JPS5928342Y2 - 力検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、応力を検出する力検出器に関するものである
。

更に詳述すれば、応力を検出して電気信号に変換する力
検出器に関するものである。

力を検出するものとして、振動計、渦流量計、圧力計、
差圧計、ロードセル（はかり）等がある。

本考案はこれらのセンサに用いて好適な力検出器に関す
るものである。

本考案の目的は、簡単な構成により、外乱力によるノイ
ズをきわめて小さくできて、Ｓ／Ｎ比を改善でき、耐震
性の秀れ、堅牢な力検出器を提供するにある。

以下、本考案装置の力検出器を渦流量計のセンサに用い
た具体例について説明する。

第１図は、本考案の一実施例の構成説明図である。

図において、１は円筒状の管体、１１は管体１に直角に
設けられた円筒状のノズルである。

２はノズル１１を通して、管体１に直角に挿入された柱
状の受力体で、一端は、ねじ３により管体１に支持され
、他端はフランジ部２１において、ノズル１１にねし又
は溶接により固定されている。

２２は受力体１のフランジ部２１側に設けられた凹部で
ある。

４は凹部２２に設けられた円板状の応力検出部で、その
中心軸は受力体の中心軸と一致する。

応力検出部４は、この場合は第２図に示すく、円板状の
素子本体４１と電極４２，４３．４４よりなる。

電極４２は薄円板状をなし、素子本体４１の一面側に設
けられている。

一方、電極４３．４４は、はぼ弓形をなし、素子本体４
１の他面側に素子本体４１の中心を挾んで、対称形に設
けられている。

素子本体４１は、この場合は、圧電素子が使用されてい
る。

而して、応力検出部４は、後に詳述する如く、外乱力Ｐ
によって、受力体２に生ずる応力が零となる位置Ａを含
み、位置Ａの両側の正と負のそれぞれの応力の積分値が
等しくなるような位置に配置されている。

５は絶縁材よりなり、応力検出部４を凹部２２内に受力
体２より絶縁して封着する封着体で、この場合は、ガラ
ス材が用いられている。

以上の構成において、管体１内に測定流体が流れると受
力体２にはカルマン渦により第１図に示す矢印のような
交番力りが作用する。

この交番力りは封着体５を介して応力検出部４に伝達さ
れる。

この場合、受力体２には、第１図に示す如く、受力体２
の中心軸をはさんで逆方向の応力変化が発生する。

而して、応力検出部４の電極４２−電極４３゜電極４２
−電極間間にはこの応力変化に対応した電気信号（たと
えば電圧の変化）が生ずる。

この変化の回数を検出することにより渦発生周波数が検
出できる。

而して、電極４２−電極４３．電極４２−電極４４間の
電気出力を差動的に処理すれば、２倍の電気出力を得る
ことができる。

一方、管路を伝播してくる振動ノイズ、たとえば゛、ポ
ンプ、コンプレッサー、ダンパーの開閉等による振動ノ
イズの影響により、管路全体が振れる。

この振動によって、受力体２には前述交番力りが作用す
る方向に受力体２の質量分布に基ずく交番の曲げモーメ
ン）Ｍαが作用する。

この交番の曲げモーメントＭαにより受力体２に生ずる
応力は応力検出部４においてノイズとして検出される。

第３図は、この曲げモーメントＭαを示したもので、Ｍ
ｖは渦発生によって生じた交番の曲げモーメントである
。

従来例としては、曲げモーメントＭαが零となる位置Ａ
の位置に応力検出部が配置されたものがある。

しかし、このようなものにおいては、応力検出部は厚み
を有しているので、可能なかぎり薄くしても、厚みを零
にすることはできず、また、応力検出部の中心を位置Ａ
に完全に合致させることは困難で外部振動ノイズをどう
しても検出してしまう。

この場合、外部振動ノイズによる応力が零となる個所Ａ
においては、測定信号の応力は小さく、応力検出部の位
置がずれると、測定信号のＳ／Ｎ比が悪くなる。

Ｓ／Ｎ比が悪いと、小さな信号を検出するのは困難とな
るので、測定可能領域が限定されることになる。

本考案においては、応力検出部４を曲げモーメン）Ｍが
零となる位置Ａを含み、位置Ａの両側の正と負のそれぞ
れの積分値が等しくなる範囲にわたって位置するように
して、従来例のごとく、応力検出部を薄くするのとは逆
に、厚く、あるいは、長くした。

この結果、外部振動ノイズによるモーメントＭαによっ
て、応力検出部４の半分にはプラスの応力を検出し、他
方の半分にはマイナスの応力を検出するが、応力検出部
４内で相互に打消し合い、外部振動ノイズによる信号出
力を発生しない。

一方、計測対象たる、渦発生によるモーメントＭｖの分
布は、第３図に示すごとく、応力検出部４の配置位置全
体にわたって、同一符号となり、その対応する応力の積
分値に相当する信号出力が得られる。

したがって、信号出力として大きなものが得られ、Ｓ／
Ｎ比の良好な信号出力を得ることができる。

また、応力検出部４の中心が位置Ａよりずれた場合にも
、測定信号成分は積分したものが得られ、ノイズ成分の
増加する割合は小さいので、Ｓ／Ｎ比の良好な信号出力
を得ることができる。

第４図は本考案の他の実施例の構成説明図である。

本実施例においては、応力検出部４を２個用い、図示の
如く、外部振動ノイズによるモーメン）Ｍαが零の位置
Ａの両側に、それぞれ配置されたものである。

而して、それぞれの応力検出部４′、４“の外部振動ノ
イズによる成分の積分値は丁度等しくなるように配置さ
れている。

本実施例においては、測定信号成分の大きなものが得れ
、Ｓ／Ｎ比が向上される。

また、応力検出部４の効率の良い使用ができる。

なお、前述の実施例においては、受力体２は管体１に一
端固定で、他端が支持のものについて説明したが、これ
に限ることはなく、両端固定９両端支持のものでもよい
。

゛また、上述の実施例においては、渦流量計に実
施せる場合について説明したが、たとえば、外乱振動の
激しい車載あるいは船舶の機関室の圧力計等の力検出器
に実施しても有効であることは勿論でる。

以上説明したように、本考案によれば、簡単な構成によ
り、外乱力によるノイズをきわめて小さくできて、Ｓ／
Ｎ比を改善でき、耐震性の秀れ、堅牢な力検出器を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例の構成説明図、第２図は第１
図の一部詳細図、第３図は第１図の動作説明図、第４図
は本考案の他の実施例の構成説明図、第５図は第４図の
動作説明図である。 １・・・・・・管体、１１・・・・・・ノズル、２・・
・・・・受力体、２１・・・・・・フランジ部、２２・
・・・・・凹部、３・・・・・・ねじ、４・・・・・・
応力検出部、４１・・・・・・素子本体、４２，４３．
４４・・・・・・電極、５・・・・・・封着体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が固定され他端が固定又は支持され外乱力と被測定
   力とによりその内部に生ずる応力が異なるように構成さ
   れた受力体と、外乱力にもとすき前記受力体に生ずる応
   力が零となる位置の両側の正と負のそれぞれの応力の積
   分値が等しくなる位置範囲に配設され所要の大きさから
   なる少くとも１ケの応力検出部とを具備してなる力検出
   器。