JPS6118448Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6118448Y2 JPS6118448Y2 JP13271078U JP13271078U JPS6118448Y2 JP S6118448 Y2 JPS6118448 Y2 JP S6118448Y2 JP 13271078 U JP13271078 U JP 13271078U JP 13271078 U JP13271078 U JP 13271078U JP S6118448 Y2 JPS6118448 Y2 JP S6118448Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating
- section
- circuit
- input
- vibrator
- 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.)
- Expired
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、振動子、駆動用圧電素子および検出
用圧電素子で成る振動部と、前記振動子を固有振
動数で振動させるための振動部とを有し、振動子
の振動数変化を利用して物理量（たとえば液体の
密度）を測定する振動式トランスジユーサ（たと
えば振動式密度計）に関するものである。
用圧電素子で成る振動部と、前記振動子を固有振
動数で振動させるための振動部とを有し、振動子
の振動数変化を利用して物理量（たとえば液体の
密度）を測定する振動式トランスジユーサ（たと
えば振動式密度計）に関するものである。
従来、振動子の振動数変化を利用して物理量
（密度）を測定するものとして、特公昭51−16794
号〓流体密度の測定装置〓が知られている。この
装置の手段は、２つのコイルを用い電磁力の吸
引・反発を利用して振動を発生させ、それを検出
するものである。しかし、電磁力を利用した手段
によると、装置の構成が複雑になり、大きな形状
とならざるを得ない。
（密度）を測定するものとして、特公昭51−16794
号〓流体密度の測定装置〓が知られている。この
装置の手段は、２つのコイルを用い電磁力の吸
引・反発を利用して振動を発生させ、それを検出
するものである。しかし、電磁力を利用した手段
によると、装置の構成が複雑になり、大きな形状
とならざるを得ない。
本考案の目的は、振動部の構成を簡単にするこ
とにより全体として小形の振動式トランスジユー
サで特性のすぐれたものを提供することにある。
とにより全体として小形の振動式トランスジユー
サで特性のすぐれたものを提供することにある。
以下図面を用いて、本考案を詳細に説明する。
まず、第１図に本考案装置の振動部の機械的構
成の一例を示す。図において、１１は振動子、１
２は振動子１１に取り付けられた駆動用圧電素
子、１３は駆動用圧電素子１２による振動子１１
の振動を検出するため対向配置された検出用圧電
素子である。この振動子の駆動用圧電素子１２に
励振部の出力信号が与えられ、検出用圧電素子１
３の出力信号が励振部の入力信号となる。
成の一例を示す。図において、１１は振動子、１
２は振動子１１に取り付けられた駆動用圧電素
子、１３は駆動用圧電素子１２による振動子１１
の振動を検出するため対向配置された検出用圧電
素子である。この振動子の駆動用圧電素子１２に
励振部の出力信号が与えられ、検出用圧電素子１
３の出力信号が励振部の入力信号となる。
第２図は本考案に係る振動式トランスジユーサ
の一実施例を示す構成図である。図において、１
は振動部、２は励振部である。振動部１の等価回
路は、入力側等価容量Ci、出力側等価容量Co、
インダクタンスLm、容量Cm、抵抗Ｒ、および
インバータINから成つている。インダクタンス
Lm、容量Cmおよび抵抗Ｒは直列接続され、
LCR回路を形成している。振動子１１の固有振
動数ωｏは、ωp＝√（ただし、Ｋ：等価
ばね定数、Ｍ：等価質量）で示され、インダクタ
ンスLm、容量Cmを用いれば、ωp＝√１
（Lm・Cm）で示される。インバータINは圧電素
子１２，１３が対向配置され極性が逆になつてて
いることを意味する。
の一実施例を示す構成図である。図において、１
は振動部、２は励振部である。振動部１の等価回
路は、入力側等価容量Ci、出力側等価容量Co、
インダクタンスLm、容量Cm、抵抗Ｒ、および
インバータINから成つている。インダクタンス
Lm、容量Cmおよび抵抗Ｒは直列接続され、
LCR回路を形成している。振動子１１の固有振
動数ωｏは、ωp＝√（ただし、Ｋ：等価
ばね定数、Ｍ：等価質量）で示され、インダクタ
ンスLm、容量Cmを用いれば、ωp＝√１
（Lm・Cm）で示される。インバータINは圧電素
子１２，１３が対向配置され極性が逆になつてて
いることを意味する。
励振部２は、振動部１の出力信号を受けるバツ
フアアンプBF（入出力信号の位相差はない）
と、時定数T1なる積分回路と、入出力信号間に
位相差が生じないAGC（自動利得制御）回路
AT、出力抵抗RRとから構成されている。ここ
で、バツフアアンプBFは演算増幅器Ａ１および
抵抗Ｒ１，Ｒ２から成り、積分回路ITは演算増
幅器Ａ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４およびコンデンサＣ１
から成る。また、AGC回路ATは、演算増幅器Ａ
３、抵抗Ｒ５〜Ｒ８、ダイオードＤ１、ゼナーダ
イオードＤ２、コンデンサＣ２およびFETQから
成る。上記のバツフアアンプBF、積分回路ITお
よびAGC回路ATは、一般に知られているもので
あるので、個々の作動説明は省略する。振動部１
に接続された抵抗RRは、振動部１の入力側等価
容量Ciと時定数T2なる時定数回路TCを構成する
ことになる。
フアアンプBF（入出力信号の位相差はない）
と、時定数T1なる積分回路と、入出力信号間に
位相差が生じないAGC（自動利得制御）回路
AT、出力抵抗RRとから構成されている。ここ
で、バツフアアンプBFは演算増幅器Ａ１および
抵抗Ｒ１，Ｒ２から成り、積分回路ITは演算増
幅器Ａ２、抵抗Ｒ３，Ｒ４およびコンデンサＣ１
から成る。また、AGC回路ATは、演算増幅器Ａ
３、抵抗Ｒ５〜Ｒ８、ダイオードＤ１、ゼナーダ
イオードＤ２、コンデンサＣ２およびFETQから
成る。上記のバツフアアンプBF、積分回路ITお
よびAGC回路ATは、一般に知られているもので
あるので、個々の作動説明は省略する。振動部１
に接続された抵抗RRは、振動部１の入力側等価
容量Ciと時定数T2なる時定数回路TCを構成する
ことになる。
ここで、振動部１と励振部２からなる全体の構
成に着目すると、振動子１１を持続的に発振させ
るためには、振動子１と励振部２からなる第２図
のループにおいて、信号が一巡した時の位相差が
０となる必要がある。
成に着目すると、振動子１１を持続的に発振させ
るためには、振動子１と励振部２からなる第２図
のループにおいて、信号が一巡した時の位相差が
０となる必要がある。
まず、振動部１における信号の位相遅れを考察
すると、インダクタンスLm、Coおよび抵抗Ｒで
なる分圧回路で位相が90゜遅れる。そして、イン
バータINで位相が180゜遅れるので、全体として
の270゜遅れることになる。
すると、インダクタンスLm、Coおよび抵抗Ｒで
なる分圧回路で位相が90゜遅れる。そして、イン
バータINで位相が180゜遅れるので、全体として
の270゜遅れることになる。
従つて、励振部２において位相が90゜遅れるよ
うに構成すれば、第２図のループは360゜位相が
遅れることになり、等価的に位相差が０と見なす
ことができ、振動子１１の発振条件を満たすこと
ができる。ここで、励振部２（正確には、抵抗
RRと振動部１の容量Ciによる位相遅れも含む）
において、位相遅れが90゜となる条件を求める。
うに構成すれば、第２図のループは360゜位相が
遅れることになり、等価的に位相差が０と見なす
ことができ、振動子１１の発振条件を満たすこと
ができる。ここで、励振部２（正確には、抵抗
RRと振動部１の容量Ciによる位相遅れも含む）
において、位相遅れが90゜となる条件を求める。
バツフアアンプBF部とAGC回路ATとは、上
述したように位相遅れはない。従つて、積分回路
ITと、抵抗RR・容量Ciにおける位相遅れが90゜
となれば良い。この場合、積分回路ITの時定数
はT1であり、抵抗PR・容量の時定数はT2である
から、それぞれの伝達関数は、１／１＋Ｔ１Ｓと１／１
＋Ｔ２Ｓ で表わすことができる。ここで演算子Ｓはｊωで
ある。従つて、励振部２の伝達関数をＧとすれ
ば、 Ｇ＝１／（１＋Ｔ１Ｓ）（１＋Ｔ２Ｓ） (1) となる。そして、(1)式のＳをｊωに戻し、更に実
数部と、虚数部に分けて書き直せば Ｇ＝Ｋ・｛（１−T1T2ω２）−（T1＋T2）ｊω｝ (2) となる。Ｋは定数。
述したように位相遅れはない。従つて、積分回路
ITと、抵抗RR・容量Ciにおける位相遅れが90゜
となれば良い。この場合、積分回路ITの時定数
はT1であり、抵抗PR・容量の時定数はT2である
から、それぞれの伝達関数は、１／１＋Ｔ１Ｓと１／１
＋Ｔ２Ｓ で表わすことができる。ここで演算子Ｓはｊωで
ある。従つて、励振部２の伝達関数をＧとすれ
ば、 Ｇ＝１／（１＋Ｔ１Ｓ）（１＋Ｔ２Ｓ） (1) となる。そして、(1)式のＳをｊωに戻し、更に実
数部と、虚数部に分けて書き直せば Ｇ＝Ｋ・｛（１−T1T2ω２）−（T1＋T2）ｊω｝ (2) となる。Ｋは定数。
ここで、Ｇが90゜の位相遅れとなるには、実数
部が０であればよいから、T1T2ωo2≒１となる
ように本考案の装置においては、積分回路ITと
抵抗RRが構成されている。したがつて、閉回路
全体として、正帰還となり、閉回路の総合電力利
得が１のところで安定発振し、振動子１１は固有
振動数で振動する。この実施例で、振動部１の入
力側等価容量の温度係数を打消するように出力抵
抗RRの温度係数を選ぶことにより、温度変化に
よる動作点の変化を少くすることができる。
部が０であればよいから、T1T2ωo2≒１となる
ように本考案の装置においては、積分回路ITと
抵抗RRが構成されている。したがつて、閉回路
全体として、正帰還となり、閉回路の総合電力利
得が１のところで安定発振し、振動子１１は固有
振動数で振動する。この実施例で、振動部１の入
力側等価容量の温度係数を打消するように出力抵
抗RRの温度係数を選ぶことにより、温度変化に
よる動作点の変化を少くすることができる。
なお、第２図内の振動部１の等価回路としてイ
ンバータINを入れたものを示したが、圧電素子
１３の接着箇所や出力信号の取出し方法によつて
は、等価回路がインバータINのないものとなる
ことがある。この場合は、インバータを別に設け
る必要がある。
ンバータINを入れたものを示したが、圧電素子
１３の接着箇所や出力信号の取出し方法によつて
は、等価回路がインバータINのないものとなる
ことがある。この場合は、インバータを別に設け
る必要がある。
以上のような本考案装置は次のような長所を有
する。(i)高次のバンドパスフイルタやPLLを用い
ない簡単な回路構成にもかかわらず位相の変化が
少い。たとえば、10％の周波数変化に対してω
p・T1＝10とすれば△θ＝1.2゜である。
する。(i)高次のバンドパスフイルタやPLLを用い
ない簡単な回路構成にもかかわらず位相の変化が
少い。たとえば、10％の周波数変化に対してω
p・T1＝10とすれば△θ＝1.2゜である。
これを説明すると、本考案における装置の位相
特性は、前記(2)式で表わされるから、今、複素平
面上で考えた場合、位相変化△θは △θ＝tan-1１−Ｔ１Ｔ２ω２／（Ｔ１＋Ｔ２）ω ＝tan-1１−ωＴ１・ωＴ２／ωＴ１＋ωＴ２…(3) である。上述のように、T1T2ωo2≒１であるか
ら、ωoT1＝10であれば、ωoT2＝0.1である。そ
して、周波数（ω）が10％変化したとすれば、ω
oT1＝９、ωoT2＝0.9となる。この値を(3)式に代
入すれば、Δθ＝1.2゜となる。このように、周
波数が10％も変化しても、位相の変化はΔθ＝
1.2゜であり、高性能の振動式トランスジユーサ
を得ることができる。(ii)出力抵抗を用いなくても
構成できるが、その場合は、バツフアアンプBF
やAGC回路AT等の増幅器の利得を大きくしなけ
ればならない。このため、上記増幅器の周波数特
性が低下し、増幅器内で位相のずれが生ずるとい
う問題がある。しかし、本考案によれば、積分回
路での利得の低下は小さいため、この問題はな
い。(iii)時定数T2により高次モードの発振を抑圧
できる。
特性は、前記(2)式で表わされるから、今、複素平
面上で考えた場合、位相変化△θは △θ＝tan-1１−Ｔ１Ｔ２ω２／（Ｔ１＋Ｔ２）ω ＝tan-1１−ωＴ１・ωＴ２／ωＴ１＋ωＴ２…(3) である。上述のように、T1T2ωo2≒１であるか
ら、ωoT1＝10であれば、ωoT2＝0.1である。そ
して、周波数（ω）が10％変化したとすれば、ω
oT1＝９、ωoT2＝0.9となる。この値を(3)式に代
入すれば、Δθ＝1.2゜となる。このように、周
波数が10％も変化しても、位相の変化はΔθ＝
1.2゜であり、高性能の振動式トランスジユーサ
を得ることができる。(ii)出力抵抗を用いなくても
構成できるが、その場合は、バツフアアンプBF
やAGC回路AT等の増幅器の利得を大きくしなけ
ればならない。このため、上記増幅器の周波数特
性が低下し、増幅器内で位相のずれが生ずるとい
う問題がある。しかし、本考案によれば、積分回
路での利得の低下は小さいため、この問題はな
い。(iii)時定数T2により高次モードの発振を抑圧
できる。
すなわち、本考案によれば、小形かつ高性能の
振動式トランスジユーサを実現することができ
る。
振動式トランスジユーサを実現することができ
る。
第１図は本考案装置の振動部の機械的構成の一
実施例を示す構成図、第２図は本考案に係る振動
式トランスジユーサの一実施例を示す電気回路図
である。 １……振動部、２……励振部、BF……バツフ
アアンプ、IT……積分回路、AT……AGC回路、
RR……出力抵抗。
実施例を示す構成図、第２図は本考案に係る振動
式トランスジユーサの一実施例を示す電気回路図
である。 １……振動部、２……励振部、BF……バツフ
アアンプ、IT……積分回路、AT……AGC回路、
RR……出力抵抗。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 振動子、駆動用圧電素子および検出用圧電素
子で成る振動部と、前記振動子を固有振動数で
振動させるための励振部とを有し、前記振動子
の振動数変化を利用して物理量を測定する振動
式トランスジユーサにおいて、振動部の出力信
号を受けるパツフアアンプと、時定数T1なる
積分回路と、入出力信号間に位相差が生じない
AGC回路と、前記振動部の入力端子に接続さ
れ時定数T2なる時定数回路を前記振動部の入
力側等価容量と成す出力抵抗とから励振部を構
成するとともに、前記積分回路および出力抵抗
をωo2・T1・T2≒１（ただし、ωｏ：振動子
の固有振動数）が成り立つように構成した振動
式トランスジユーサ。 (2) 振動部の入力側等価容量の温度係数に等しく
出力抵抗の温度係数を選んだことを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第１項記載の振動式ト
ランスジユーサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13271078U JPS6118448Y2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13271078U JPS6118448Y2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5549235U JPS5549235U (ja) | 1980-03-31 |
| JPS6118448Y2 true JPS6118448Y2 (ja) | 1986-06-04 |
Family
ID=29100506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13271078U Expired JPS6118448Y2 (ja) | 1978-09-27 | 1978-09-27 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6118448Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01320111A (ja) * | 1988-06-22 | 1989-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 樹脂封止装置 |
-
1978
- 1978-09-27 JP JP13271078U patent/JPS6118448Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5549235U (ja) | 1980-03-31 |
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