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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2000.tde-16072024-112526
Document
Author
Full name
Flávio Buiochi
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2000
Supervisor
Committee
Adamowski, Julio Cezar (President)
Costa, Eduardo Tavares
Furukawa, Celso Massatoshi
Machado, Joao Carlos
Silva, Emilio Carlos Nelli
Title in Portuguese
Medição de viscosidade de líquidos por ultra-som.
Keywords in Portuguese
Cisalhamento
Abstract in Portuguese
Por meio da medição do coeficiente de reflexão complexo de uma onda de cisalhamento incidindo numa interface sólido-líquido, determina-se a viscosidade dinâmica desse líquido. A viscosidade dinâmica varia com a freqüência da onda de cisalhamentoe esse comportamento é explicado pelo modelo de Maxwell. Este trabalho apresenta uma célula de medição de viscosidade dinâmica de líquidos usando a conversão de modo de ondas longitudinais para ondas de cisalhamento e vice-versa. As ondasrefletidas na interface sólido-líquido são medidas no modo lontitudinal por uma membrana de PVDF de grande abertura, para evitar erros devidos ao efeito da difração acústica e à falta de estabilidade, no tempo, do emissor e eletrônica associada.A magnitude e a fase do coeficiente são obtidas pela relação entre o sinal da interface sólico-líquido com o sinal da interface sólido-ar no domínio da freqüência. Foram desenvolvidas duas estratégias para a medição de viscosidade: método dareflexão relativa e método de múltiplas reflexões relativas. Medições da viscosidade de óleos automotivos (SAE 90 e SAE 140) e de um produto alimentício líquido à base de glucose de milho foram feitas no intervalo entre 1 a 10 MHz. Os resultadosexperimentais são comparados com os resultados obtidos com uma célula de medição usando um transdutor de ondas de cisalhamento de 1 MHz, operando em modo pulso-eco, e mostram que a utilização do receptor de grande abertura possibilita a auto-calibração da célula de medição e obtenção de resultados mais precisos. Os resultados experimentais são comparados também com o modelo de Maxwell de dois tempos de relaxação, mostrando a dependência da viscosidade dinâmica com a frequênciada onda de cisalhamento.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Shear
Abstract in English
By measuring the complex reflection coefficient of shear waves at a solid-liquid interface, one can calculate the dynamics viscosity of this liquid. The dynamic viscosity depends on the frequency of the shear wave and it is described by the Maxwell model. This work presents a cell to measure the dynamic viscosity of liquids using a wave mode conversion from longitudinal to shear wave and vice-versa. The reflected waves at the solid-liquid interface are measured in the longitudinal mode by a large aperture PVDF membrane, to avoid errors due to the acoustic diffraction effect and the lack of stability, in time, of the emitter and the associated electronic. The magnitude and phase of the coefficient are obtained by the relation between the signal from the solid-liquid interface and the one from the solid-air interface in the frequency domain. Two viscosity measurement strategies were developed: relative reflection method and relative multiple reflection method. Measurements of the viscosity of automotive oils (SAE 90 and SAE 140) and a food liquid made of corn glucose were obtained in the range from 1 to 10 MHz. The experimental results are compared with results provided by a measuring cell with a 1 MHz shear wave transducer, operated in the pulse-echo mode, and show that the use of the large aperture receiver can calibrate the measuring cell and provide more accurate results. These results are also compared with the Maxwell model with two relaxation times, showing the dependency of dynamic viscosity with the frequency of the shear wave.
 
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FlavioBuiochiTese.pdf (7.92 Mbytes)
Publishing Date
2024-07-16
 
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