JPS594269Y2 - 振動式密度計

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【考案の詳細な説明】本考案は、被測定流体中で振動する振動板の共振周波数
が被測定流体の密度に関連することを利用して密度を求
める振動式密度計に関するものである。

従来のこの種の密度計の機械的構成の一例を第１図と第
２図に示す。

第１図のものは、一端を固定したばね２の他端に振動板
１を取り付け、この振動板１を、駆動用コイル３および
変位検出用コイル４を利用して、その共振周波数で振動
させるものである。

第２図のものは、両端を固定した振動板（弾性板）１そ
のものに、駆動用圧電素子５と変位検出用圧電素子６を
取り付け、振動板１をその共振周波数で振動させるもの
である。

これら第１図および第２図の振動系は、等価的に、二次
系の振動として表わすことができる。

すなわち、共振周波数ω。

は一般に次式で示される。Ｉ＋Ｐただし、Ｍ：等価質量に：等価ばね定数Ｐ：被測定流体の密度、Ｐｐ：振動板の密度 α：密度感度第１図において、振動板１として、厚さがｈで半径がｒ
の円板を用いた場合の密度α（＝α１）は、で示される
。

密度感度αは密度計の感度そのものであり、特に気体を
測定対象とする場合は、これを大きな値にする必要があ
る。

しかし、振動板の形状の変更による密度感度αの増大と
いう方法をとると、機械的強度の低下等の新たな問題が
生じる。

本考案の目的は、振動板の形状を変えることなく、密度
感度αを増大することにある。

以下図面を用いて本考案を詳細に説明する。

第３図は本考案に係る振動式密度計の機械的部分の一実
施例を示す構成国である（第１図と同一部分には同一符
号を付す）。

この振動計と第１図の振動計との相違点は、振動板１の
振動方向に開口部７１．７２が位置するように、振動板
１の周囲に音響管７を配置したところにある。

この音響管７を設けたことによる効果を、振動板１とし
て上記円板を用い、音響管７として円筒を用いた場合を
例にとって、説明する。

まず、振動板１が音響管７内の流体を移動させるときの
インピーダンスＺｉは、次式で示される。

ｚｉ＝ｊＡｐｃｔｓｙｎｋｌ
（ｓ）ただし、で示される。

通常、ｔａｎｋｌ″＝ｉｋｌとおけるから、この関係を
（３）式に代入することにより、音速Ｃ（温度により変
化する）の影響を受けないことを示すＺｉに関する式が
得られ、さらにこの式を（４）式に代入し整理すること
により次式が得られる。

共振周波数ω。

すなわちωであるから、（５）式より、 ω０においては、Ｚ＝０が導びかれる。

この式に端末の効果を考慮すると、ω。

は次のようになる。この（７）式と（１）式とを対比す
るとわがるように、本考案装置の密度感度α２は、となる。

したがって、音響管７を付加することにより、密度感度
を、ｌ／ｈだけ増加することができる。

第４図は本考案装置の機械的部分の他の実施例を示す構
成図である。

（第２図と同一部分には同一符号を付す）。

このものは、第２図に示した装置に対比したもので、振
動板１と音響管７とを一体に構成したものである。

この装置においても、第３図装置と同様に、密度感度が
増加する。

なお、上記の説明においては、振動板の駆動をコイル（
電磁力）や圧電素子でもって行うものを示したが、静電
力等であっても良い。

以上説明したように、本考案によれば、密度感度の大き
い（すなわち高感度の）振動計を実現することができる
。

しかも、この振動計は温度変化の影響を受けにくいもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ従来の振動式密度計の機械的
構成を示す構成図、第３図、第４図はそれぞれ本考案に
係る振動式密度計の機械的構成を示す構成図である。

【実用新案登録請求の範囲】

被測定流体中で振動する振動板の共振周波数が被測定流
体の密度に関連することを利用した振動式密度計におい
て、振動板の振動方向に開口部が位置するように、振動
板の周囲に音響管を配置したことを特徴とする振動式密
度計。