JPS59153130A - 振動式トランスデユ−サ - Google Patents
振動式トランスデユ−サInfo
- Publication number
- JPS59153130A JPS59153130A JP58028209A JP2820983A JPS59153130A JP S59153130 A JPS59153130 A JP S59153130A JP 58028209 A JP58028209 A JP 58028209A JP 2820983 A JP2820983 A JP 2820983A JP S59153130 A JPS59153130 A JP S59153130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- frequency signal
- self
- pressure
- oscillation circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H13/00—Measuring resonant frequency
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、振動子を有し、この振動子の周囲の流体圧力
あるいは密度あるいは振動下に４見られる力等、各種物
理量を周波数信号として検出する振動式トラレスデュー
サに関するものである。
あるいは密度あるいは振動下に４見られる力等、各種物
理量を周波数信号として検出する振動式トラレスデュー
サに関するものである。
振動子の固有振動数が、振動子周囲の流体圧力や密度、
温度あるいは振動子に与えられる力等、各種物理量によ
って変化するので、この固有振動数を検出することによ
って各種物理量を知ることができ、このようなトランス
デー−サは従来よシ公知である。
温度あるいは振動子に与えられる力等、各種物理量によ
って変化するので、この固有振動数を検出することによ
って各種物理量を知ることができ、このようなトランス
デー−サは従来よシ公知である。
しかしながら、このようなトランスデユーサにおいては
、固有振動数が各種物理量によって変ることから、測定
しようとする物理量以外の外乱の影響を大幅に受けると
いう問題点がある。
、固有振動数が各種物理量によって変ることから、測定
しようとする物理量以外の外乱の影響を大幅に受けると
いう問題点がある。
ここにおいて、本発明の目的は、測定しようとする物理
量以外の外乱の影響を簡単な構成で除去することのでき
る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。
量以外の外乱の影響を簡単な構成で除去することのでき
る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。
本発明に係る装置は、被測定物理量が与えられる第１の
振動子と、この第１の振動子と同一の雰囲気中に設置し
た第２の振動子と、第１の振動子を含む発振回路から得
られる周波数信号ｆ１と、第２の振動子を含む発振回路
から得られる周波数信号ｆ２とを入力し、ｆ２／ｆ１又
はｔ１／１２々る演算を含む所定の演算を行なう演算手
段を備えている点に特徴がある。
振動子と、この第１の振動子と同一の雰囲気中に設置し
た第２の振動子と、第１の振動子を含む発振回路から得
られる周波数信号ｆ１と、第２の振動子を含む発振回路
から得られる周波数信号ｆ２とを入力し、ｆ２／ｆ１又
はｔ１／１２々る演算を含む所定の演算を行なう演算手
段を備えている点に特徴がある。
第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成プ口、り図
である。この図において、１は第１の振動子で、ここで
は平行ビームで構成されたものを示すが、他の構造の振
動子でもよい。この第１の振動子１には、例えば測定す
べき力Ｆが与えられている。１１は振動子１の励振手段
、１２ハ振動子１の振動検出手段で、これらは例えば圧
電素子が使用される。２は第２の振・動子で、ここでは
音叉形のものを示しているが、他の構造のものが使用可
能である。２１は振動子２の励振手段、２２は振動子２
の振動検出手段である。３１．５２はそれぞれ増幅器で
、入出力端間に振動検出手段１２．２２ 、励振手段１
１．２１を介して第１．第２の振動子１，２が結合して
おり、これらの各振動子を含んで、第１の自励振回路Ｏ
８Ｃ第２の自励振回路０８Ｃ２をそれぞれ１ 形成している。
である。この図において、１は第１の振動子で、ここで
は平行ビームで構成されたものを示すが、他の構造の振
動子でもよい。この第１の振動子１には、例えば測定す
べき力Ｆが与えられている。１１は振動子１の励振手段
、１２ハ振動子１の振動検出手段で、これらは例えば圧
電素子が使用される。２は第２の振・動子で、ここでは
音叉形のものを示しているが、他の構造のものが使用可
能である。２１は振動子２の励振手段、２２は振動子２
の振動検出手段である。３１．５２はそれぞれ増幅器で
、入出力端間に振動検出手段１２．２２ 、励振手段１
１．２１を介して第１．第２の振動子１，２が結合して
おり、これらの各振動子を含んで、第１の自励振回路Ｏ
８Ｃ第２の自励振回路０８Ｃ２をそれぞれ１ 形成している。
第１の振動子１と、第２の振動子２とは、同一の雰囲気
となるように、ケース１ｏ内に設置されている。
となるように、ケース１ｏ内に設置されている。
４は、演算表示手段で、第１の自励振回路０ＳＣ１から
得られる周波数信号ｆ１と、第２の自励振回路０８Ｃ２
から得られる周波数信号ｆ２とを入力してい為。
得られる周波数信号ｆ１と、第２の自励振回路０８Ｃ２
から得られる周波数信号ｆ２とを入力してい為。
この演算表示手段において、４１は周波数信号ｆ、を分
周する分周器、４２は周波数信号ｆ２の極性を反転する
インバータ、４５は分周器４１からの信号及びインバー
タ４２からの信号を入力するゲート回路、４４はゲート
回路４３を介して印加される周波数信号ｆ２をクロ、り
信号として計数するカウンタ、４５はカウンタ４４から
の計数値を入力する演算表示回路である。この演算表示
手段４は、ｔ２／１１なる演算を含む所定の演算を行な
い、その演算結果を表示する。
周する分周器、４２は周波数信号ｆ２の極性を反転する
インバータ、４５は分周器４１からの信号及びインバー
タ４２からの信号を入力するゲート回路、４４はゲート
回路４３を介して印加される周波数信号ｆ２をクロ、り
信号として計数するカウンタ、４５はカウンタ４４から
の計数値を入力する演算表示回路である。この演算表示
手段４は、ｔ２／１１なる演算を含む所定の演算を行な
い、その演算結果を表示する。
このように構成した装置において、第１の自励振回路Ｏ
８Ｃ，から得られる周波数信号ｆ１（振動子１の固有振
動数に対応）及び、第２の自励振回路０８Ｃ２から得ら
れる周波数信号ｔ２ （振動子２の固有振動数に対応）
は、（１）式及び（２）式で示すことができる。
８Ｃ，から得られる周波数信号ｆ１（振動子１の固有振
動数に対応）及び、第２の自励振回路０８Ｃ２から得ら
れる周波数信号ｔ２ （振動子２の固有振動数に対応）
は、（１）式及び（２）式で示すことができる。
ｆｌ”；ｇｌ（ａ１’、 Ｅｌ、 Ｌｌ、 ＰＩ １＋
／’１２＋ｖ４＋ Ｑｌ）（１＋Ｋ（Ｆｇ−Ｆｌ ）
）２（１）ｆ２’；ｇ２（α２＋ Ｅ２．Ｌ２．／’２
１．Ｐ２２．ｖ２．Ｑ２） （２
）ただし、（ＦＯＦｌ）’振動子１に与えられる力α１
．α２：第１．第２の振動子の振動モードによシ決まる
定数 Ｅｌ、 Ｅ２ ：第１．第２の振動子の弾性定数 Ｌｌ、Ｌ２：第１．第２の振動子の形状によって決まる
定数 ρ１１・ρ２１：第１．第２の振動子の密度ρ１２．ρ
２２：第１．第２の振動子周囲の流体密度 ｖｌ、■２：ボアソン比 Ｑ、、 Ｑ２ その他、例えば圧電素子の接着の影響
等総括した定数 演算表示回路４において、分周器４１ｉ−ｉ周波数信号
ｆ、を分局し、ゲート回路４５に印加し、ゲート回路４
３は、これが開となっている間、インバータ４２を介し
て印加される周波数信号ｆ２をカウンタ４４に印加する
。カウンタ４４は、この周波数信号ｆ２をクロックパル
スとして計数するもので、その計数′値Ｎは（３）式に
示すようにｆ２／ｆ１なる演算をしたものとなる。
／’１２＋ｖ４＋ Ｑｌ）（１＋Ｋ（Ｆｇ−Ｆｌ ）
）２（１）ｆ２’；ｇ２（α２＋ Ｅ２．Ｌ２．／’２
１．Ｐ２２．ｖ２．Ｑ２） （２
）ただし、（ＦＯＦｌ）’振動子１に与えられる力α１
．α２：第１．第２の振動子の振動モードによシ決まる
定数 Ｅｌ、 Ｅ２ ：第１．第２の振動子の弾性定数 Ｌｌ、Ｌ２：第１．第２の振動子の形状によって決まる
定数 ρ１１・ρ２１：第１．第２の振動子の密度ρ１２．ρ
２２：第１．第２の振動子周囲の流体密度 ｖｌ、■２：ボアソン比 Ｑ、、 Ｑ２ その他、例えば圧電素子の接着の影響
等総括した定数 演算表示回路４において、分周器４１ｉ−ｉ周波数信号
ｆ、を分局し、ゲート回路４５に印加し、ゲート回路４
３は、これが開となっている間、インバータ４２を介し
て印加される周波数信号ｆ２をカウンタ４４に印加する
。カウンタ４４は、この周波数信号ｆ２をクロックパル
スとして計数するもので、その計数′値Ｎは（３）式に
示すようにｆ２／ｆ１なる演算をしたものとなる。
２
ゞ−石
（３）式において、第１．第２の振動子の各定数（α、
Ｅ、 Ｌ、ρ、Ｖ、Ｑ）をそれぞれ等しくなるように
設計すれば、演算結果Ｎは、これらの各定数の変化によ
る外乱の影響が除去され、第１の振動子１に与えられる
力（Ｆｏ−Ｆ、） に対応したものとなり、これが表
示回路４５に表示される。なお、演算表示回路４は、第
１図に示すブロック図に限定されず、例えばマイクロプ
ロセ、す等を利用してもよく、’ｉ／ｆ２なる演算を行
なうようにしてもよい。
Ｅ、 Ｌ、ρ、Ｖ、Ｑ）をそれぞれ等しくなるように
設計すれば、演算結果Ｎは、これらの各定数の変化によ
る外乱の影響が除去され、第１の振動子１に与えられる
力（Ｆｏ−Ｆ、） に対応したものとなり、これが表
示回路４５に表示される。なお、演算表示回路４は、第
１図に示すブロック図に限定されず、例えばマイクロプ
ロセ、す等を利用してもよく、’ｉ／ｆ２なる演算を行
なうようにしてもよい。
第２図は、本発明に係る装置の具体的な構成例を示す説
明図である。
明図である。
この図において、１は第１の振動子、２は第２の振動子
で、これらは共通のケース１ｏ内に設置されている。こ
こでケース１ｏは、上部ケーと下部ケース７０で構成さ
ｉている。５ｏはダイヤフラム、８０はベース、ｏｓｃ
、、 ｏｓｃ２はそれぞれ第１．第２の発振回路である
。
で、これらは共通のケース１ｏ内に設置されている。こ
こでケース１ｏは、上部ケーと下部ケース７０で構成さ
ｉている。５ｏはダイヤフラム、８０はベース、ｏｓｃ
、、 ｏｓｃ２はそれぞれ第１．第２の発振回路である
。
第１の振動子１は、加えられる軸力に応じて共振周波数
が変化するものであって、ここでは平行な２本の横振動
梁１ｍ、 １ｂ、これら梁１ａ、 １ｂの両端をそれぞ
れ連結する連結部１５．１４．７Ｖクシヤ１５゜１６、
取付部１７．１８等が共通の部材をプレス加工すること
により一体成形されている。なお、連結部１４の両側（
は圧電素子１１．１２が設けられている。
が変化するものであって、ここでは平行な２本の横振動
梁１ｍ、 １ｂ、これら梁１ａ、 １ｂの両端をそれぞ
れ連結する連結部１５．１４．７Ｖクシヤ１５゜１６、
取付部１７．１８等が共通の部材をプレス加工すること
により一体成形されている。なお、連結部１４の両側（
は圧電素子１１．１２が設けられている。
第２の振動子２は、ここでは音叉形のものを示す。
ダイヤフラム５０は、受圧面の外周が環状の支持部５２
において支持されるとともに、受圧面の中心部において
第１の振動子１の一端が固着されておシ、ダイヤフラム
５０が受ける圧力によって生ずる力を、第１の振動子１
に軸力として加えるものである。
において支持されるとともに、受圧面の中心部において
第１の振動子１の一端が固着されておシ、ダイヤフラム
５０が受ける圧力によって生ずる力を、第１の振動子１
に軸力として加えるものである。
ベース８０の一端にはダイヤフラム５０の支持部５２の
内周に低め合う環状の段付部８１が形成され、他端には
振動子１の他端を固着するための筒状の取付部８２が形
成されている。なお、ベース８０の外周にも、上部ケー
ス６０の嵌め合う環状の役付部８３が形成されている。
内周に低め合う環状の段付部８１が形成され、他端には
振動子１の他端を固着するための筒状の取付部８２が形
成されている。なお、ベース８０の外周にも、上部ケー
ス６０の嵌め合う環状の役付部８３が形成されている。
また、ベース８０の中央部には、振動子１を配置するた
めの連通筒８４が形成されている。
めの連通筒８４が形成されている。
上部ケース６０は、ダイヤフラム５０を内包するように
して、ベース８０の外周の段付部８３に嵌め合わされて
いる。この上部ケース６０には、被測定圧力Ｐｘの入力
孔８１が設けられている。
して、ベース８０の外周の段付部８３に嵌め合わされて
いる。この上部ケース６０には、被測定圧力Ｐｘの入力
孔８１が設けられている。
下部ケース７０は、ベース８０の下部に嵌め合わされて
い′−る。この下部ケース７０には、第１の振動子１に
設けられた圧電素子１１．１２を外部の第１の発振回路
０８Ｃ１に接続するための端子７１．７２が設けられて
いる。
い′−る。この下部ケース７０には、第１の振動子１に
設けられた圧電素子１１．１２を外部の第１の発振回路
０８Ｃ１に接続するための端子７１．７２が設けられて
いる。
また、第２の振動子２に設けられた圧電素子２１゜２２
を外部の第２の発振回路０８０２に接続するだめの端子
７５．７４が設けられている。この下部ケース７０の側
壁には、圧力Ｐ。の入力孔７５が設けられている。
を外部の第２の発振回路０８０２に接続するだめの端子
７５．７４が設けられている。この下部ケース７０の側
壁には、圧力Ｐ。の入力孔７５が設けられている。
このように構成された装置の動作について次に説明する
。
。
ダイヤフラム５０と上部ケース６０との間には、圧力Ｐ
ｘが導入される圧力室Ｒが形成されており、ダイヤフラ
ム５０は圧力Ｐｘと、圧力ＰＱとの差圧に応じた力を受
け、この力を第１の振動子１に軸力として加える。これ
により、第１の振動子１の固有振動数は加えられる軸力
及び、第１の振動子１の周囲の雰囲気に応じて変化する
。
ｘが導入される圧力室Ｒが形成されており、ダイヤフラ
ム５０は圧力Ｐｘと、圧力ＰＱとの差圧に応じた力を受
け、この力を第１の振動子１に軸力として加える。これ
により、第１の振動子１の固有振動数は加えられる軸力
及び、第１の振動子１の周囲の雰囲気に応じて変化する
。
一方、第２の振動子２は、このような差圧によって生ず
る力は加えられておらず、もっばらケース１０内の雰囲
気（圧力Ｐｏの流体）に応じた固有振動数で変化する。
る力は加えられておらず、もっばらケース１０内の雰囲
気（圧力Ｐｏの流体）に応じた固有振動数で変化する。
ここで、第１の振動子１と第２の振動子２とは、ケース
１０内にあって同一雰囲気にあるので、演算表示回路４
における演算によって、雰囲気の変化に゛よる影響を除
去することができる。
１０内にあって同一雰囲気にあるので、演算表示回路４
における演算によって、雰囲気の変化に゛よる影響を除
去することができる。
な″お、上記の実施例では、一方の振動子１に圧力に応
じた軸力を４えるようにしたものであるが、この振動子
を測定すべき流体中に設置し、この流体の密度や温度等
を測定するようにしてもよい。
じた軸力を４えるようにしたものであるが、この振動子
を測定すべき流体中に設置し、この流体の密度や温度等
を測定するようにしてもよい。
この鳩舎、他方の振動子２も同一流体中に設）されるが
、１温度や密度に対する係数を、第１の振動子の係数と
異なるように設計することによって、温度や密度を、外
乱の影響を受けずに測定することができる。
、１温度や密度に対する係数を、第１の振動子の係数と
異なるように設計することによって、温度や密度を、外
乱の影響を受けずに測定することができる。
以上説明したように、本発明によれば、測定、すべき物
理量以外の各種外乱の影響を、簡単な構成で除去するこ
とのできる振動式トランスデー−サが実現できる。
理量以外の各種外乱の影響を、簡単な構成で除去するこ
とのできる振動式トランスデー−サが実現できる。
第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成プロ、り図
、第２図は本発明に係る装置の具体的な構成例を示す説
明図である。 １・・・第１の振動子、２・・・第２の振動子、０８０
１・・・第１の発振回路、０８０２・・・第２の発振回
路、４・・・演算表示手段、１０・・・ケース。
、第２図は本発明に係る装置の具体的な構成例を示す説
明図である。 １・・・第１の振動子、２・・・第２の振動子、０８０
１・・・第１の発振回路、０８０２・・・第２の発振回
路、４・・・演算表示手段、１０・・・ケース。
Claims (1)
- （１） 被測定物理量が４見られる第１の振動子と、
この第１の振動子と同一雰囲気中に設置した第２の振動
子と、前記第１の振動子を含む発振回路から得られる周
波数信号ｆ１と前記第２の振動子を含む発振回路から得
られる周波数信号ｆ２とを入力し、ｆ２／ｆ１又はｔ１
／１２なる演算を含む所定の演算を行なう演算手段とを
備えた振動式トランスデー−サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028209A JPS59153130A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 振動式トランスデユ−サ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58028209A JPS59153130A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 振動式トランスデユ−サ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59153130A true JPS59153130A (ja) | 1984-09-01 |
| JPH0331207B2 JPH0331207B2 (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=12242258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58028209A Granted JPS59153130A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 振動式トランスデユ−サ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59153130A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212737A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Yokogawa Electric Corp | 力検出装置 |
| JPH0281960U (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-25 | ||
| JP2008203181A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Shinko Denshi Kk | 荷重変換用音叉振動装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5427392B2 (ja) * | 2008-10-22 | 2014-02-26 | 株式会社デジアイズ | 荷重センサ、秤 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55105143U (ja) * | 1979-01-19 | 1980-07-22 | ||
| JPS5598314A (en) * | 1979-01-19 | 1980-07-26 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Detecting device |
-
1983
- 1983-02-22 JP JP58028209A patent/JPS59153130A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55105143U (ja) * | 1979-01-19 | 1980-07-22 | ||
| JPS5598314A (en) * | 1979-01-19 | 1980-07-26 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Detecting device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61212737A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Yokogawa Electric Corp | 力検出装置 |
| JPH0281960U (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-25 | ||
| JP2008203181A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Shinko Denshi Kk | 荷重変換用音叉振動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331207B2 (ja) | 1991-05-02 |
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