超音波振動子の共振時の振動の腹の位置に半球状の接触子を具備したセンサ振動子を、被測定物体に押し当てたときの前記センサ振動子の共振特性の変化量から被測定物体の粘弾性的な特性を測定する超音波粘弾性測定装置であって、等価質量が既知のセンサ振動子の接触子を被測定物体に一定量押し込んだときの前記センサ振動子の共振周波数の変化量と共振抵抗の変化量から被測定物体の損失係数を求めるとともに、前記センサ振動子の接触子を被測定物体に一定量押し込んだときの反発力と、被測定物体のポアソン比から被測定物体のヤング率を求めることを特徴とする超音波粘弾性測定方法および装置図1に示した特許文献1に開示されている従来の超音波振動子を用いた弾性特性測定装置においては、超音波振動子Tとして磁歪振動子を用いているため、振動速度に比例するモーショナル電流の検出にトランス1を使用する必要がある。また、共振周波数を自動追尾する発振回路自励発振回路は、同期検波回路4、および電圧制御発振器VCO6により構成されるため、装置が複雑で大型となり、その結果として高価になると言う欠点があった。さらに、特許文献1に開示されている弾性測定装置においては、弾性特性として機械的品質係数Qの変化のみ測定しており、被測定物体の弾性定数の測定方法が示されていない。一方、図2に示した特許文献2に示されている圧電振動子を用いた弾性特性測定装置においては、まず、3端子型圧電振動子の出力電圧の一部を入力側に帰還させて自励発振回路を構成してセンサ振動子の共振周波数の変化を測定しているため、被測定物体の損失が大きい場合、十分な帰還電圧を得ることが難しくなり、自励発振が停止してしまうという問題があった。さらに、特許文献2においても、被測定物体の弾性定数の測定方法が示されていない。また、特許文献1および特許文献2に示されている従来の超音波振動子を用いた弾性特性測定装置においては、印加荷重を一定にした状態で測定するため、特に、応力緩和が大きな高分子物体などの柔らかい物体の測定においては、時間の経過とともに接触子が被測定物体に深く押し込まれ、押込み量が接触子の半径の12以上になり、測定精度が悪くなるという問題があった。つまり、従来の超音波振動子を用いた弾性特性測定装置においては、装置が複雑で高価であったり、自励発振回路が損失の大きな物体に対して停止してしまったりする欠点に加え、いずれの測定方法でも、被測定物体の粘弾性特性を物理定数として表すことが困難であり、特に、応力緩和が大きな高分子物体などの柔らかい物体の測定においては押込み量が大きくなり、測定精度が悪くなるという問題があった。本発明は、超音波振動子の共振時の振動の腹の位置に半球状の接触子を具備したセンサ振動子を、被測定物体に押し当てたときの前記センサ振動子の共振特性の変化量から被測定物体の粘弾性的な特性を測定する超音波粘弾性測定装置であって、等価質量が既知のセンサ振動子の接触子を被測定物体に一定量押し込んだときの共振周波数の変化量△frと共振抵抗の変化量RLから被測定物体の損失係数tanδを求めるとともに、前記センサ振動子の接触子を被測定物体に一定量t0だけ押し込んだときの反発力Fと被測定物体のポアソン比σから被測定物体のヤング率Eを求めることにより、被測定物体の粘弾性特性を表す物理定数としての複素ヤング率Eを求めることができることを特徴としている。本発明によれば、センサ振動子の接触子を被測定の物体の表面に所定の押込み量だけ押し込むことにより、その時の共振周波数の変化量、共振抵抗の変化量およびそのときの反発力の値から、その物体のヤング率と損失係数を求めることができ、結果として、被測定物体の物理定数としての粘弾性特性を求めることができるので、食品分野、医療分野、工業分野など幅広い分野での応用が期待される。また、本発明によれば、接触子の押込み量を一定としているので、精度の高い測定が可能である。図3に示すように、ヤング率E、ポアソン比σ、密度ρの半無限体表面に、半径Rの剛体球状の接触子を有するセンサ振動子を押込み量tだけ押し込んだときの荷重F、および接触半径aは、それぞれ、式およびで与えられる。このとき、接触子が物体から受ける負荷スティフネスsLは式で与えられる。このときの接触面積Scは式で与えられる。また、このとき、接触子が物体から受ける負荷質量mLは式で与えられる。センサ振動子の接触子を被測定物体に押し当てたときに、接触子が物体から受ける負荷スティフネスsLと負荷質量mLにより、センサ振動子の共振角周波数ωr2は、式のようになる。式より式が得られ、被測定物体が柔らかく、ヤング率が小さい場合、sLsmLmとなり、式からわかるように、主に負荷質量mLの効果により共振周波数fr2は無負荷時よりも低下するため、共振周波数の変化から負荷スティフネスsLの効果を求めることが不可能になり、式から被測定物体のヤング率Eを求めることができない。このような場合には、センサ振動子を押し込んだときの荷重Fを測定し、式を変形して得られる式により、被測定物体のポアソン比σが既知の場合、被測定物体のヤング率Eを求めることができる。センサ振動子の機械振動系を含む等価回路は図4のように表される。図4において、m、s、rはそれぞれ、センサ振動子の等価質量、等価スティフネスおよび等価機械抵抗であり、mL、sL、およびrLはそれぞれ、接触子の端面から見た物体の接触インピーダンスで、それぞれ、負荷質量、負荷スティフネスおよび負荷機械抵抗である。また、φは力係数、Cdは制動容量である。図5は、図4の等価回路を電気機械変換の変成器をはずして求めた電気的な等価回路であり、図4の等価回路の等価定数との間には、式の関係がある。図5の等価回路の回路定数は、接触子を物体に圧接する前と後のセンサ振動子の電気的なインピーダンスの周波数特性をインピーダンスアナライザにより測定することにより容易に求めることができる。しかしながら、機械振動系の等価回路定数を求めるためには、力係数φを求める必要があるが、形状が単純で無い場合や、接触子が付加されている場合などは、力係数φを精度良く求めることは困難である。ここでは、本発明の、等価質量mが既知のセンサ振動子を用いてセンサ振動子を被測定物体に押し当てたときの共振周波数の変化と共振抵抗の変化から被測定物体の損失係数tanδを求める方法について説明する。物体に接触子を押し当てる前のセンサ振動子の共振角周波数と押し当てた後のセンサ振動子の共振角周波数をそれぞれ、ωr1、ωr2とすると、それぞれ式で与えられる。ここでは、計算を簡単にするために共振周波数frの代わりに、共振角周波数ωrを用いている。式より、それぞれ式が得られる。式を式より、式により、負荷質量mLを求めることができる。センサ振動子の等価質量mが既知の場合には、式の等価インダクタンスLと等価質量mの関係式より力係数φを求めることができる。力係数φが求められれば、式より、センサ振動子の接触子を物体に押し当てることにより生じた共振抵抗の変化分RLから式により機械抵抗の増加分rLを求めることができる。被測定物体の損失係数tanδは、被測定物体が柔らかい物体の場合には式で与えられ、複素ヤング率Eは、式で与えられる。以上の説明をまとめ、以下に本発明による複素ヤング率Eの測定手順について説明する。手順1ヤング率Eと応力緩和特性を求める方法aセンサ振動子の等価質量mは、既に別の方法で求められているとする。b被測定物体にセンサ振動子を押し当てて押込み量tだけ押し込んだときの共振周波数変化量△fr、共振抵抗変化量RLおよびそのときの荷重Fを測定し、式により負荷質量mLを求め、式から被測定物体のヤング率E1を求める。c所定の時間の経過ごとに、bを繰り返しヤング率を求め、応力緩和特性を求める。手順2損失係数tanδおよび複素ヤング率Eを求める方法dセンサ振動子の無負荷時の等価インダクタンスLと等価質量mを用いて、式の関係から、力係数φを求める。e被測定物体にセンサ振動子の接触子を押し当てる前後の共振抵抗変化RLを測定し、式から、負荷機械抵抗rLを求める。f式から求めた負荷質量mLと式から求めた負荷機械抵抗rLを用いて、式により損失係数tanδを計算するg式により複素ヤング率Eを求める。図6は、本発明の実施例のセンサ振動子および測定台60を示す斜視図である。図6において、センサ振動子61は、鉛直に移動可能なリニアスライダ62に固定されたホルダ63に保持されており、リニアスライダ移動ダイヤル64により、所望の距離だけ移動可能に構成されている。測定台60には、上皿電子天秤65が配置され、被測定物体66はこの上皿天秤の上に載せられる。センサ振動子61は、3mm×3mm×30mmの圧電セラミック角柱の対向する二つの面のほぼ全面に電極が形成され、対向する電極の面に垂直な方向に分極されており、この圧電セラミック角柱振動子からなるセンサ振動子は、圧電横効果長さ方向振動子として動作する。この圧電セラミック角柱振動子の一方の端部には、アルミで加工された直径5mmの半球状の接触子67が接合されており、このセンサ振動子61は、接触子67を含めた長さ方向振動の基本モードの共振の節の位置がシリコンゴム等の軟弾性体で接着支持されている。図6において、被測定物体を上皿電子天秤に載せ、センサ振動子の接触子67の頂点と被測定物体の表面とのクリアランスをゼロとした状態で、上皿電子天秤65の荷重表示をリセットし、前記リニアスライダにより瞬時に所定の押込み量だけ接触子を押し込んで、その後、センサ振動子の共振周波数、共振抵抗および上皿天秤の読みを測定する。測定された共振周波数の変化量から負荷質量を求め、共振抵抗変化から損失係数を求め、上皿天秤の荷重の読みから反発力を測定し、複素ヤング率および応力緩和特性を求めることができる。図7は、図6に示した本発明の超音波粘弾性特性測定装置を用いて、厚さ66mmのチューインガムの応力緩和特性を測定した測定例である。図7の縦軸は反発力を示しているが、式からわかるように、センサ振動子の接触子押込み量tが一定なので、反発力は被測定物体のヤング率に比例しており、図7は、ヤング率の変化を示している。さらに、接触子の半径R、被測定物体のポアソン比σが分かれば、ヤング率の絶対値も求めることができる。センサ振動子の共振特性の測定には、インピーダンスアナライザを用いると便利であるが、インピーダンスアナライザは高価であるため、周波数範囲を限定した専用器を用いて測定することも可能である。また、図6では、センサ振動子を垂直方向に移動させるために、リニアスライダを用いて手動で移動させる例を示したが、リニアモータやリニア電磁ソレノイドを使用して電子的に制御することにより、精度の向上と高速測定が可能になる。また、実施例では、反発力の測定に上皿天秤を用いたが、センサ振動子のホルダに荷重検出機構を構成することも可能である。図6に示した本発明の超音波粘弾性特性測定装置においては、センサ振動子として圧電セラミック単体角柱を用いたが、センサ振動子は必ずしも圧電セラミック単体で形成する必要はなく、圧電セラミック板を金属などの振動体に接合した構造でも良い。また、圧電振動子の振動モードは、必ずしも長さ振動モードに限定されるものではなく、屈曲振動モードや拡がり振動モードを利用した振動子であっても良い。