JP2516974Y2 - 共振周波数の差による質量測定装置における気体密度の影響の補正装置 - Google Patents
共振周波数の差による質量測定装置における気体密度の影響の補正装置Info
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- JP2516974Y2 JP2516974Y2 JP3171390U JP3171390U JP2516974Y2 JP 2516974 Y2 JP2516974 Y2 JP 2516974Y2 JP 3171390 U JP3171390 U JP 3171390U JP 3171390 U JP3171390 U JP 3171390U JP 2516974 Y2 JP2516974 Y2 JP 2516974Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は共振周波数の差の測定により物質の質量を決
定する測定装置の改良に関する。
定する測定装置の改良に関する。
［従来の技術］ 気体中に懸濁された粒子状物質の測定においてTEOM
（Tapered Element Oscillating Microbalance）は、微
粒子をフィルターに捕集しながらその質量変化を0.1μ
ｇ以下まで実時間で測定できる共振周波数の差の測定に
よる物質の質量決定の基本的な手法である。このような
手法は非常な高感度な測定ができ、しかも連続的なオン
ライン測定である特徴から、広く普及しつつある。
（Tapered Element Oscillating Microbalance）は、微
粒子をフィルターに捕集しながらその質量変化を0.1μ
ｇ以下まで実時間で測定できる共振周波数の差の測定に
よる物質の質量決定の基本的な手法である。このような
手法は非常な高感度な測定ができ、しかも連続的なオン
ライン測定である特徴から、広く普及しつつある。
このような共振周波数の差の測定による気体中に懸濁
された粒子状物質の測定技術は、例えば特開昭56−1546
44号公報、R.Whitby,R.Cibbs,R.Johnson,B.Hill著;Eeal
−Time Diesel Particulate Measurement Using A Tape
red Elemet Oscillating Microbalance.SAE Paper82046
3（82′）及びJ.C.F.Wang著;A Real−Time ParticleMon
itor for Mass and Size Fractioh Measurements in a
pressurized Fluidi Bed Combustor Exhaust.Aerosol S
ceience and Technology.4.,P301−313,1985.に記載さ
れている。
された粒子状物質の測定技術は、例えば特開昭56−1546
44号公報、R.Whitby,R.Cibbs,R.Johnson,B.Hill著;Eeal
−Time Diesel Particulate Measurement Using A Tape
red Elemet Oscillating Microbalance.SAE Paper82046
3（82′）及びJ.C.F.Wang著;A Real−Time ParticleMon
itor for Mass and Size Fractioh Measurements in a
pressurized Fluidi Bed Combustor Exhaust.Aerosol S
ceience and Technology.4.,P301−313,1985.に記載さ
れている。
［考案が解決しようとする課題］ しかし、この種の気体中の振動体は固体の振動による
移動に伴って、その内包する気体及び表面に接する気体
の一部が移動する。そして一般には周辺の気体密度の変
化が、共振周波数に影響して、質量決定に誤差を生じる
問題があった。
移動に伴って、その内包する気体及び表面に接する気体
の一部が移動する。そして一般には周辺の気体密度の変
化が、共振周波数に影響して、質量決定に誤差を生じる
問題があった。
本考案は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、気体密度の変化の影響を補正することができ、高精
度で信頼性のある質量測定が連続的にオンライン測定と
して可能になる共振周波数の差による質量測定方法を得
ることを可能とするものである。
て、気体密度の変化の影響を補正することができ、高精
度で信頼性のある質量測定が連続的にオンライン測定と
して可能になる共振周波数の差による質量測定方法を得
ることを可能とするものである。
［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この考案の共振周波数の差によ
る質量測定装置における気体密度の影響の正装置は、気
体中に弾性支持された部材を非拘束モードで共振周波数
において強制振動させ、その共振周波数の変化から前記
部材の質量の変化を決定する装置において、前記部材に
内包される気体及び前記部材表面の近傍の気体の一部が
前記部材の振動に伴って振動して、その気体の密度変化
が前記部材の質量変化と同様な周波数変化を示す場合
に、気体の密度変化をその圧力変化により検出して、気
体密度の変化の影響を前記部材の質量変化の値より差引
くことにより、真の前記部材質量変化を求めることを特
徴としている。
る質量測定装置における気体密度の影響の正装置は、気
体中に弾性支持された部材を非拘束モードで共振周波数
において強制振動させ、その共振周波数の変化から前記
部材の質量の変化を決定する装置において、前記部材に
内包される気体及び前記部材表面の近傍の気体の一部が
前記部材の振動に伴って振動して、その気体の密度変化
が前記部材の質量変化と同様な周波数変化を示す場合
に、気体の密度変化をその圧力変化により検出して、気
体密度の変化の影響を前記部材の質量変化の値より差引
くことにより、真の前記部材質量変化を求めることを特
徴としている。
［作用］ TEOMにおいては、弾性体の振動に関係し、また微粒子
の捕集及び損失に大きく影響する温度は常に一定に保持
されるように装置が構成されるのが普通である。従っ
て、気体の密度この場合は圧力に比例する。一方、気体
の粘性は圧力による変化が比較的小さいので、固体の振
動に伴って移動する気体の体積は一定と見なすことがで
きる。
の捕集及び損失に大きく影響する温度は常に一定に保持
されるように装置が構成されるのが普通である。従っ
て、気体の密度この場合は圧力に比例する。一方、気体
の粘性は圧力による変化が比較的小さいので、固体の振
動に伴って移動する気体の体積は一定と見なすことがで
きる。
本考案は、この気体の等価体積を内包部と表面接触部
に分けて、それぞれの圧力P2，P1を変化させて、そのと
きの共振周波数の変化から比例定数を決定し、記憶装置
に保持し、測定モードにおいて共振周波数の測定値に対
して、それぞれの圧力測定値とその比例定数から補正を
行う。
に分けて、それぞれの圧力P2，P1を変化させて、そのと
きの共振周波数の変化から比例定数を決定し、記憶装置
に保持し、測定モードにおいて共振周波数の測定値に対
して、それぞれの圧力測定値とその比例定数から補正を
行う。
［実施例］ 以下、本考案の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において、１はTEOMのセンサー部である。セン
サー部１は固定体２に固定しているハウジング３を有す
る。固定体２には気流流出口４が形成されている。ハウ
ジング３の頂部には気流流入管５が開口している。ハウ
ジング３内には弾性長手部材６が配設されている。弾性
長手部材６はゴム等の弾性変形可能な材料で構成された
中空体をなしており、下端部は気体流出口４を覆う状態
で固定体２に固定されている。従ってセンサー部１にお
いては、気流流入管５、弾性長手部材６及び気流流出口
４を通る流路が構成される。弾性長手部材６の側方には
強制振動子７が配置されていて、この強制振動子の作動
によって弾性長手部材６は共振周波数で振動する。
サー部１は固定体２に固定しているハウジング３を有す
る。固定体２には気流流出口４が形成されている。ハウ
ジング３の頂部には気流流入管５が開口している。ハウ
ジング３内には弾性長手部材６が配設されている。弾性
長手部材６はゴム等の弾性変形可能な材料で構成された
中空体をなしており、下端部は気体流出口４を覆う状態
で固定体２に固定されている。従ってセンサー部１にお
いては、気流流入管５、弾性長手部材６及び気流流出口
４を通る流路が構成される。弾性長手部材６の側方には
強制振動子７が配置されていて、この強制振動子の作動
によって弾性長手部材６は共振周波数で振動する。
弾性長手部材６の頂部には、質量測定部材８が装着さ
れている。質量測定部材８はフィルター11を有してい
て、フィルター11は弾性長手部材６の頂部の流路をなす
空間13を覆って位置している。
れている。質量測定部材８はフィルター11を有してい
て、フィルター11は弾性長手部材６の頂部の流路をなす
空間13を覆って位置している。
弾性長手部材６及び質量測定部材８の内包する空間13
の圧力を検出するために、気流流出口４内にセンサー14
が配置される。また弾性長手部材６及び質量測定部材８
の外表面に接する領域15の圧力を検出するためにハウジ
ング３の内部空間内にセンサー16が配置される。
の圧力を検出するために、気流流出口４内にセンサー14
が配置される。また弾性長手部材６及び質量測定部材８
の外表面に接する領域15の圧力を検出するためにハウジ
ング３の内部空間内にセンサー16が配置される。
また、強制振動子の共振周波数の制御をするために電
子回路17が設けられている。このような構成において、
気流中に懸濁する微粒子の質量変化の測定は次のように
行われる。
子回路17が設けられている。このような構成において、
気流中に懸濁する微粒子の質量変化の測定は次のように
行われる。
気体中に懸濁する微粒子の濃度を測定するTEOMのセン
サー部１において、弾性長手部材６は固定体２に一端を
固定され、強制振動子７により共振周波数で振動され、
他端に質量測定部材８を装着して、質量測定部材８の一
面にフィルター11を備えてそのフィルター11上に捕集さ
れる微粒子18の質量変化を共振周波数の制御を行う電子
回路17の周波数測定により検出する。このとき、弾性長
手部材６及び質量測定部材８の内包する空間13及び外表
面に接する領域15の気体は、弾性長手部材６の振動に伴
って移動する質量測定に等価的に加わるもので、この部
分の気体の密度が変化すると測定質量が変化するように
影響する。
サー部１において、弾性長手部材６は固定体２に一端を
固定され、強制振動子７により共振周波数で振動され、
他端に質量測定部材８を装着して、質量測定部材８の一
面にフィルター11を備えてそのフィルター11上に捕集さ
れる微粒子18の質量変化を共振周波数の制御を行う電子
回路17の周波数測定により検出する。このとき、弾性長
手部材６及び質量測定部材８の内包する空間13及び外表
面に接する領域15の気体は、弾性長手部材６の振動に伴
って移動する質量測定に等価的に加わるもので、この部
分の気体の密度が変化すると測定質量が変化するように
影響する。
本考案では、空間13の圧力を検出するセンサー14及び
領域15の圧力を検出するセンサー16を設け、それぞれの
圧力信号により質量測定値を補正する装置を付加する。
すなわち、第２図の信号伝達回路図に示すように、共振
周波数の制御を行う電子回路17の信号から周波数測定回
路40の出力を得て、全質量を表示する全質量表示装置4
1、及び時系列の出力信号を処理する処理回路42から一
定サンプリング時間内の質量変化すなわち濃度などを表
示する表示装置43の他に、圧力信号によって補正した質
量または質量変化を表示する表示装置44を設ける。
領域15の圧力を検出するセンサー16を設け、それぞれの
圧力信号により質量測定値を補正する装置を付加する。
すなわち、第２図の信号伝達回路図に示すように、共振
周波数の制御を行う電子回路17の信号から周波数測定回
路40の出力を得て、全質量を表示する全質量表示装置4
1、及び時系列の出力信号を処理する処理回路42から一
定サンプリング時間内の質量変化すなわち濃度などを表
示する表示装置43の他に、圧力信号によって補正した質
量または質量変化を表示する表示装置44を設ける。
圧力センサー14、16からの信号はそれぞれの変換器81
及び91を経由し、記憶を含む信号処理回路82及び92に伝
達される。周波数測定回路40からの出力が分岐され、信
号処理回路82,92に入力され、リセット操作によりそれ
ぞれの圧力だけが変化したときの周波数測定回路40から
の信号差、つまり質量測定部材の質量測定値差と気体の
圧力差から、空気の質量差による共振周波数差と圧力差
との間の比例定数が計算され、この比例定数を使用し
て、基準圧力時からの補正値が求められるようにする。
この数値は、それぞれの補正回路83,93に伝達され、測
定時においてそれぞれの圧力信号により、質量換算の補
正値を表示装置44に伝達し、表示装置44では圧力すなわ
ち気体密度の影響を補正した真の測定質量または測定濃
度が表示できる。
及び91を経由し、記憶を含む信号処理回路82及び92に伝
達される。周波数測定回路40からの出力が分岐され、信
号処理回路82,92に入力され、リセット操作によりそれ
ぞれの圧力だけが変化したときの周波数測定回路40から
の信号差、つまり質量測定部材の質量測定値差と気体の
圧力差から、空気の質量差による共振周波数差と圧力差
との間の比例定数が計算され、この比例定数を使用し
て、基準圧力時からの補正値が求められるようにする。
この数値は、それぞれの補正回路83,93に伝達され、測
定時においてそれぞれの圧力信号により、質量換算の補
正値を表示装置44に伝達し、表示装置44では圧力すなわ
ち気体密度の影響を補正した真の測定質量または測定濃
度が表示できる。
なお、普通には内包する空間13が小さくその密度変化
の影響が0.2μｇ以下になるような場合には、センサー1
4、変換器91、信号処理回路92、補正回路93は省略でき
る。
の影響が0.2μｇ以下になるような場合には、センサー1
4、変換器91、信号処理回路92、補正回路93は省略でき
る。
［考案の効果］ 環境大気中の微粒子濃度測定や自動車排気中の微粒子
濃度測定においては、連続測定中に圧力変化が１％を越
えることがある。このような圧力変化は質量として１μ
ｇを越えて精密な測定の誤差となる。本考案によれば、
このような気体密度の変化を補正でき、高精度で信頼性
のある質量測定が連続的にオンライン測定として可能に
なる。
濃度測定においては、連続測定中に圧力変化が１％を越
えることがある。このような圧力変化は質量として１μ
ｇを越えて精密な測定の誤差となる。本考案によれば、
このような気体密度の変化を補正でき、高精度で信頼性
のある質量測定が連続的にオンライン測定として可能に
なる。
第１図は共振周波数の差による質量測定装置の基本を示
す構成図、及び第２図は本考案による気体密度の影響を
補正する回路を設けた信号系統図である。 １……センサー部、２……固定体、３……ハウジング、
４……気流流出口、５……気流流入管、６……弾性長手
部材、７……強制振動子、８……質量測定部材、11……
フィルター、12……流路、13……内包空間、14……セン
サー、15……（外接）領域、16……センサー、17……電
子回路、18……微粒子、40……周波数測定回路、41……
全質量表示、42……処理回路、43……表示装置、81,91
……変換器、82,92……信号処理回路、83,93……補正信
号
す構成図、及び第２図は本考案による気体密度の影響を
補正する回路を設けた信号系統図である。 １……センサー部、２……固定体、３……ハウジング、
４……気流流出口、５……気流流入管、６……弾性長手
部材、７……強制振動子、８……質量測定部材、11……
フィルター、12……流路、13……内包空間、14……セン
サー、15……（外接）領域、16……センサー、17……電
子回路、18……微粒子、40……周波数測定回路、41……
全質量表示、42……処理回路、43……表示装置、81,91
……変換器、82,92……信号処理回路、83,93……補正信
号
Claims (1)
- 【請求項１】気体中に弾性支持された部材を非拘束モー
ドで共振周波数において強制振動させ、その共振周波数
の変化から前記部材の質量の変化を決定する装置におい
て、前記部材に内包される気体及び前記部材表面の近傍
の気体の圧力を検出する圧力検出センサーと、前記共振
周波数の変化と前記圧力検出センサーで検出された圧力
変化を入力して前記部材に内包される気体及び前記部材
表面の近傍の気体の質量変化による共振周波数の変化と
前記圧力変化との比例定数を計算しかつ前記比例定数か
ら前記部材の質量の計測値の補正値を計算する信号処理
回路を備えることを特徴とする共振周波数の差による質
量測定装置における気体密度の影響の補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171390U JP2516974Y2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 共振周波数の差による質量測定装置における気体密度の影響の補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3171390U JP2516974Y2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 共振周波数の差による質量測定装置における気体密度の影響の補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03122349U JPH03122349U (ja) | 1991-12-13 |
| JP2516974Y2 true JP2516974Y2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=31534504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3171390U Expired - Fee Related JP2516974Y2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 共振周波数の差による質量測定装置における気体密度の影響の補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516974Y2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP3171390U patent/JP2516974Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03122349U (ja) | 1991-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |