JPH04369447A - 振動式センサの試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固有振動数の変化から
印加された歪に対応する物理量を検出する振動式センサ
の特性を試験する振動式センサの試験装置に係り、特に
この振動式センサの良否を自動的に判別することができ
るように改良した振動式センサの試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の振動式トランスデュ−サの
構成を示す構成図である。振動式センサ１０は、例えば
伝導形式がｎ形のシリコン単結晶で出来たダイアフラム
１１の上に一体に形成されたｐ形のシリコンで出来た第
１振動子１２Ａ、１２Ｂと第２振動子１３で構成される
Ｈ形の振動子などで構成されている。

【０００３】ダイアフラム１１は、周囲に厚肉部（図示
せず）を有するｎ形のシリコン基板の下面の中央部をエ
ッチングして薄肉として形成されており、測定圧力がこ
の面に印加されることによって全体として変位する。こ
のダイアフラム１１の上面の結晶面（１００）の一部に
はエッチングにより各振動子が収納されるＨ形状の凹部
１４が形成されている。

【０００４】この凹部１４を跨ぐようにして、梁状の第
１振動子１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ結晶軸＜００１＞に
平行にダイアフラム１１と一体にｐ形で形成され、これ
等の中央部をこれ等の振動子に直角にｐ形の梁状の第２
振動子１３で結合してＨ形の振動子が形成されている。 この第１振動子１２Ａの両端には電極１５と１６．、更
に第１振動子２６Ｂの両端には電極１７と１８が形成さ
れている。第２振動子１３の上部にはこれと平行に磁石
１９が配置され、第１振動子１２Ａ、１２Ｂに直角に磁
場を発生させている。

【０００５】励振手段として機能する入力トランス２０
の出力端子は電極１５、１６に、その入力端子２１の一
端は出力端子２２に、他端はコモンラインにそれぞれ接
続されている。振動検出手段として機能する出力トラン
ス２３の入力端子は電極１７、１８に接続され、その出
力端子２４、２５は増幅器２６の入力端にそれぞれ接続
されている。更に、増幅器２６の出力端は出力端子２２
に接続されている。

【０００６】なお、以上の図６においては説明の便宜上
、ダイアフラム１１の上部を覆うシェルを除いて記載し
ているが、実際には第１振動子１２Ａ、１２Ｂ、および
第２振動子１３の周囲は所定の間隙を以てエピタキシャ
ル成長などの半導体技術でダイアフラム１１と一体に覆
われ、さらにこの間隙の内部は真空に保持され振動子の
振動に対して高いＱフアクタが維持されるようになって
いる。

【０００７】以上の構成において、入力トランス２０に
増幅器２６から入力された電圧により、第一振動子１２
Ａが磁石１９の磁場との相互作用により励振されて振動
する。この振動により、第一振動子１２Ｂは第二振動子
１３を介して振動させられこの振動は磁石１９との相互
作用により出力トランス２３の入力端に起電力ｅを発生
させる。

【０００８】この起電力ｅは出力トランス２３を介して
増幅器２６に入力され増幅されて出力端子２２に取出さ
れる。この増幅された電圧は入力トランス２０に正帰還
され、これが繰り返されて系が自励発振をする。この発
振周波数を出力端子２２から取り出す。

【０００９】以上のような振動式センサは、その製造の
過程でのバラツキにより第１振動子１２Ａ、１２Ｂなど
に付与される初期張力の不足などに起因して所定の周波
数対振幅特性を示さないものが現れる。この様なものは
、製品として使用することができないので、除去する必
要がある。そこで、この異常な振動式センサを判別する
ために、この振動式センサに所定範囲の周波数信号を１
個１個に印加して発生する振動振幅をそれぞれ測定しな
がら目視により良否の判断をしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような目視による振動式センサの良否の判断では、大量
の振動式センサのチエックをする場合には、時間を要し
、また間違いが起こりやすく、かつコストの上昇となる
。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、固有振動数の変化から印加
された歪に対応する物理量を検出する振動式センサの特
性を試験する振動式センサの試験装置において、この振
動式センサの測定範囲に対応する周波数を掃引して先の
振動式センサに周波数信号を出力すると共に先の振動式
センサから出力される振動振幅信号を検出するスペクト
ラムアナライズ手段と、先の周波数信号と先の振動振幅
信号が入力されこれ等の対応関係から先の測定範囲にお
いて先の振動振幅信号があらかじめ設定された設定値以
上であるか否かを判断して良否表示する演算手段とを具
備するようにしたものである。

【００１２】

【作　　用】スペクトラムアナライズ手段は、振動式セ
ンサの測定範囲に対応する周波数を掃引して先の振動式
センサに周波数信号を出力すると共に先の振動式センサ
から出力される振動振幅信号を検出する。演算手段は、
先の周波数信号と先の振動振幅信号が入力されこれ等の
対応関係から先の測定範囲において先の振動振幅信号が
あらかじめ設定された設定値以上であるか否かを判断し
て表示する。以上により、自動的に振動式センサの良否
を判別して表示することができるので、効率的にかつ判
断ミスを伴なうことなく良否判定が実行できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示す構成図で
ある。なお、図６に示す従来の構成と同一の機能を有す
る部分には同一の符号を付して適宜にその説明を省略す
る。

【００１４】１０は振動式センサであり、図６に記載し
た振動式センサ１０と同一の構成である。この振動式セ
ンサ１０にはスペクトラムアナライザ２７からこの振動
式センサ１０の測定範囲に対応する周波数ｆ０　〜ｆｍ
　の範囲で掃引される一定振幅の周波数信号ｆＲ　が振
動式センサ１０の入力端子２１に、例えば同軸ケ−ブル
などの信号線２８を介して出力されている。

【００１５】この周波数信号ｆＲ　の印加により振動式
センサ１０は振動を起こすが、その振動振幅は出力端子
２４、２５を介して増幅器２６に出力され、出力端子２
２に振動振幅信号ＳＶ　として得られる。この振動振幅
信号ＳＶ　はスペクトラムアナライザ２７に入力され、
ここで周波数信号ｆＲ　に対応する振動振幅が測定され
る。

【００１６】これ等の周波数信号ｆＲ　と振動振幅信号
ＳＶ　とは、スペクトラムアナライザ２７と所定規格の
ＧＰ−ＩＢケ−ブルなどの通信用ケ−ブル２９を介して
パ−ソナルコンピュ−タなどの計算器３０に取り込まれ
る。

【００１７】計算器３０には、正常な振動式センサの場
合の周波数信号ｆＲと振動振幅信号ＳＶ　との関係を示
す基準特性曲線がメモリなどに格納されており、プロセ
ッサはこのメモリに格納された基準特性曲線と比較して
所定の許容幅の中にあるか否かをメモリに格納された演
算プログラムにしたがって判断し、許容幅を越えている
ときは不良の表示を出力すると共に許容幅を越えたとき
の周波数と振動振幅を出力する。許容幅を越えていない
ときは正常の表示をする。

【００１８】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図２〜図５を用いて詳しく説明する。スペク
トラムアナライザ２７で振動式センサ１０を励振させつ
つ周波数を掃引させると、正常な振動式センサ１０であ
れば、振動振幅信号ＳＶ　の大きさを電圧Ｖ０　とすれ
ば、　　　　　　　　　　　　　　　　Ｖ０　＝Ｋ（ｆ
−ｆ０　）１／２　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（１）なる式にしたがって変化する。 Ｋは定数、ｆ０　は電圧Ｖ０　がレンジの最小値のとき
の周波数、ｆは振動子の共振周波数である。

【００１９】この曲線を図示すると図２（Ａ）に示すよ
うに滑らかな変化を示す曲線となる。横軸は共振周波数
ｆ、縦軸は電圧Ｖ０　である。しかし、振動式センサ１
０が正常でない場合には、図２（Ｂ）に実線で示すよう
に曲線の途中から（１）式からずれた曲線となる。計算
器３０はメモリに格納されたこの理論曲線と常に比較し
ており、所定のレンジ範囲でこの理論曲線からずれると
、このずれた点（ｆＡ　、ＶＡ　）を出力すると共に異
常表示をする。

【００２０】例えば、周波数と振幅との組において、１
０点ずつの傾きを最小二乗法で算出し、傾きがある範囲
内にあれば次の１０点に進む。もしこの範囲内にない場
合はその点を最大振幅の点とする。同様な演算をあらか
じめ決められたレンジ範囲の範囲内において実行する。

【００２１】異常判断を例えば、 　　　　　　　　　　　　　　　　Ｖ０　２　＝Ｋ２　
（ｆ−ｆ０　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（２）の式にしたがって行なう場合には、
［（ｆ−ｆ０　）、Ｖ０　２　］の組を用いて計算器３
０に格納されている所定のプログラムにしたがって判断
するが、図示すると、正常なときには図３に示すように
横軸に（ｆ−ｆ０　）、縦軸にＶ０　２　をとることに
よって一定の傾斜となる。しかし、異常な場合には図４
に示すように変曲点が強調され、正確な良否判定と正確
な異常点の把握が可能となる。

【００２２】また、［Ｌｏｇ（ｆ−ｆ０　）、Ｌｏｇ（
Ｖ０　）］の組を用いて計算器３０に格納されている所
定のプログラムにしたがって判断することもできる。こ
の場合を図示すると図５に示すようになる。図５は横軸
にＬｏｇ（ｆ−ｆ０　）、縦軸にＬｏｇ（Ｖ０　）をと
ったときの特性曲線を示している。この場合は傾きが１
／２の近傍で最大振幅になる点を求めることになるが、
デ−タのバラツキが大きいときに使用すると効果的であ
る。以上のように、計算器３０で良否判断をする場合に
は各種の判断基準を採用することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、振動式センサの測定範囲に対応す
る周波数を掃引してこの振動式センサに周波数信号を出
力すると共に振動式センサから出力される振動振幅信号
を検出するスペクトラムアナライズ手段と、周波数信号
と振動振幅信号の対応関係から測定範囲において振動振
幅信号があらかじめ設定された設定値以上であるか否か
を判断して表示する演算手段とを用いることによって、
自動的に正確な振動式センサの異常を判別をすることが
でき、測定時間の短縮も可能となる。特に、本発明によ
れば大量の振動式センサの良否判断の処理をするときに
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１に示す実施例での良否判断を説明する特性
図である。

【図３】図１に示す実施例での良否判断を説明する第２
の特性図である。

【図４】図１に示す実施例での良否判断を説明する第３
の特性図である。

【図５】図１に示す実施例での良否判断を説明する第４
の特性図である。

【図６】従来の振動式センサの構成を示す構成図である
。

【符号の説明】

１０　　振動式センサ １１　　ダイアフラム １２Ａ、１２Ｂ　　第１振動子 １３　　第２振動子 ２６　　増幅器 ２７　　スペクトラムアナライザ ３０　　計算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固有振動数の変化から印加された歪に対応
   する物理量を検出する振動式センサの特性を試験する振
   動式センサの試験装置において、この振動式センサの測
   定範囲に対応する周波数を掃引して前記振動式センサに
   周波数信号を出力すると共に前記振動式センサから出力
   される振動振幅信号を検出するスペクトラムアナライズ
   手段と、前記周波数信号と前記振動振幅信号が入力され
   これ等の対応関係から前記測定範囲において前記振動振
   幅信号があらかじめ設定された設定値以上であるか否か
   を判断して良否表示する演算手段とを具備することを特
   徴とする振動式センサの試験装置。