, eingetaucht in ein Fluid der Viskosität η3. Sie ist um die Dämpfung ΔX der Amplitude gegen die Kurven 22 bzw. 21, entsprechend der Amplitude bei einem Fluid der Viskosität η2 bzw. η1, gedämpft. Die Amplituden nehmen mit zunehmender Viskosität ab; sie werden um ΔX gedämpft. 3 shows the amplitude of the bending oscillator as a function of the frequency for three fluids of the same density ρ1 = ρ2 = ρ3 and different viscosity η1 <η2 <η3. The curve 23 shows the amplitude of the bending oscillator immersed in a fluid of viscosity η3. It is about the attenuation ΔX of the amplitude versus the curves 22 respectively. 21 , according to the amplitude at a fluid of viscosity η2 or η1, attenuated. The amplitudes decrease with increasing viscosity; they are muted by ΔX.

Claims (9)

Vorrichtung für die Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden, umfassend – einen Biegeschwinger mit einer Trägerzunge (1) und einer auf einer Seite der Trägerzunge (1) angeordneten und mit ihr verbundenen Lage aus Piezokeramik (2), – zwei mit der Piezokeramik (2) verbundene Elektroden (3, 4), – eine Halterung (5), die ein Ende der Trägerzunge (1) einspannt, – ein mit den Elektroden (3, 4) verbundenes Impedanzmessgerät (6), und – eine mit den Elektroden (3, 4) verbundene Wechselspannungsversorgung.Device for measuring the viscosity and / or the density of fluids, comprising - a bending vibrator with a carrier tongue ( 1 ) and one on one side of the carrier tongue ( 1 ) and connected to it from piezoceramic ( 2 ), - two with the piezoceramic ( 2 ) connected electrodes ( 3 . 4 ), - a holder ( 5 ), one end of the carrier tongue ( 1 ), - one with the electrodes ( 3 . 4 ) connected impedance measuring device ( 6 ), and - one with the electrodes ( 3 . 4 ) connected AC power supply. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzunge (1) aus einem elektrisch leitenden Material besteht.Device according to claim 1, characterized in that the carrier tongue ( 1 ) consists of an electrically conductive material. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzunge (1) eine der Elektroden (3) bildet.Apparatus according to claim 2, characterized in that the carrier tongue ( 1 ) one of the electrodes ( 3 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Elektrode (4) von einer elektrisch leitenden Schicht auf der trägerfernen Seite der Piezokeramik (2) gebildet ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the other electrode ( 4 ) of an electrically conductive layer on the carrier distant side of the piezoceramic ( 2 ) is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Piezokeramik (2) auf die Trägerzunge (1) aufgeklebt ist.Device according to one of claims 1 to 1, characterized in that the piezoceramic ( 2 ) on the carrier tongue ( 1 ) is glued. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselspannungsversorgung und das Impedanzmessgerät (6) integriert ausgebildet sind.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the AC voltage supply and the impedance measuring device ( 6 ) are integrated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Wechselspannungsversorgung und dem Impedanzmessgerät (6) eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Wechselspannungsversorgung und Auswertung der Messungen des Impedanzmessgeräts (6) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that with the AC power supply and the impedance measuring device ( 6 ) a control and evaluation device for controlling the AC power supply and evaluation of the measurements of the impedance measuring device ( 6 ) connected is. Verfahren zur Messung der Viskosität und/oder der Dichte von Fluiden, bei dem – ein Biegeschwinger, umfassend eine mit einer Trägerzunge (1) verbundene und zwei Elektroden (3, 4) aufweisende Piezokeramik (2), in ein Fluid eingetaucht wird, – an die Elektroden (3, 4) eine den Biegeschwinger zum Schwingen anregende, von einer Wechselspannungsversorgung bereitgestellte Wechselspannung angelegt wird, – die Impedanz der Piezokeramik mit einem an die Elektroden (3, 4) angeschlossenen Impedanzmessgerät (6) gemessen wird, und – im Resonanzbetrieb des Biegeschwingers aus der Resonanzfrequenz des Biegeschwingers die Dichte des Fluids bestimmt wird und/oder – im Resonanzbetrieb des Biegeschwingers aus der Amplitude des Biegeschwingers die Viskosität des Fluids bestimmt wird.Method for measuring the viscosity and / or the density of fluids, in which - a bending oscillator, comprising one with a carrier tongue ( 1 ) and two electrodes ( 3 . 4 ) having piezoceramic ( 2 ), immersed in a fluid, - to the electrodes ( 3 . 4 ) is applied to the bending oscillator to vibrate stimulating, provided by an AC power supply AC voltage, - the impedance of the piezoceramic with a to the electrodes ( 3 . 4 ) connected impedance measuring device ( 6 ) is measured, and - in resonance mode of the bending oscillator from the resonant frequency of the bending oscillator, the density of the fluid is determined and / or - in the resonance mode of the bending oscillator from the amplitude of the bending oscillator, the viscosity of the fluid is determined. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung die Wechselspannungsversorgung steuert und die Messungen des Impedanzmessgeräts (6) auswertet.A method according to claim 7, characterized in that a control and evaluation device controls the AC power supply and the measurements of the impedance measuring device ( 6 ) evaluates.
DE200810031772 2008-07-04 2008-07-04 Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids Expired - Fee Related DE102008031772B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810031772 DE102008031772B4 (en) 2008-07-04 2008-07-04 Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810031772 DE102008031772B4 (en) 2008-07-04 2008-07-04 Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008031772A1 DE102008031772A1 (en) 2010-01-14
DE102008031772B4 true DE102008031772B4 (en) 2013-03-14

Family

ID=41412570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810031772 Expired - Fee Related DE102008031772B4 (en) 2008-07-04 2008-07-04 Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008031772B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108872016B (en) * 2018-07-13 2020-10-16 燕山大学 Liquid dynamic viscosity measuring platform based on electroosmosis principle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804326A1 (en) * 1998-02-04 1999-08-05 Bosch Gmbh Robert Sensor especially for measuring the viscosity and density of a liquid or gas
DE10123040A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric fluid viscosity sensor has a piezoelectric vibrator that is coated in a dirt repelling layer so that deposition of dirt on the vibrator is largely prevented
DE10345253A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-04 Siemens Ag Engine oil quality fluid status sensor has rectangular vibrator with separate drive and measurement piezo elements
DE102006030657A1 (en) * 2006-07-03 2008-01-17 Siemens Ag Fluid sensor for measuring characteristic properties of a fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19804326A1 (en) * 1998-02-04 1999-08-05 Bosch Gmbh Robert Sensor especially for measuring the viscosity and density of a liquid or gas
DE10123040A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Piezoelectric fluid viscosity sensor has a piezoelectric vibrator that is coated in a dirt repelling layer so that deposition of dirt on the vibrator is largely prevented
DE10345253A1 (en) * 2003-09-29 2005-05-04 Siemens Ag Engine oil quality fluid status sensor has rectangular vibrator with separate drive and measurement piezo elements
DE102006030657A1 (en) * 2006-07-03 2008-01-17 Siemens Ag Fluid sensor for measuring characteristic properties of a fluid

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008031772A1 (en) 2010-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3899444B1 (en) Ultrasound instrument
EP2335035A1 (en) Device for determining and/or monitoring a process parameter of a medium
DE3504535C1 (en) Procedure for determining the hardness of solid bodies
DE102005044725B4 (en) Membrane oscillator for determining and / or monitoring a process variable of a medium in a container
EP2962965A1 (en) Vibratory conveyor
AT516281A4 (en) Method for determining the degree of filling of a transducer tube of a bending vibrator and bending vibrator
DE102008031772B4 (en) Apparatus and method for measuring viscosity and / or density of fluids
EP1127273A1 (en) Sensor arrangement for detecting the physical properties of liquids
WO2006097382A1 (en) Method and device for measuring the viscosity of non-newtonian liquids, in particular motor fuels
WO2002093136A1 (en) Sensor for measuring the viscosity of a liquid
WO2003014723A1 (en) Method and device for determining the acoustic parameters of fluids in a resonator device
DE102012018417A1 (en) Sensing device i.e. tool or workpiece sensing device, for use in measuring unit for e.g. detecting presence of tool and workpiece, has piezoelectric body connected with control device during approaching or contact of tool or workpiece
AT508679B1 (en) SENSOR ARRANGEMENT FOR MEASURING PROPERTIES OF FLUIDS
DE102019116779B3 (en) Measuring device for weak, slowly changing magnetic fields, especially for biomagnetic fields
DE102010001229A1 (en) Aspirating and dispensing of liquid in pipetting devices with a pipetting tip, comprises inducing an oscillation mode of oscillation section of pipetting tip, measuring value of the induced oscillation mode and comparing with reference
DE102006030657B4 (en) Fluid sensor for measuring characteristic properties of a fluid
EP1634068A1 (en) Method for measuring the acoustic impedance of a liquid by means of an ultrasonic transducer
WO2019001760A1 (en) Measuring device and method for determining a fluid variable
DE102018009754A1 (en) Measuring device for determining a fluid size
DE102009000966A1 (en) Oscillatory pressure sensor
DE102022110405B3 (en) Vibronic level sensor with sound detector
DE102007003104B4 (en) Device for determining and / or monitoring process variables
DE102004060903A1 (en) Device for detecting physical properties of gas or gas mixture has high frequency resonator with discrete geometric components representing oscillatory structure as result of their interactions in region of supplied HF a.c. voltage
EP0214366A2 (en) Device for determinating vibration parameters and application thereof
DE102020002835A1 (en) Method for mode-selective excitation of a guided wave and measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130615

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee