Rhéomètre acoustique - Acoustic rheometer

Un rhéomètre acoustique utilise un cristal piézo-électrique qui peut facilement lancer une vague successive d'extensions et de contractions dans le fluide . Il applique une contrainte d'extension oscillante au système. La réponse du système peut être interprétée en termes de rhéologie extensionnelle .

Cette interprétation est basée sur un lien entre rhéologique cisaillement , rhéologique extensionnel et acoustique . La relation entre ces disciplines scientifiques a été décrite en détail par Litovitz et Davis en 1964.

Il est bien connu que les propriétés du fluide viscoélastique sont caractérisées en rhéologie de cisaillement avec un module de cisaillement G , qui relie la contrainte de cisaillement T _ij et la déformation de cisaillement S _ij

${\ displaystyle {T_ {ij} = G \ cdot S_ {ij}}}$

Il existe une relation linéaire similaire en rhéologie extensionnelle entre la contrainte d'extension P , la déformation d'extension S et le module d'extension K :

${\ displaystyle {P = -K \ cdot S}}$

Détail analyse théorique indique que la propagation du son ou des ultrasons dans un fluide viscoélastique dépend à la fois le module de cisaillement G et le module d' extension K ,. Il convient d'introduire un module longitudinal combiné M :

${\ displaystyle M = M '+ M' '= K + {\ frac {4} {3}} G}$

Il existe des équations simples qui expriment le module longitudinal en termes de propriétés acoustiques, de vitesse du son V et d' atténuation α

${\ displaystyle M '= \ rho \ cdot V ^ {2}}$

${\ displaystyle M '' = {\ frac {2 \ rho \ alpha V ^ {3}} {\ omega}}}$

Le rhéomètre acoustique mesure la vitesse du son et l' atténuation des ultrasons pour un ensemble de fréquences de l' ordre du mégahertz . Ces paramètres mesurables peuvent être convertis en composantes réelles et imaginaires du module longitudinal .

La vitesse du son détermine M ', qui est une mesure de l' élasticité du système . Il peut être converti en compressibilité du fluide .

L'atténuation détermine M ", qui est une mesure des propriétés visqueuses, de la dissipation d' énergie . Ce paramètre peut être considéré comme une viscosité d'extension

Dans le cas de l' atténuation liquide newtonienne, on obtient des informations sur la viscosité volumique . La loi de Stokes (atténuation du son) établit une relation entre l' atténuation , la viscosité dynamique et la viscosité volumique du fluide newtonien.

Ce type de rhéomètre fonctionne à des fréquences beaucoup plus élevées que les autres. Il convient à l'étude des effets avec des temps de relaxation beaucoup plus courts que tout autre rhéomètre.

Les références

Voir également

• Rhéologie