JPH0752591Y2 - 振動式力センサによる計量装置 - Google Patents
振動式力センサによる計量装置Info
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- JPH0752591Y2 JPH0752591Y2 JP1992014830U JP1483092U JPH0752591Y2 JP H0752591 Y2 JPH0752591 Y2 JP H0752591Y2 JP 1992014830 U JP1992014830 U JP 1992014830U JP 1483092 U JP1483092 U JP 1483092U JP H0752591 Y2 JPH0752591 Y2 JP H0752591Y2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
- G01G3/16—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of frequency of oscillations of the body
-
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- G01G3/13—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing having piezoelectric or piezoresistive properties
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- G01G3/18—Temperature-compensating arrangements
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、振動力学センサを有
する振動式力センサによる計量装置に関する。
する振動式力センサによる計量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、力センサを有する電気機械式計
量秤では、計量精度の向上を図るため、力センサの振動
周波数の温度影響を、秤の感度が温度影響を受けないよ
うに補正を行なうのと同時に、他の温度影響を受ける計
量パラメータ、たとえば測定器のゼロ点のずれや直線性
の狂いを最小に抑えるよう補正する必要がある。
量秤では、計量精度の向上を図るため、力センサの振動
周波数の温度影響を、秤の感度が温度影響を受けないよ
うに補正を行なうのと同時に、他の温度影響を受ける計
量パラメータ、たとえば測定器のゼロ点のずれや直線性
の狂いを最小に抑えるよう補正する必要がある。
【０００３】この計量パラメータに対する温度の補正に
は、直接の反作用（中和）に基づく方法を用いたり、連
続的に測定する秤の温度に基づく補正量（測定量に関連
している）を数学的に求めたりして、直接補正すること
が知られている。
は、直接の反作用（中和）に基づく方法を用いたり、連
続的に測定する秤の温度に基づく補正量（測定量に関連
している）を数学的に求めたりして、直接補正すること
が知られている。
【０００４】ところで、上記力センサと計量パラメータ
に対する温度補正のどちらの場合も、計量パラメータや
補正手段および温度センサのばらつきが大きく、それら
の温度特性に直線性がない場合、正確な補正効果を得る
ため複数の異なる温度で秤の補正を行なうことが必要と
なる。
に対する温度補正のどちらの場合も、計量パラメータや
補正手段および温度センサのばらつきが大きく、それら
の温度特性に直線性がない場合、正確な補正効果を得る
ため複数の異なる温度で秤の補正を行なうことが必要と
なる。
【０００５】このような問題の一つの解決策として、従
来、秤に使われる部品に、できるだけ精度が高く、また
温度に対する直線性の良い、ばらつきの小さな部品を用
い、上記の調整が少なくなるようにしている。しかし、
一方で、それは秤のコスト上昇を招くため、あまりにも
高価な補正方法だといえる。
来、秤に使われる部品に、できるだけ精度が高く、また
温度に対する直線性の良い、ばらつきの小さな部品を用
い、上記の調整が少なくなるようにしている。しかし、
一方で、それは秤のコスト上昇を招くため、あまりにも
高価な補正方法だといえる。
【０００６】このため、例えば、米国特許第４，４６
４，７２５号には、周波数伝達温度センサと、その温度
センサの温度影響を受ける振動周波数の測定に用いるタ
イマー用のマイクロプロセッサのクロックジェネレータ
とを有し、前記マイクロプロセッサが前記温度センサか
ら入力される振動周波数から秤の温度を算出し、その算
出した測定温度から演算処理により数学的に秤の荷重測
定量の補正を行い、直接的に作用する補正手段を用いな
いものが記載されている。
４，７２５号には、周波数伝達温度センサと、その温度
センサの温度影響を受ける振動周波数の測定に用いるタ
イマー用のマイクロプロセッサのクロックジェネレータ
とを有し、前記マイクロプロセッサが前記温度センサか
ら入力される振動周波数から秤の温度を算出し、その算
出した測定温度から演算処理により数学的に秤の荷重測
定量の補正を行い、直接的に作用する補正手段を用いな
いものが記載されている。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
数学的に決定された補正量に基づいて温度補正を行うこ
の種の計量パラメータの包括的な温度補正では、手間の
かかる調整作業を避けたいならば、ハード、ソフトの両
面で装置の高度化を図らなければ不可能である。
数学的に決定された補正量に基づいて温度補正を行うこ
の種の計量パラメータの包括的な温度補正では、手間の
かかる調整作業を避けたいならば、ハード、ソフトの両
面で装置の高度化を図らなければ不可能である。
【０００８】即ち、上記米国特許第４，４６４，７２５
号に記載のものでは、マイクロプロセッサのクロックジ
ェネレータは、周波数伝達力センサの振動周波数の測定
用のタイマーとして用いられるが、上記機能を考えると
品質面の許容誤差が小さいことが要求されるので、比較
的高価なものを用いなければならない。
号に記載のものでは、マイクロプロセッサのクロックジ
ェネレータは、周波数伝達力センサの振動周波数の測定
用のタイマーとして用いられるが、上記機能を考えると
品質面の許容誤差が小さいことが要求されるので、比較
的高価なものを用いなければならない。
【０００９】また一方、温度センサとしては、上述の高
精度という必要条件を満たすために、たとえば水晶発振
器のような高品質の部品を必要とする。
精度という必要条件を満たすために、たとえば水晶発振
器のような高品質の部品を必要とする。
【００１０】そこで、この考案の課題は、単純な方法で
簡単に上記の問題を解決することである。
簡単に上記の問題を解決することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この考案は、計量装置を、加えられる荷重の大き
さを振動数に変換して荷重信号を出力する振動式力セン
サと、発振周波数が温度に対して変化する第１のクロッ
ク信号を発生する第１の水晶発振器と、発振周波数が温
度に対して常に一定な第２のクロック信号を発生する第
２の水晶発振器と、上記第１のクロック信号がタイミン
グクロックとして入力され、第１のクロック信号と上記
振動式力センサの荷重信号とから荷重測定信号を生成す
ると共に、第１のクロック信号と第２のクロック信号と
から温度補正信号を生成するプロセッサ手段を備え、上
記第１の水晶発振器の温度依存性と上記振動式力センサ
の温度依存性とがほぼ等しい構成としたのである。
めに、この考案は、計量装置を、加えられる荷重の大き
さを振動数に変換して荷重信号を出力する振動式力セン
サと、発振周波数が温度に対して変化する第１のクロッ
ク信号を発生する第１の水晶発振器と、発振周波数が温
度に対して常に一定な第２のクロック信号を発生する第
２の水晶発振器と、上記第１のクロック信号がタイミン
グクロックとして入力され、第１のクロック信号と上記
振動式力センサの荷重信号とから荷重測定信号を生成す
ると共に、第１のクロック信号と第２のクロック信号と
から温度補正信号を生成するプロセッサ手段を備え、上
記第１の水晶発振器の温度依存性と上記振動式力センサ
の温度依存性とがほぼ等しい構成としたのである。
【００１２】また、上記第２の水晶発振器に、時計用水
晶振動子を用いたり、上記第１の水晶発振器の水晶振動
子の１次温度係数（α1 ）がゼロでないものとし、一
方、上記第２の水晶発振器の水晶振動子の１次温度係数
（α2 ）がゼロであるものとしたり、上記、第１の水晶
発振器と第２の水晶発振器の水晶振動子の２次温度係数
（β1 ，β2 ）を等しいものとすることもできる。
晶振動子を用いたり、上記第１の水晶発振器の水晶振動
子の１次温度係数（α1 ）がゼロでないものとし、一
方、上記第２の水晶発振器の水晶振動子の１次温度係数
（α2 ）がゼロであるものとしたり、上記、第１の水晶
発振器と第２の水晶発振器の水晶振動子の２次温度係数
（β1 ，β2 ）を等しいものとすることもできる。
【００１３】また、上記マイクロプロセッサ手段が、上
記第１のクロック信号と第２のクロック信号の商を算出
することにより、ディジタル温度補正信号を生成するこ
ととすることもできる。
記第１のクロック信号と第２のクロック信号の商を算出
することにより、ディジタル温度補正信号を生成するこ
ととすることもできる。
【００１４】さらに、上記振動式力センサがロードセル
を有し、一方、上記プロセッサ手段と第１及び第２の水
晶発振器とをプリント回路板に実装し、そのプリント回
路板と前記ロードセルとをケーシング内に近接して取り
付けた構成とすることもできる。
を有し、一方、上記プロセッサ手段と第１及び第２の水
晶発振器とをプリント回路板に実装し、そのプリント回
路板と前記ロードセルとをケーシング内に近接して取り
付けた構成とすることもできる。
【００１５】その際、上記振動式力センサが振動弦を備
えることもできる。
えることもできる。
【００１６】
【作用】このように構成される振動式力センサによる計
量装置では、第２の水晶発振器は、単なるタイマー用発
振器としてのみ用いられ、安価で構造の単純なクロック
発振器が用いられる。
量装置では、第２の水晶発振器は、単なるタイマー用発
振器としてのみ用いられ、安価で構造の単純なクロック
発振器が用いられる。
【００１７】一方、第１の水晶発振器は、マイクロプロ
セッサのクロックジェネレーター、および振動式力セン
サの振動周波数の測定用のカウンタのタイマー用の発振
器として用いられると同時に、温度センサとしても用い
られ、温度センサに用いられた第１の水晶発振器は、振
動式力センサの直接的な温度補正に用いられる。
セッサのクロックジェネレーター、および振動式力セン
サの振動周波数の測定用のカウンタのタイマー用の発振
器として用いられると同時に、温度センサとしても用い
られ、温度センサに用いられた第１の水晶発振器は、振
動式力センサの直接的な温度補正に用いられる。
【００１８】このとき、第１の水晶発振器の周波数の温
度依存性が、振動式力センサの振動周波数の温度依存性
と、少なくとも本質的には対応するように選択されるよ
うにしたので、この計量装置の最も重要な計量パラメー
タである上記振動式力センサと第１の水晶発振器の温度
特性のばらつきが非常に小さくなる。
度依存性が、振動式力センサの振動周波数の温度依存性
と、少なくとも本質的には対応するように選択されるよ
うにしたので、この計量装置の最も重要な計量パラメー
タである上記振動式力センサと第１の水晶発振器の温度
特性のばらつきが非常に小さくなる。
【００１９】また、第２の水晶発振器に時計用水晶振動
子を用いたものでは、時計用水晶振動子が、必要な精度
を有し、かつ広範囲に渡って温度影響を受けないため、
第２の水晶発振器の温度依存性を解消する。
子を用いたものでは、時計用水晶振動子が、必要な精度
を有し、かつ広範囲に渡って温度影響を受けないため、
第２の水晶発振器の温度依存性を解消する。
【００２０】さらに、第１の水晶発振器の水晶振動子の
１次温度係数（α1 ）がゼロでないように、また、第２
の水晶発振器の水晶振動子の１次温度係数（α2 ）をゼ
ロとしたものでは、一般に、１次（α1 、α2 ）と２次
（β1 、β2 ）の温度係数を有する水晶振動子の場合、
一定の温度〔たとえば、Ｔ＝２５℃＋△Ｔ〕において、
その固有振動周波数は、下記の等式で表され、
１次温度係数（α1 ）がゼロでないように、また、第２
の水晶発振器の水晶振動子の１次温度係数（α2 ）をゼ
ロとしたものでは、一般に、１次（α1 、α2 ）と２次
（β1 、β2 ）の温度係数を有する水晶振動子の場合、
一定の温度〔たとえば、Ｔ＝２５℃＋△Ｔ〕において、
その固有振動周波数は、下記の等式で表され、
【００２１】
【数１】
【００２２】それらの等式の商は、
【００２３】
【数２】
【００２４】で表される。この等式（３）からわかるよ
うに、二つの周波数値の商は、単なる温度の関数として
表される。
うに、二つの周波数値の商は、単なる温度の関数として
表される。
【００２５】このとき、第２の水晶発振器の水晶振動子
として１次温度係数α2 ＝０のものを用いて、その固有
振動周波数が少なくとも（３）式の１次項の近似値では
温度影響を受けないようなタイプのものを選択すると、
上式（３）は
として１次温度係数α2 ＝０のものを用いて、その固有
振動周波数が少なくとも（３）式の１次項の近似値では
温度影響を受けないようなタイプのものを選択すると、
上式（３）は
【００２６】
【数３】
【００２７】となり、第１の水晶発振器だけで温度測定
が行える。
が行える。
【００２８】また、第１及び第２の水晶発振器の水晶振
動子の２次温度係数（β1 ）、（β2 ）が互いに等しい
ものとした場合、等式（３）の２次の項はゼロとなり、
等式（３）は
動子の２次温度係数（β1 ）、（β2 ）が互いに等しい
ものとした場合、等式（３）の２次の項はゼロとなり、
等式（３）は
【００２９】
【数４】
【００３０】となる。
【００３１】また、一方マイクロプロセッサ手段をそな
えたプリント回路板を、力センサを入れた計量セルに取
り付け、これらを共通のケーシングに収容したもので
は、温度センサとして作動する第１の水晶発振器を補正
すべき温度影響の効果が現れる計量セル内の部品のでき
るだけ近くに設けることによって、計量セル内の温度カ
ーブをできるだけ正確に測定する。
えたプリント回路板を、力センサを入れた計量セルに取
り付け、これらを共通のケーシングに収容したもので
は、温度センサとして作動する第１の水晶発振器を補正
すべき温度影響の効果が現れる計量セル内の部品のでき
るだけ近くに設けることによって、計量セル内の温度カ
ーブをできるだけ正確に測定する。
【００３２】
【実施例】以下、この考案の実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００３３】本実施例は、図１及び図２に示すように、
振動式力センサによる計量装置を上皿天秤に適用した場
合について述べる。
振動式力センサによる計量装置を上皿天秤に適用した場
合について述べる。
【００３４】即ち、上皿天秤は、ケーシング２０上面に
設けられた上皿ａと、ケーシング内に設けられた前記計
量装置とからなっている。
設けられた上皿ａと、ケーシング内に設けられた前記計
量装置とからなっている。
【００３５】上記計量装置は、振動式力センサとして設
けられた計量セルとプリント回路板１６とからなり、計
量セルには、いわゆるロードセル１４を用いる。このロ
ードセル１４は、図３に示すように、固定支持部２、３
の間にひも、または弦部材を固定した振動弦４を有する
振動弦力センサ１と振動器５とからなっており、前記振
動器５は、振動弦４を共振周波で駆動する。
けられた計量セルとプリント回路板１６とからなり、計
量セルには、いわゆるロードセル１４を用いる。このロ
ードセル１４は、図３に示すように、固定支持部２、３
の間にひも、または弦部材を固定した振動弦４を有する
振動弦力センサ１と振動器５とからなっており、前記振
動器５は、振動弦４を共振周波で駆動する。
【００３６】また、前記ロードセル１４は、ケーシング
２０を貫通する入力軸ｂを介して上皿ａと連結され、上
皿ａに加わる荷重が前記振動弦４の固定支持部２、３に
伝達されるようになっている。即ち、上皿ａに荷重が加
わると、振動弦４に加わる引張力が変化し、その引張力
と共に変化する振動周波数出力が振動器５よりプリント
回路板１６に出力される。
２０を貫通する入力軸ｂを介して上皿ａと連結され、上
皿ａに加わる荷重が前記振動弦４の固定支持部２、３に
伝達されるようになっている。即ち、上皿ａに荷重が加
わると、振動弦４に加わる引張力が変化し、その引張力
と共に変化する振動周波数出力が振動器５よりプリント
回路板１６に出力される。
【００３７】プリント回路板１６は、例えばねじ１８に
よりロードセル１４に取り付けられ、そのプリント回路
板１６の部品取り付け面には、第１の水晶発振器９、第
２の水晶発振器１１及びマイクロプロセッサ８が取り付
けられている。即ち、マイクロプロセッサ８のクロック
ジェネレータつまり、第１の水晶発振器９は、マイクロ
プロセッサ８の確実な作動を図るため、マイクロプロセ
ッサ８の隣接した位置に設ける必要がある。さらに、前
記第１の水晶発振器９は、ここでは温度センサとしても
はたらくので、補正すべき温度影響の効果が現れるロー
ドセル１４内の部品のできるだけ近くに設ける必要があ
る。したがって、マイクロプロセッサ８をそなえたプリ
ント回路板１６を振動弦力センサ１を備えたロードセル
１４に取り付け、これらを共通のケーシングに収容して
ロードセル１４内の温度変化をできるだけ正確に記録す
るようにしてある。
よりロードセル１４に取り付けられ、そのプリント回路
板１６の部品取り付け面には、第１の水晶発振器９、第
２の水晶発振器１１及びマイクロプロセッサ８が取り付
けられている。即ち、マイクロプロセッサ８のクロック
ジェネレータつまり、第１の水晶発振器９は、マイクロ
プロセッサ８の確実な作動を図るため、マイクロプロセ
ッサ８の隣接した位置に設ける必要がある。さらに、前
記第１の水晶発振器９は、ここでは温度センサとしても
はたらくので、補正すべき温度影響の効果が現れるロー
ドセル１４内の部品のできるだけ近くに設ける必要があ
る。したがって、マイクロプロセッサ８をそなえたプリ
ント回路板１６を振動弦力センサ１を備えたロードセル
１４に取り付け、これらを共通のケーシングに収容して
ロードセル１４内の温度変化をできるだけ正確に記録す
るようにしてある。
【００３８】第１の水晶発振器９は、１次温度係数α1
がゼロと異なる水晶振動子を有し、周波数伝達温度セン
サとして形成されている。また、その水晶発振器９の温
度特性は、前記振動弦力センサ１の温度特性と同じとな
るよう設定されており、その出力は、前記マイクロプロ
セッサ８（例えばＩＮＴＥＬ８０Ｃ５１ＦＡ−１）に入
力されている。このため、マイクロプロセッサ８へ入力
される第１の水晶発振器出力と振動弦力センサ出力間の
温度変化による特性のバラツキを小さくして両者間のマ
ッチングを取るための調整作業を省いている。このマイ
クロプロセッサ８に入力された第１の水晶発振器９の出
力は、マイクロプロセッサ８のタイミングクロック（シ
ステムクロック）として用いられると同時に、プロセッ
サ８内部のパルス成形器１０を介し、プロセッサ８によ
り制御される例えば、内部の２つのカウンタ、即ち前記
振動器５よりパルス成形器６を介して入力される振動弦
４の振動周波数出力をカウントするカウンタ７とタイマ
ー用カウンタ１３とへ入力されている。
がゼロと異なる水晶振動子を有し、周波数伝達温度セン
サとして形成されている。また、その水晶発振器９の温
度特性は、前記振動弦力センサ１の温度特性と同じとな
るよう設定されており、その出力は、前記マイクロプロ
セッサ８（例えばＩＮＴＥＬ８０Ｃ５１ＦＡ−１）に入
力されている。このため、マイクロプロセッサ８へ入力
される第１の水晶発振器出力と振動弦力センサ出力間の
温度変化による特性のバラツキを小さくして両者間のマ
ッチングを取るための調整作業を省いている。このマイ
クロプロセッサ８に入力された第１の水晶発振器９の出
力は、マイクロプロセッサ８のタイミングクロック（シ
ステムクロック）として用いられると同時に、プロセッ
サ８内部のパルス成形器１０を介し、プロセッサ８によ
り制御される例えば、内部の２つのカウンタ、即ち前記
振動器５よりパルス成形器６を介して入力される振動弦
４の振動周波数出力をカウントするカウンタ７とタイマ
ー用カウンタ１３とへ入力されている。
【００３９】ちなみに、このタイプにふさわしい水晶の
一例として、市販のフィリップス社製水晶ＲＷ−４３が
挙げられる。
一例として、市販のフィリップス社製水晶ＲＷ−４３が
挙げられる。
【００４０】第２の水晶発振器１１は、１次温度係数α
2 がゼロ、また、２次温度係数β2が前記第１の水晶発
振器１１の水晶振動子の２次温度係数β1 と同じ水晶振
動子を備え、その発振出力はパルス成形器１２を介し、
前記マイクロプロセッサ８のタイマー用カウンタ１３へ
入力されている。
2 がゼロ、また、２次温度係数β2が前記第１の水晶発
振器１１の水晶振動子の２次温度係数β1 と同じ水晶振
動子を備え、その発振出力はパルス成形器１２を介し、
前記マイクロプロセッサ８のタイマー用カウンタ１３へ
入力されている。
【００４１】このように、第２の水晶発振器１１は、単
なるタイマー用の発振器として用いるので、第２の水晶
発振器１１を安価で構造が単純なクロック発振器で構成
することができる。というのは、例えば従来例で述べた
米国特許第４，４６４，７２５号によるものでは、温度
センサとして、高精度という必要条件を満たすために、
水晶発振器のような高品質で比較的高価な部品を必要と
する。しかし、本願考案では、温度測定に関する２つの
水晶発振器の機能が上記のものと一部逆になっており、
第１の水晶発振器は、マイクロプロセッサ８のクロック
ジェネレータ、および振動弦力センサ１の振動周波数の
測定用のタイマーの基準周波数として用いられるのと同
時に、温度センサの機能を果たす。そのため、第２の水
晶発振器１１は、タイマー用の発振器としてのみ必要と
される。
なるタイマー用の発振器として用いるので、第２の水晶
発振器１１を安価で構造が単純なクロック発振器で構成
することができる。というのは、例えば従来例で述べた
米国特許第４，４６４，７２５号によるものでは、温度
センサとして、高精度という必要条件を満たすために、
水晶発振器のような高品質で比較的高価な部品を必要と
する。しかし、本願考案では、温度測定に関する２つの
水晶発振器の機能が上記のものと一部逆になっており、
第１の水晶発振器は、マイクロプロセッサ８のクロック
ジェネレータ、および振動弦力センサ１の振動周波数の
測定用のタイマーの基準周波数として用いられるのと同
時に、温度センサの機能を果たす。そのため、第２の水
晶発振器１１は、タイマー用の発振器としてのみ必要と
される。
【００４２】また、この第２の水晶発振器１１には、時
計用に市販されている水晶発振器を用いることができ
る。いわゆる「時計用」水晶振動子である。この「時計
用」水晶振動子は、非常に手頃な値段で、それにもかか
わらず上記の目的に必要な精度を有し、広範囲に渡って
温度影響を受けない。さらに、このとき周波数伝達温度
センサのタイマーに、温度影響を受けない水晶発振器を
使用すれば、温度測定に関して、従来、ほとんどの場合
に必要だった互いに逆の温度特性を有する２つの水晶発
振器は必要でなくなり、その代わり単一の水晶発振器だ
けで済む。この結果、２つの発振器の温度特性のバラツ
キにより発生する２つの出力信号の位相差等による測定
値への干渉を減少できる。
計用に市販されている水晶発振器を用いることができ
る。いわゆる「時計用」水晶振動子である。この「時計
用」水晶振動子は、非常に手頃な値段で、それにもかか
わらず上記の目的に必要な精度を有し、広範囲に渡って
温度影響を受けない。さらに、このとき周波数伝達温度
センサのタイマーに、温度影響を受けない水晶発振器を
使用すれば、温度測定に関して、従来、ほとんどの場合
に必要だった互いに逆の温度特性を有する２つの水晶発
振器は必要でなくなり、その代わり単一の水晶発振器だ
けで済む。この結果、２つの発振器の温度特性のバラツ
キにより発生する２つの出力信号の位相差等による測定
値への干渉を減少できる。
【００４３】一方、上記の米国特許第４，４６４，７２
５号記載の秤では、本願考案のように「時計用」水晶振
動子を用いても問題の解決はできない。なぜなら振動周
波数がふつう３２．７６８ｋＨｚの「時計用」水晶振動
子は、振動周波数が低過ぎ、前記力センサの振動周波数
測定に用いるタイマーや、高分析秤（クロック周波数約
１６ＭＨｚ）のマイクロプロセッサのクロックジェネレ
ータとして使用するのに適当ではないからである。
５号記載の秤では、本願考案のように「時計用」水晶振
動子を用いても問題の解決はできない。なぜなら振動周
波数がふつう３２．７６８ｋＨｚの「時計用」水晶振動
子は、振動周波数が低過ぎ、前記力センサの振動周波数
測定に用いるタイマーや、高分析秤（クロック周波数約
１６ＭＨｚ）のマイクロプロセッサのクロックジェネレ
ータとして使用するのに適当ではないからである。
【００４４】なお、上記第２の水晶発振器１１の水晶振
動子には、例えば商品化されたスイスのミクロクリスタ
ル（ＥＴＡ）社製クリスタルタイプＭＸ−ＩＶ等の「時
計用」水晶振動子が用いられる。
動子には、例えば商品化されたスイスのミクロクリスタ
ル（ＥＴＡ）社製クリスタルタイプＭＸ−ＩＶ等の「時
計用」水晶振動子が用いられる。
【００４５】この実施例は以上のように構成されてお
り、第１の水晶発振器９はロードセル１４に取り付けら
れたプリント板１６にあって、ロードセル１４の温度
（温度上昇カーブ）を検出し、その検出した温度と対応
する所定の周波数の発振出力を、カウンタ７とカウンタ
１３へ入力する。また、第２の水晶発振器９は周囲温度
に無関係に、常に同じ周波数の発振出力をカウンタ１３
へ入力する。一方、振動器５は振動弦４の共振振動数出
力をカウンタ７へ入力している。
り、第１の水晶発振器９はロードセル１４に取り付けら
れたプリント板１６にあって、ロードセル１４の温度
（温度上昇カーブ）を検出し、その検出した温度と対応
する所定の周波数の発振出力を、カウンタ７とカウンタ
１３へ入力する。また、第２の水晶発振器９は周囲温度
に無関係に、常に同じ周波数の発振出力をカウンタ１３
へ入力する。一方、振動器５は振動弦４の共振振動数出
力をカウンタ７へ入力している。
【００４６】いま、この天秤の上皿ａへ測定物を載置す
ると、その載置した測定物の荷重は、ロードセル１４に
加わり、振動器５の振動出力を変移させる。この荷重に
より変移した振動器５の振動出力は、パルス成形器６で
波形整形が施され、カウンタ７でカウントされる。この
カウンタ７によりカウントされた振動数は、マイクロプ
ロセッサ８により、公知の方法で、ある秤の荷重に対応
する周波数値ｆ1 が決定され、その周波数値ｆ1 より、
補正を行う場合、その結果も考慮して荷重測定出力値Ｇ
Ｗが計算される。その測定出力ＧＷは秤表示手段（図示
せず）により読み取られ表示される。
ると、その載置した測定物の荷重は、ロードセル１４に
加わり、振動器５の振動出力を変移させる。この荷重に
より変移した振動器５の振動出力は、パルス成形器６で
波形整形が施され、カウンタ７でカウントされる。この
カウンタ７によりカウントされた振動数は、マイクロプ
ロセッサ８により、公知の方法で、ある秤の荷重に対応
する周波数値ｆ1 が決定され、その周波数値ｆ1 より、
補正を行う場合、その結果も考慮して荷重測定出力値Ｇ
Ｗが計算される。その測定出力ＧＷは秤表示手段（図示
せず）により読み取られ表示される。
【００４７】また同時に、マイクロプロセッサ８は、カ
ウンタ１３のカウント値からカウンタ７と同じ方法で、
周波数値ｆ2 を計算し、最後に２つの周波数値ｆ1 とｆ
2 の商を計算する。その結果、補整用の有効なディジタ
ル温度値ＴＷが得られる。
ウンタ１３のカウント値からカウンタ７と同じ方法で、
周波数値ｆ2 を計算し、最後に２つの周波数値ｆ1 とｆ
2 の商を計算する。その結果、補整用の有効なディジタ
ル温度値ＴＷが得られる。
【００４８】このとき秤の感度が温度の影響を受けない
ようにするために、第１の水晶発振器８の温度特性は、
振動弦センサ１の特性に合わせられ、また２次温度係数
β1、β2 が同じ値になるように２つの水晶発振器９、
１１に使用される水晶振動子のタイプは選択されてお
り、この結果、計算で求めた温度値ＴＷと温度センサ９
の温度との関係は直線的になる。
ようにするために、第１の水晶発振器８の温度特性は、
振動弦センサ１の特性に合わせられ、また２次温度係数
β1、β2 が同じ値になるように２つの水晶発振器９、
１１に使用される水晶振動子のタイプは選択されてお
り、この結果、計算で求めた温度値ＴＷと温度センサ９
の温度との関係は直線的になる。
【００４９】即ち、第１の水晶発振器９の水晶振動子の
１次温度係数をα1 、２次温度係数をβ1 、また同様に
第２の水晶発振器１１の水晶振動子の１次温度係数をα
2 、２次温度係数をβ2 とすると、その各発振器９、１
１の水晶振動子の固有振動周波数ｆ1 、ｆ2 は、一定の
温度（たとえば、Ｔ＝２５℃＋△Ｔ）において、
１次温度係数をα1 、２次温度係数をβ1 、また同様に
第２の水晶発振器１１の水晶振動子の１次温度係数をα
2 、２次温度係数をβ2 とすると、その各発振器９、１
１の水晶振動子の固有振動周波数ｆ1 、ｆ2 は、一定の
温度（たとえば、Ｔ＝２５℃＋△Ｔ）において、
【００５０】
【数５】
【００５１】となり、ここで、これらの等式の商を取る
と（α△Ｔ，β△Ｔ＜＜１）、
と（α△Ｔ，β△Ｔ＜＜１）、
【００５２】
【数６】
【００５３】となる。したがって、上式からわかるよう
に、二つの周波数値からの商は、単なる温度の関数であ
る。またこのとき、本実施例によれば、第２の水晶発振
器用の水晶振動子として、その周波数が少なくとも上式
の第１項（温度係数α2 ＝０）では温度影響を受けない
ようなタイプのものを選択するので、上式は、
に、二つの周波数値からの商は、単なる温度の関数であ
る。またこのとき、本実施例によれば、第２の水晶発振
器用の水晶振動子として、その周波数が少なくとも上式
の第１項（温度係数α2 ＝０）では温度影響を受けない
ようなタイプのものを選択するので、上式は、
【００５４】
【数７】
【００５５】となり、第２の水晶発振器の発振出力は温
度に無関係となるので、第１の水晶発振器の温度だけで
温度測定値が決められる。
度に無関係となるので、第１の水晶発振器の温度だけで
温度測定値が決められる。
【００５６】また、２つの水晶発振器の水晶として、整
級数として示される温度の関数の２次成分の係数
（β1 、β2 ）が互いに等しいため、上式は、
級数として示される温度の関数の２次成分の係数
（β1 、β2 ）が互いに等しいため、上式は、
【００５７】
【数８】
【００５８】となり、この場合、上式によって温度に対
する特性は直線的になることがわかる。したがって、両
発振器９、１１に係る調整は、ある温度値（たとえば２
０℃）で調整を行うだけで充分であり、その結果、測定
量としての絶対温度が得られる。しかし多くの場合、温
度測定の精密度が補正を行うのに充分なものなので、先
に述べた調整をしなくてもよい。
する特性は直線的になることがわかる。したがって、両
発振器９、１１に係る調整は、ある温度値（たとえば２
０℃）で調整を行うだけで充分であり、その結果、測定
量としての絶対温度が得られる。しかし多くの場合、温
度測定の精密度が補正を行うのに充分なものなので、先
に述べた調整をしなくてもよい。
【００５９】このように、本実施例では、第１の水晶発
振器９を振動弦力センサ１の直接的な温度補正に用いる
ようにして、第１の水晶発振器の周波数の温度依存性
が、振動弦力センサ１の周波数の温度依存性と、少なく
とも本質的には対応するように選択される。このため、
既存の高品質の水晶発振器を有効に利用できるという効
果だけでなく、直接の反作用に基づいた温度補正が、あ
る条件下においては数学的補正方法よりも正確になると
いう効果ももたらす。さらに、このとき、上記振動弦力
センサ１の特性は測定装置の最も重要な計量パラメータ
であるので、周波数伝達力センサ（たとえば、ひもや弦
発振器）の特性のばらつきを非常に小さくできる。この
ため、調整作業の必要もなくなる。
振器９を振動弦力センサ１の直接的な温度補正に用いる
ようにして、第１の水晶発振器の周波数の温度依存性
が、振動弦力センサ１の周波数の温度依存性と、少なく
とも本質的には対応するように選択される。このため、
既存の高品質の水晶発振器を有効に利用できるという効
果だけでなく、直接の反作用に基づいた温度補正が、あ
る条件下においては数学的補正方法よりも正確になると
いう効果ももたらす。さらに、このとき、上記振動弦力
センサ１の特性は測定装置の最も重要な計量パラメータ
であるので、周波数伝達力センサ（たとえば、ひもや弦
発振器）の特性のばらつきを非常に小さくできる。この
ため、調整作業の必要もなくなる。
【００６０】
【効果】この考案は、以上のように構成したので、以下
の様な効果を発する。
の様な効果を発する。
【００６１】（１）高価な部品を使うことなく、また手
間のかかる計量パラメータの調整をせずに計量装置の温
度補正が行える。
間のかかる計量パラメータの調整をせずに計量装置の温
度補正が行える。
【００６２】(2) 第１の水晶発振器の温度依存性と振動
式力センサの温度依存性とを等しくしたので、既存の高
品質の水晶発振器を有効に利用できるという効果だけで
なく、直接の反作用に基づいた温度補正が、ある条件下
においては数学的補正方法よりも正確になるという効果
をもたらすと同時に、装置の最も重要な計量パラメータ
である振動式力センサの特性のばらつきを小さくし、装
置の調整作業を必要としない。
式力センサの温度依存性とを等しくしたので、既存の高
品質の水晶発振器を有効に利用できるという効果だけで
なく、直接の反作用に基づいた温度補正が、ある条件下
においては数学的補正方法よりも正確になるという効果
をもたらすと同時に、装置の最も重要な計量パラメータ
である振動式力センサの特性のばらつきを小さくし、装
置の調整作業を必要としない。
【００６３】（３）第２の水晶発振器に時計用水晶振動
子を用いたものでは、第２の水晶振動子の精度を低下す
ることなく安価に構成できる。
子を用いたものでは、第２の水晶振動子の精度を低下す
ることなく安価に構成できる。
【００６４】（４）第１の水晶発振器の水晶振動子の１
次温度係数（α1 ）がゼロでなく、第２の水晶発振器の
水晶振動子の１次温度係数（α2 ）をゼロとしたもので
は第１の水晶発振器の測定値だけで温度測定が行える。
次温度係数（α1 ）がゼロでなく、第２の水晶発振器の
水晶振動子の１次温度係数（α2 ）をゼロとしたもので
は第１の水晶発振器の測定値だけで温度測定が行える。
【００６５】（５）第１と第２の水晶発振器の水晶振動
子の２次温度係数（β1 、β2 ）を等しくしたもので
は、両発振器間の温度特性がリニアになり、両発振器間
の特性を合わすために必要とされる多温度点での調整を
１点で済ますことができる。
子の２次温度係数（β1 、β2 ）を等しくしたもので
は、両発振器間の温度特性がリニアになり、両発振器間
の特性を合わすために必要とされる多温度点での調整を
１点で済ますことができる。
【００６６】（６）第１と第２の水晶振動子の商を求め
るものでは、その商を求めることにより温度を周波数の
関数として求めることができる。
るものでは、その商を求めることにより温度を周波数の
関数として求めることができる。
【００６７】（７）プリント回路板とロードセルとをケ
ーシング内に近接して取り付けたものでは、ロードセル
の温度変化を直接検出し、正確な補正が行える。
ーシング内に近接して取り付けたものでは、ロードセル
の温度変化を直接検出し、正確な補正が行える。
【図１】実施例の上皿天秤を示す縦断面図
【図２】図１のII−II線に沿った横断面図
【図３】実施例のブロック図
１ 振動弦力センサ ８ マイクロプロセッサ ９ 第１水晶発振器 １１ 第２水晶発振器 １４ ロードセル １６ プリント回路板 ２０ ケーシング ＴＷ ディジタル温度補正信号 ＧＷ 荷重測定出力信号
Claims (7)
- 【請求項１】 加えられる荷重の大きさを振動数に変換
して荷重信号を出力する振動式力センサと、発振周波数
が温度に対して変化する第１のクロック信号を発生する
第１の水晶発振器と、発振周波数が温度に対して常に一
定な第２のクロック信号を発生する第２の水晶発振器
と、上記第１のクロック信号がタイミングクロックとし
て入力され、第１のクロック信号と上記振動式力センサ
の荷重信号とから荷重測定信号を生成すると共に、第１
のクロック信号と第２のクロック信号とから温度補正信
号を生成するプロセッサ手段を備え、上記第１の水晶発
振器の温度依存性と上記振動式力センサの温度依存性と
がほぼ等しい、振動式力センサによる計量装置。 - 【請求項２】 上記第２の水晶発振器に、時計用水晶振
動子を用いたことを特徴とする請求項１に記載の振動式
力センサによる計量装置。 - 【請求項３】 上記第１の水晶発振器の水晶振動子の１
次温度係数（α1 ）が正か又は負であり、上記第２の水
晶発振器の水晶振動子の１次温度係数（α2）がゼロで
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動式力
センサによる計量装置。 - 【請求項４】 上記第１の水晶発振器と第２の水晶発振
器の水晶振動子の２次温度係数（β1 ，β2 ）が等しい
ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の振動式力セン
サによる計量装置。 - 【請求項５】 上記マイクロプロセッサ手段が、上記第
１のクロック信号と第２のクロック信号の商を算出する
ことにより、ディジタル温度補正信号を生成することを
特徴とする請求項１乃至４に記載の振動式力センサによ
る計量装置。 - 【請求項６】 上記振動式力センサ手段がロードセルを
有し、上記プロセッサ手段と第１及び第２の水晶発振手
段とをプリント回路板に実装し、そのプリント回路板と
前記ロードセルとをケーシング内に近接して取り付けた
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の振動式力セン
サによる計量装置。 - 【請求項７】 上記振動式力センサが振動弦を備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至６に記載の振動式力センサ
による計量装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH825/91-7 | 1991-03-19 | ||
| CH825/91A CH684441A5 (de) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Elektromechanische Waage mit Saitenschwinger. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04122327U JPH04122327U (ja) | 1992-11-02 |
| JPH0752591Y2 true JPH0752591Y2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=4196078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992014830U Expired - Lifetime JPH0752591Y2 (ja) | 1991-03-19 | 1992-03-19 | 振動式力センサによる計量装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5232063A (ja) |
| EP (1) | EP0504487B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0752591Y2 (ja) |
| CH (1) | CH684441A5 (ja) |
| DE (2) | DE59105670D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1034441C (zh) * | 1993-08-12 | 1997-04-02 | 武汉大学 | 时间分辨电化学石英晶体微天平 |
| JPH10170669A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Hudson Soft Co Ltd | 計測装置及びこれを用いた玩具 |
| US5900592A (en) * | 1997-08-29 | 1999-05-04 | Lockheed Martin Energy Research Corp. | Load sensing system |
| US6080939A (en) * | 1998-06-12 | 2000-06-27 | Rupprecht & Pataschnick Company, Inc. | Mass determination device having counterbalanced normalized temperature coefficients |
| JP2000180250A (ja) * | 1998-10-09 | 2000-06-30 | Ngk Insulators Ltd | 質量センサ及び質量検出方法 |
| WO2001033175A1 (en) * | 1999-11-01 | 2001-05-10 | The Johns Hopkins University | Self-monitoring controller for quartz crystal microbalance sensors |
| GB0229515D0 (en) * | 2002-12-19 | 2003-01-22 | Trw Ltd | Improvements in radar apparatus |
| EP1785703B1 (de) * | 2005-11-15 | 2011-12-21 | Mettler-Toledo AG | Verfahren zur Überwachung und/oder zur Bestimmung des Zustandes einer Kraftmessvorrichtung und Kraftmessvorrichtung |
| CN105486334B (zh) * | 2015-12-01 | 2017-11-10 | 常州大学 | 一种关于振弦传感器频率的快速测量装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119960A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-07 | Kubota Ltd | Weight transducer using quartz vibrator |
| CH591071A5 (ja) * | 1976-04-01 | 1977-08-31 | Mettler Instrumente Ag | |
| JPS539570A (en) * | 1976-07-14 | 1978-01-28 | Kubota Ltd | Weight transducer |
| JPS5430881A (en) * | 1977-08-12 | 1979-03-07 | Tokyo Electric Co Ltd | Weight measuring aparatus |
| CH638894A5 (de) * | 1979-08-28 | 1983-10-14 | Mettler Instrumente Ag | Elektrische waage. |
| US4382479A (en) * | 1981-05-19 | 1983-05-10 | Setra Systems, Inc. | Weighing system |
| US4513831A (en) * | 1981-05-19 | 1985-04-30 | Setra Systems, Inc. | Weighing system |
| US4464725A (en) * | 1981-05-19 | 1984-08-07 | Setra Systems, Inc. | Temperature compensated measuring system |
| CH654411A5 (de) * | 1981-06-02 | 1986-02-14 | Mettler Instrumente Ag | Elektrische waage. |
| US4418774A (en) * | 1981-12-08 | 1983-12-06 | Franklin Electric Co., Inc. | Weight or force measuring apparatus |
| US4765377A (en) * | 1983-06-06 | 1988-08-23 | Sidney Soloway | Filling and weighing system |
| US4535638A (en) * | 1983-10-03 | 1985-08-20 | Quartztronics, Inc. | Resonator transducer system with temperature compensation |
| US4623030A (en) * | 1985-10-21 | 1986-11-18 | Alcor, Inc. | Piezoelectric ratio weighing device |
| US4838369A (en) * | 1988-09-02 | 1989-06-13 | Crystal Gage Inc. | Load cell having digital output |
-
1991
- 1991-03-19 CH CH825/91A patent/CH684441A5/de not_active IP Right Cessation
- 1991-12-18 DE DE59105670T patent/DE59105670D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-18 EP EP91121682A patent/EP0504487B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-20 DE DE9115887U patent/DE9115887U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-23 US US07/824,405 patent/US5232063A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-19 JP JP1992014830U patent/JPH0752591Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JPH04122327U (ja) | 1992-11-02 |
| DE59105670D1 (de) | 1995-07-13 |
| DE9115887U1 (ja) | 1992-02-20 |
| EP0504487A2 (de) | 1992-09-23 |
| EP0504487A3 (en) | 1993-04-28 |
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