JPS6067839A - 円筒振動式密度計 - Google Patents
円筒振動式密度計Info
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- JPS6067839A JPS6067839A JP17587583A JP17587583A JPS6067839A JP S6067839 A JPS6067839 A JP S6067839A JP 17587583 A JP17587583 A JP 17587583A JP 17587583 A JP17587583 A JP 17587583A JP S6067839 A JPS6067839 A JP S6067839A
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- Japan
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- signal
- frequency
- measured
- density
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/002—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、円筒状振動子を用いた密度計に関するもので
ある。更に詳しくは、本発明は、薄肉円筒状の振動子の
共振周波数が内部の測定流体の密度によって変ることを
利用した密度計に関するものである。
ある。更に詳しくは、本発明は、薄肉円筒状の振動子の
共振周波数が内部の測定流体の密度によって変ることを
利用した密度計に関するものである。
第１図は、この種の密度計の一例を示す構成ブロック図
である。図において、１は薄肉円筒状の振動子、２はこ
の振動子全励振させる励振手段、３は振動子の振動を検
出する検出手段、４は検出手段３からの信号を入力し、
励振手段２に出力信号を与える発振器である。この発振
器４は、振動子１全含んで自励振回路全形成しておシ、
出力端子５から振動子１の共振周波数（振動子１内の流
体密度に対応）信号を得ることができる。
である。図において、１は薄肉円筒状の振動子、２はこ
の振動子全励振させる励振手段、３は振動子の振動を検
出する検出手段、４は検出手段３からの信号を入力し、
励振手段２に出力信号を与える発振器である。この発振
器４は、振動子１全含んで自励振回路全形成しておシ、
出力端子５から振動子１の共振周波数（振動子１内の流
体密度に対応）信号を得ることができる。
ところで、このような構成の円筒振動式密度計において
は、共振周波数は流体粘度の影響を受けるので、精度の
高い密度測定２行なうためには、流体粘度による影響を
補正するための工夫が必要となる。
は、共振周波数は流体粘度の影響を受けるので、精度の
高い密度測定２行なうためには、流体粘度による影響を
補正するための工夫が必要となる。
従来、この流体粘度の影響を補正する手法として、円筒
状振動子のＱの低下を捕えて補正するものが提案され゛
ている（特願昭５６−７０４０７号）。
状振動子のＱの低下を捕えて補正するものが提案され゛
ている（特願昭５６−７０４０７号）。
この場合、Ｑの低下はすべて粘性抵抗によるものとして
おり、音響放射によるＱの低下が考慮されていない。こ
のため、同じ密度および粘度であっても放射インピーダ
ンスの異なる流体中で密度を測定した場合、測定誤差が
出て、各種の流体密度を高精度で測定することはできな
い。
おり、音響放射によるＱの低下が考慮されていない。こ
のため、同じ密度および粘度であっても放射インピーダ
ンスの異なる流体中で密度を測定した場合、測定誤差が
出て、各種の流体密度を高精度で測定することはできな
い。
ここにおいて、本発明は、被測定流体の粘度及び放射イ
ンピーダンスの影響全ともに除去し５、各種の流体につ
いて高精度で密度測定全行なうことのできる円筒振動式
の密度計を実現しようとするものである。
ンピーダンスの影響全ともに除去し５、各種の流体につ
いて高精度で密度測定全行なうことのできる円筒振動式
の密度計を実現しようとするものである。
本発明に係る装置は、円筒振動子の共振周波数を検出す
る手段と、被測定流体の音速を検出する手段とを設け、
共振周波数、音速及び自励発振器を構成するアンプの利
得に関連した信号を利用して所定の演算を行ない密度信
号を得る点に特徴がある。
る手段と、被測定流体の音速を検出する手段とを設け、
共振周波数、音速及び自励発振器を構成するアンプの利
得に関連した信号を利用して所定の演算を行ない密度信
号を得る点に特徴がある。
第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図
である。円筒状振動子１、これを励振させる励振手段２
、振動検出手段３、発振回路４の接続構成は第１図のも
のと同様で、発振回路４の出力端５に、円筒状振動子１
の共振周波数信号ｆｓが得られる。また、発振回路４′
ｌｆ−構成するアンプとして、ここでは自動利得制御ア
ンプを用いたもので、この場合、振動検出手段３からの
出力信号Ｇは、アンプの利得に関連した信号となってい
る。
である。円筒状振動子１、これを励振させる励振手段２
、振動検出手段３、発振回路４の接続構成は第１図のも
のと同様で、発振回路４の出力端５に、円筒状振動子１
の共振周波数信号ｆｓが得られる。また、発振回路４′
ｌｆ−構成するアンプとして、ここでは自動利得制御ア
ンプを用いたもので、この場合、振動検出手段３からの
出力信号Ｇは、アンプの利得に関連した信号となってい
る。
６は円筒状振動子１に連結して構成された部屋で、この
中には被測定流体が満たされる。なお、この部屋内の被
測定流体は、孔１１から流出する。
中には被測定流体が満たされる。なお、この部屋内の被
測定流体は、孔１１から流出する。
部屋６のひとつの壁６０は、ダイヤフラムで構成され、
ここには圧電素子のような励振手段６１が取付けである
。６２は励振手段６１の駆動源で、可変周波発振器が使
用されている。６３は励振手段６１からの信号（駆動源
６２からの周波数信号）を入力し、励振手段６１が取付
けられているダイヤフラム６１の共振点（この共振点は
、部屋６内の流体の共振点に対応）に駆動源６２の発振
周波数が追従するように、すなわち、励振手段６１の入
力インピーダンスが最小になるように駆動源６２を制御
し、共振点における発振周波数ｆｇｗから被測定流体中
における音速ｖ’６測定する回路である。
ここには圧電素子のような励振手段６１が取付けである
。６２は励振手段６１の駆動源で、可変周波発振器が使
用されている。６３は励振手段６１からの信号（駆動源
６２からの周波数信号）を入力し、励振手段６１が取付
けられているダイヤフラム６１の共振点（この共振点は
、部屋６内の流体の共振点に対応）に駆動源６２の発振
周波数が追従するように、すなわち、励振手段６１の入
力インピーダンスが最小になるように駆動源６２を制御
し、共振点における発振周波数ｆｇｗから被測定流体中
における音速ｖ’６測定する回路である。
７は発振回路４から出力される共振周波数信号ｆｓ、振
動検出手段３から得られるアンプの利得に関連した信号
Ｇ、音速測定回路６３からの音速信号ｖ’４それぞれ入
力し、所定の演算を行なって被測定流体の密度を演算す
る演算回路、８はこの演算結果を表示する表示器である
。
動検出手段３から得られるアンプの利得に関連した信号
Ｇ、音速測定回路６３からの音速信号ｖ’４それぞれ入
力し、所定の演算を行なって被測定流体の密度を演算す
る演算回路、８はこの演算結果を表示する表示器である
。
このように構成した装置の動作を次に説明する。
第３図は、円筒状振動子１を被測定流体中に設置したと
きの等節回路である。この等節回路において、Ｒ，Ｌ、
Ｃは振動子１自体の定数、Ｌは被Ｏ００ 測定流体の密度による慣性負荷、Ｌ′は被測定流体の粘
度による慣性負荷、Ｒは被測定流体の粘性抵抗、Ｒａ
は音響放射による抵抗をそれぞれ示している。この等節
回路から明らがなように、被測定流体中で円筒状振動子
１が振動する場合、被測定流体の粘性抵抗Ｒと音響放射
による抵抗Ｒａとによって、振動エネルギーが流体にう
はわれる。
きの等節回路である。この等節回路において、Ｒ，Ｌ、
Ｃは振動子１自体の定数、Ｌは被Ｏ００ 測定流体の密度による慣性負荷、Ｌ′は被測定流体の粘
度による慣性負荷、Ｒは被測定流体の粘性抵抗、Ｒａ
は音響放射による抵抗をそれぞれ示している。この等節
回路から明らがなように、被測定流体中で円筒状振動子
１が振動する場合、被測定流体の粘性抵抗Ｒと音響放射
による抵抗Ｒａとによって、振動エネルギーが流体にう
はわれる。
いま、円筒状振動子１の振動によって発生する波を球面
波で近似すれば、円筒状振動子１の放射インピーダンス
ゑ は（１）式で示すことができる。
波で近似すれば、円筒状振動子１の放射インピーダンス
ゑ は（１）式で示すことができる。
ただし、ρ：被測定流体の密度
Ｖ：被測定流体中の音速
に：波定数
ａ：円筒状振動子の半径
（１）式において、ｋ−ａ ＝ −＜＜ １ とすれば
、Ｒｅ（Ｚ）＝ρ・Ｖ（ｋ−ａ）２ 二Ａ、ψ ・・・曲・・（２） となる。
、Ｒｅ（Ｚ）＝ρ・Ｖ（ｋ−ａ）２ 二Ａ、ψ ・・・曲・・（２） となる。
ただし、λ、波長
ｄ：円筒状振動子の直径
Ａ：定数
ｆ：振動周波数
一方、円筒状振動子１を含む自励発振回路において、振
動子１を真空中に設置したときのアンプの利得’１ｊＨ
Ｇ。、被測定流体中に設置したときのアンプの利得をＧ
とすれば、第３図に示す等何回路から、（３）〜（５）
式が成立し、（６）式が得られる。
動子１を真空中に設置したときのアンプの利得’１ｊＨ
Ｇ。、被測定流体中に設置したときのアンプの利得をＧ
とすれば、第３図に示す等何回路から、（３）〜（５）
式が成立し、（６）式が得られる。
Ｒ＝七（計−Ｌ）−Ｋ・千＝ωＬ′ ・・・（４）・・
・・・・（５） ・・・・・・（６） ただし、Ｑｏは振動子全真空中に設置したときのＱ ω。は２πｆｏで表わされ、ここでｆｏは振動子を真空
中に設置したときの 共振周波数 に、 Ａ、 Ｂ、 Ｃはいずれも定数 （６）式の右辺において、第１項目は密度を示す原理式
であり、第２項目は粘度による補正項、第３項目は音響
放射による補正項である。
・・・・（５） ・・・・・・（６） ただし、Ｑｏは振動子全真空中に設置したときのＱ ω。は２πｆｏで表わされ、ここでｆｏは振動子を真空
中に設置したときの 共振周波数 に、 Ａ、 Ｂ、 Ｃはいずれも定数 （６）式の右辺において、第１項目は密度を示す原理式
であり、第２項目は粘度による補正項、第３項目は音響
放射による補正項である。
第２図において、励振手段６１が振動すると、ダイヤフ
ラムで構成された壁６０が振動し、円筒状振動子１内に
縦波を発生させる。ここで励振手段６１に印加する駆動
信号の周波数を変化でせていくと、円筒内に定在波が発
生するおる周波数ｆａｗが存在する。定在波は、音響的
な共振現象であって、励振手段６１から見たインピーダ
ンスは定在波発生時（共振時）に最小となる。音速測定
回路６３は、駆動源６２の周波数をこの共振点に追従す
るように制御し、この共振点における周波数ｆｓｗは、
流体中の音速に対応するもので、１８ｗから流体中での
音速ｖ’６求める。
ラムで構成された壁６０が振動し、円筒状振動子１内に
縦波を発生させる。ここで励振手段６１に印加する駆動
信号の周波数を変化でせていくと、円筒内に定在波が発
生するおる周波数ｆａｗが存在する。定在波は、音響的
な共振現象であって、励振手段６１から見たインピーダ
ンスは定在波発生時（共振時）に最小となる。音速測定
回路６３は、駆動源６２の周波数をこの共振点に追従す
るように制御し、この共振点における周波数ｆｓｗは、
流体中の音速に対応するもので、１８ｗから流体中での
音速ｖ’６求める。
演算回路７は、音速測定回路６３からの音速信号Ｖ、励
振手段３からのアンプの利得に関連した信号Ｇ及び自励
発振回路からの共振周波数ｆｓ ’ｌ（入カレ、（６）
式で示すような所定の演算を行なうことによって、被測
定流体の密度ｐ’ｆｔ−被測定流体の粘度、放射インピ
ーダンス（音速）の影響を除外した形でめる。
振手段３からのアンプの利得に関連した信号Ｇ及び自励
発振回路からの共振周波数ｆｓ ’ｌ（入カレ、（６）
式で示すような所定の演算を行なうことによって、被測
定流体の密度ｐ’ｆｔ−被測定流体の粘度、放射インピ
ーダンス（音速）の影響を除外した形でめる。
なお、演算回路７は、記憶手段を含むマイクロプロセッ
サ等で構成され、記憶手段には予じめ、円筒状振動子１
を真空中に設置して、（６）式の演算に必要なω、請求
め、これを記憶させておく０ ０ ものとする。
サ等で構成され、記憶手段には予じめ、円筒状振動子１
を真空中に設置して、（６）式の演算に必要なω、請求
め、これを記憶させておく０ ０ ものとする。
第４図及び第５図は本発明の他の実施例を示す構成ブロ
ック図である。
ック図である。
第４図に示す実施例においては、円筒状振動子１の励振
手段２及び振動検出手段３を利用して、音速Ｖを測定す
るようにしたものである。すなわち、スイッチ６５を接
点ａ側に接続した状態で、共振周波数ｆｓ とアンプの
利得Ｇに関連した信号を得、スイッチ６５を接点す側に
接続した状態で、パルス発生器６４からのパルスを励振
手段２に加え、ここから出た音波が振動検出手段３に到
達するまでの時間を音速測定回路６３で測定し音速Ｖを
めるようにしている。
手段２及び振動検出手段３を利用して、音速Ｖを測定す
るようにしたものである。すなわち、スイッチ６５を接
点ａ側に接続した状態で、共振周波数ｆｓ とアンプの
利得Ｇに関連した信号を得、スイッチ６５を接点す側に
接続した状態で、パルス発生器６４からのパルスを励振
手段２に加え、ここから出た音波が振動検出手段３に到
達するまでの時間を音速測定回路６３で測定し音速Ｖを
めるようにしている。
第５図の実施例においては、公知の音速検出手段６′ｆ
：被測定流体中に設置し、ここから音速信号ｖｌ得るよ
うにしたものである。
：被測定流体中に設置し、ここから音速信号ｖｌ得るよ
うにしたものである。
演算回路７の動作は、第４図、第５図いずれも第２図の
ものと同様である。
ものと同様である。
なお、上記の各実施例では、自励発振回路に自動利得制
御アンプを含んで構成することを前提としたもので、そ
れ故に振動検出手段３からの信号Ｇをアンプの利得に対
応した信号として得るものであるが、自動利得制御アン
プを使用しない場合は、利得測定の為の回路手段を別に
設ける必要がある。
御アンプを含んで構成することを前提としたもので、そ
れ故に振動検出手段３からの信号Ｇをアンプの利得に対
応した信号として得るものであるが、自動利得制御アン
プを使用しない場合は、利得測定の為の回路手段を別に
設ける必要がある。
以上説明したように、本発明によれば、被測定流体の粘
度及び放射インピーダンス（音速に対応）の影響を除去
することができるので、各種の流体について高精度で密
度測定を行なりことができる。
度及び放射インピーダンス（音速に対応）の影響を除去
することができるので、各種の流体について高精度で密
度測定を行なりことができる。
第１図は公知の円筒振動式密度計の一例を示す構成ブロ
ック図、第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブ
ロック図、第３図は円筒状振動子を被測定流体中に設置
したときの等価回路、第４図及び第５図は本発明の他の
実施例を示す構成ブロック図である。
ック図、第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブ
ロック図、第３図は円筒状振動子を被測定流体中に設置
したときの等価回路、第４図及び第５図は本発明の他の
実施例を示す構成ブロック図である。
Claims (1)
- （１） 円筒状振動子の共振周波数が当該円筒状振動子
周囲の流体密度によって変化すること全利用した密度計
において、 前記円筒状振動子及びアンプ金倉んで構成され円筒状振
動子の共振周波数（ｆ ｓ）に関連した信号を出力する
自励発振回路と、前記円筒状振動子周囲の流体中での音
速（Ｖ）’ｅ検出する手段と、前記自励発振回路に含ま
れるアンプの利得（Ｇ）に関連した信号を得る回路手段
と、前記共振周波数（ｆｓ）に関連した信号と音速（ｖ
）に関連した信号とアンプの利得（Ｇ）に関連した信号
とをそれぞれ入力し所定の演算を行なって流体の粘度と
放射インピーダンスによる影響全除去した密度信号を得
る演算回路と金設けたことを特徴とする円筒振動式密度
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17587583A JPS6067839A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 円筒振動式密度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17587583A JPS6067839A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 円筒振動式密度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6067839A true JPS6067839A (ja) | 1985-04-18 |
Family
ID=16003732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17587583A Pending JPS6067839A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 円筒振動式密度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6067839A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006133323A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Bioscale, Inc. | Methods and apparatus for determining properties of a fluid |
| CN110068387A (zh) * | 2018-01-24 | 2019-07-30 | 安东帕有限责任公司 | 确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法 |
| WO2023030755A1 (de) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Vibronischer multisensor |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17587583A patent/JPS6067839A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006133323A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Bioscale, Inc. | Methods and apparatus for determining properties of a fluid |
| US7263874B2 (en) | 2005-06-08 | 2007-09-04 | Bioscale, Inc. | Methods and apparatus for determining properties of a fluid |
| US7353695B2 (en) | 2005-06-08 | 2008-04-08 | Bioscale, Inc. | Methods and apparatus for determining properties of a fluid |
| CN110068387A (zh) * | 2018-01-24 | 2019-07-30 | 安东帕有限责任公司 | 确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法 |
| EP3517946A1 (de) * | 2018-01-24 | 2019-07-31 | Anton Paar GmbH | Verfahren zur ermittlung eines korrigierten werts für die viskositätsabhängige schallgeschwindigkeit in einem zu untersuchenden fluid |
| JP2019128356A (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | アントン パール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡｎｔｏｎ Ｐａａｒ ＧｍｂＨ | 被検流体中の粘度依存性の音響速度に対する補正値を決定するための方法 |
| CN110068387B (zh) * | 2018-01-24 | 2023-02-17 | 安东帕有限责任公司 | 确定待检查的液体中的取决于粘性的声速的修正值的方法 |
| WO2023030755A1 (de) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Vibronischer multisensor |
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