JPH0129550Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、円筒状の振動子を有しこの円筒状振
動子内外の流体の圧力あるいは密度を周波数信号
に変換する円筒振動式トランスデユーサに関する
ものである。

円筒状振動子の固有振動数が、円筒状振動子の
内外の圧力差あるいは流体の密度等によつて変化
するので、この固有振動数を検出することによつ
て圧力差や密度を知ることができ、このようなト
ランスデユーサは従来より公知である。

本考案の目的は、製作が容易で安価なこの種の
円筒振動式トランスデユーサを実現しようとする
ものである。

本考案に係る装置は、円筒状振動子を、金属パ
イプを所定長さに切断するとともに、この金属パ
イプの両端付近に内側又は外側に括れ部分を形成
させた構成した点に特徴がある。

第１図は本考案に係る円筒振動式トランスデユ
ーサの一例を示す構成説明図で、ここでは円筒状
振動子内部の流体の密度ρを測定する装置を構成
した場合を示してある。この図において、１は円
筒状振動子、１１，１２は括れ部、２１，２２は
円筒状振動子１を支持するフランジ、３１，３２
は例えばＯリングのようなシール機構、４は円筒
状振動子１を外側において覆うカバー、５は円筒
状振動子１の励振手段、６は振動検出手段で、こ
こでは、いずれもコイルを用いた場合を示す。

ここで、円筒状振動子１は、第２図に示すよう
に、恒弾性合金である例えば、Ni−SPANCを素
材とする金属パイプを所定長さL₀に切断すると
ともに、この金属パイプの両端付近に中央振動部
の間隔Ｌを隔てて括れ部分１１，１２（この例で
は外側に括れた例を示すが、内側に括れていても
よい）を形成させて構成される。

このように構成される円筒振動式トランスデユ
ーサにおいて、被測定流体は矢印に示すように円
筒状振動子内に流入し、流出する。また、振動子
１は、励振手段５、振動検出手段６を介して図示
してない電気回路に結合され、振動モードが２個
の括れ部分１１，１２間で固定されて、自励振す
る。そして、その振動モードの固有振動数は流体
の密度に関連したものとなる。したがつて、この
固有振動数（発振周波数）を検出することによつ
て流体密度を知ることができる。

第３図及び第４図は、本考案に係る装置の他の
構成例を示す構成説明図で、これらはいずれも圧
力計を構成した例である。

第３図に示す実施例装置においては、円筒状振
動子１の両端部３３，３４をカバー４に例えば溶
接等の手段によつて固定させるとともに、円筒状
振動子１の一端を上蓋４１によつて閉じた構造と
したもので、円筒状振動子１の内側には圧力P₁
が、外側には圧力P₂がそれぞれ導入されている。
なお、この例では、円筒状振動子１の励振手段５
及び振動検出手段６は、例えば圧電素子を振動子
１の内側側壁に取付けたものについて示してあ
り、これらは増幅器７の入出力端に接続され、円
筒状振動子１を含んで自励振の発振回路OSCを
形成している。演算表示器８はこの発振回路から
出力される固有振動数ｆを入力し、所定の演算を
行なつてP₁とP₂の圧力差を表示する。

このように構成した装置によれば、円筒状振動
子１は、その側壁の内側と外側に導入された圧力
P₁とP₂の差圧に応じた張力又は圧縮力が働き、
その固有振動数が変化するもので、この固有振動
数の変化からP₁とP₂の圧力差を知ることができ
る。

なお、この装置において、圧力P₂を例えば真
空に維持するようにしてもよい。

第４図の実施例装置は、第３図に示す装置にお
いて、圧力以外の流体密度や温度あるいは経年変
化等の外乱の影響を除去するようにしたものであ
る。すなわち、ここでは、円筒状振動子１内に導
入されている圧力P₁の流体と同一の流体が導入
されるケース１０１内に、振動子１００を設置す
るとともに、この振動子１００を含んで増幅器７
０とともに自励振の発振回路OSC₂を構成し、こ
の発振回路から得られるクロツク信号f_Clを演算表
示器８に印加するようにしたものである。なお、
振動子１００は、ここでは音叉のものを示すが、
他の構成のものでもよい。演算表示器８は、円筒
状振動子１を含んで形成される発振回路OSC₁か
らの周波数信号ｆとクロツク信号f_Clとを入力し、
例えばf_Cl／ｆなる演算を行なう。

ここで、発振回路OSC₁から得られる周波数信
号ｆ、発振回路OSC₂から得られるクロツク信号
f_Cl及びf_Cl／ｆなる演算結果Ｍを示せば、(1)式〜(3)
式の通りとなる。

ただし、α，β：各振動子におけるモード、形
状によつて決定される定数 A₁，A₂：外部流体の密度感度 Ｂ ：円筒状振動子１の振動モード、形状によ
り決定される定数 ρ，ρ_Cl：円筒状振動子１、振動子１００の密
度 ρ₁，ρ₂：円筒状振動子１、振動子１００の周囲
の流体密度 E₁，E_Cl：各振動子のヤング率 このように構成した装置によれば、円筒状振動
子１と、振動子１００とを同一材料を用いること
により、また、各振動子の周囲の流体を同一条件
とすることにより、E₁＝E_Cl，A₁＝A₂，ρ₁＝ρ₂，
ρ＝ρ_Clとなり、演算結果Ｍが(3)式で示す通りと
なつて、圧力以外の流体密度や温度あるいは経年
変化等による外乱の影響を容易に除去することが
できる。

なお、この実施例においては、圧力差を求める
装置を構成したものであるが、前記において、例
えばA₁，A₂となるように構成すれば、流体密度
を測定することができる。

以上説明したように、本考案に係る装置は、円
筒状振動子１を金属パイプに少しばかりの機械加
工を施して構成したものであるから、製作が容易
であり、安価に構成できるという特徴がある。ま
た、流体密度に関連した周波数信号が得られるも
ので、検出感度が高いという特徴もある。更に、
また、円筒状振動子１の振動部分は括れ部分を介
して支持固定されるもので、例えば溶接等による
固定部分の歪の影響を受けない。

したがつて、本考案によれば、製作が容易で検
出精度の高い円筒振動式トランスデユーサが実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る円筒振動式トランスデユ
ーサの一例を示す構成説明図、第２図は第１図に
おいて円筒状振動子の作り方を示す説明図、第３
図及び第４図は本考案の他の実施例を示す構成説
明図である。 １……円筒状振動子、１１，１２……括部、２
１，２２……フランジ、４……カバー、５……励
振手段、６……振動検出手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 円筒状の振動子を有しこの円筒状振動子の固
   有振動数を検出するようにした装置において、
   前記円筒状振動子を金属パイプを所定長さに切
   断するとともに、この金属パイプの両端付近に
   内側又は外側に括れ部分を形成させて構成した
   ことを特徴とする円筒振動式トランスデユー
   サ。 (2) 円筒状振動子の固有振動数ｆを検出する手段
   は、前記円筒状振動子と同一材料で構成した振
   動子を含む自励発振回路を備え、前記固有振動
   数ｆと、この発振回路から得られるクロツク信
   号fClとを利用して、f_Cl／ｆなる演算を行なう
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の円筒振動式トランスデユーサ。