JPS62259026A - Vibration type temperature sensor - Google Patents

Vibration type temperature sensor

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JPS62259026A
JPS62259026A JP10193186A JP10193186A JPS62259026A JP S62259026 A JPS62259026 A JP S62259026A JP 10193186 A JP10193186 A JP 10193186A JP 10193186 A JP10193186 A JP 10193186A JP S62259026 A JPS62259026 A JP S62259026A
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JP
Japan
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temperature
vibrating piece
frequency
vibrating
changes
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JP10193186A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Ishii
石井 泰
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Individual
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a sensor suitable to a digital system by measuring the frequency or period of counting operation through the counting operation. CONSTITUTION:A vibrating piece 1 is formed by joining plates 11 and 12 made of materials having different coefficients of heat expansion with each other and its one end is joined with holders 3 and 4 and fixed to a base 2. Further, a weight 5 is fitted to the other end of the vibrating piece 1. Further, a piezoelectric element 6 for driving and a piezoelectric element 7 for detection are provided. Vibrations of the vibrating piece 1 are detected by the element 7 and converted into an electric signal, which is amplified 8; and the output of the amplification is applied to the element 6 to drive the vibrating piece 1. This feedback allows the vibrating piece 1 to oscillate continuously at its resonance frequency. The output voltage signal of the amplifier 8, on the other hand, is led out and its frequency or period is measured by a counter, so that temperature is known from the measured value.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱膨張係数の異なる板を接合してえられるバ
イメタルでできた振動板の断面形が温度に応じてわん曲
し、その結果、振動板の共振周波数が変化することを利
用した振動型温度センサーに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, the cross-sectional shape of a bimetallic diaphragm obtained by joining plates with different coefficients of thermal expansion curves depending on the temperature, and as a result, the resonant frequency of the diaphragm increases. This relates to a vibration-type temperature sensor that utilizes changes in temperature.

被測定量をパルスの周波数や時間幅に変換して出力する
センサーは、ディジタル型の信号処理装置に適合してい
るので、最近各種のものが開発されつつあるが、温度セ
ンサーについてはこの種のものは少ない。現在市販され
ているいわゆるディジタル型温度計は、サーミスタや熱
電対などの従来型の温度センサーを用いて温度をアナロ
グ電気信号に変換し、それを電圧−周波数変換器などに
よってディジタル量に変換するという間接的方法による
ものが大部分である。温度を直接的に周波数に変換する
ものとしては、水晶発振器の温度係数を利用した水晶温
度計があるが、もともと温度による周波数変化率が小さ
く、その周波数変化を検出するために恒温槽などを用い
た精密な水晶発振器を別途必要とするなど、システム全
体が大きくなり、かつ高価になるという欠点を有する。
Sensors that convert the measured quantity into pulse frequency and time width and output them are compatible with digital signal processing devices, so various types of sensors are being developed recently, but this type of temperature sensor is There aren't many things. So-called digital thermometers currently on the market use conventional temperature sensors such as thermistors and thermocouples to convert temperature into analog electrical signals, which are then converted into digital quantities using voltage-frequency converters, etc. Most of them are through indirect methods. A crystal thermometer that directly converts temperature into frequency is a crystal thermometer that uses the temperature coefficient of a crystal oscillator, but the rate of change in frequency due to temperature is originally small, so a constant temperature bath or the like is used to detect the frequency change. This method has the disadvantage that the entire system becomes large and expensive, such as requiring a separate precision crystal oscillator.

本発明の温度センサーも温度を直接的に周波数に変換す
るものであるが、バイメタルの振動板を用い、振動板の
断面形が温度変化によってわん曲してその断面2次モー
メントが変化し、その結果振動板の共振周波数が変化す
るという現象を利用した、全く新しい原理に基づくセン
サーである。
The temperature sensor of the present invention also directly converts temperature into frequency, but it uses a bimetallic diaphragm, and the cross-sectional shape of the diaphragm bends due to temperature changes, causing its second moment of area to change. This is a sensor based on a completely new principle that utilizes the phenomenon that the resonant frequency of the diaphragm changes.

本発明の目的は、第1にはディジタルシステムに適合し
た温度センサーを提供することである。
The object of the invention is firstly to provide a temperature sensor suitable for digital systems.

これは本発明センサーの出力形態が周波数であるので、
計数動作によってその周波数もしくは周期を測定するこ
とにより、容易にディジタル量に変換しうるからである
This is because the output form of the sensor of the present invention is frequency.
This is because by measuring the frequency or period through a counting operation, it can be easily converted into a digital quantity.

第2には、感度の高い周波数出力型の温度センサーを提
供することである。これは上記したような新しい原理を
用いた効果である。本発明センサーにおいては、フルス
ケールの温度変化に対して10パーセント以上の周波数
変化率をうろことも容易であり、したがってその周波数
の計数測定においても、通常のディジタル計算装置のク
ロックの精度で十分であり、特別に精密な水晶発振器な
どを必要としない。
The second objective is to provide a highly sensitive frequency output type temperature sensor. This is an effect using the new principle described above. In the sensor of the present invention, it is easy to scale the frequency change rate by 10% or more with respect to full-scale temperature change, and therefore, the clock accuracy of a normal digital computing device is sufficient for counting and measuring the frequency. , does not require a particularly precise crystal oscillator.

第3は、構造が簡単で小型の温度センサーを提供するこ
とであり、これも新しい動作原理によることの効果の一
つである。また本発明センサーで用いられる部品は、バ
イメタルや圧電素子など普遍的なものであり、精密な工
作も必要とせず、したがってきわめて安価に製造しうる
。これも本発明センサーの特徴の一つである。
Thirdly, a temperature sensor with a simple structure and small size can be provided, which is also one of the advantages of using a new operating principle. Furthermore, the parts used in the sensor of the present invention are universal, such as bimetal and piezoelectric elements, and do not require precision machining, and therefore can be manufactured at extremely low cost. This is also one of the features of the sensor of the present invention.

第1図において、1は熱膨張係数が、それぞれC1,C
2なる材料の板11および12を接合して作られたバイ
メタルの振動片で、その一端はホルダー3および4に接
合され、これによってベース2に固定されている。振動
片lの他端には錘り5がつけられており、図の矢印の方
向に自由に振動しうる。実際の使用に当っては、点線で
示されるような保護管10がつけられ、またベース2に
設けられた取付ポルト9によって測定箇所に取付けられ
る。
In Figure 1, 1 has a coefficient of thermal expansion of C1 and C, respectively.
It is a bimetallic vibrating piece made by joining plates 11 and 12 of two materials, and one end thereof is joined to holders 3 and 4, thereby fixing it to base 2. A weight 5 is attached to the other end of the vibrating piece l, so that it can freely vibrate in the direction of the arrow in the figure. In actual use, a protection tube 10 as shown by the dotted line is attached, and is attached to the measurement point using an attachment port 9 provided on the base 2.

保2ij管10は、気温を測定するような場合にはその
周囲に小さな通気孔を数個設けるが、液体の温度を測定
する場合には密閉構造とし、センサー全体を液中に浸す
ようにする。なおホルダー3.4を細長い形状にして振
動片lの中心線付近を保持するようにしたのは、後述す
るような温度による振動片の断面形のわん曲をなるべく
妨げないようにするためである。
When measuring the temperature, the tube 10 has several small ventilation holes around it, but when measuring the temperature of a liquid, it has a sealed structure so that the entire sensor is immersed in the liquid. . The reason why the holder 3.4 is made into an elongated shape to hold the vicinity of the center line of the vibrating element l is to prevent as much as possible the curvature of the cross-sectional shape of the vibrating element due to temperature, which will be described later. .

バイメタルの振動片lは温度が変化するとその曲率が変
るが、いま説明を簡明にするために、板11.12の厚
さをそれぞれhl、’h2で表わし振動片lの厚さをh
と表わすとき 1t1=712 =h/ 2         (1)
であるものとし、また11.12の材料の縦弾性係数を
それぞれEx、E2で表わすときEx =E2=E  
         (2)であるものとすると、振動片
lの曲率半径Rと温度Tの関係はつぎのようになる。
The curvature of the bimetallic vibrating piece l changes as the temperature changes, but for the sake of simplicity, the thickness of the plates 11 and 12 will be expressed as hl and 'h2, respectively, and the thickness of the vibrating piece l will be expressed as h.
When expressed as 1t1=712=h/2 (1)
, and when the longitudinal elastic modulus of the material in 11.12 is expressed by Ex and E2, respectively, Ex = E2 = E
Assuming that (2) is true, the relationship between the radius of curvature R of the vibrating element l and the temperature T is as follows.

R=2h/3Δc T         (3)ただし
Tは振動片1が平らになるときの温度θ0°Cを基準に
した温度で、振動片1の温度を0℃とすれば T=θ−θo            (4)と表わさ
れる。またΔCは熱膨張係数の差でΔc=c2−C1(
5) である。
R=2h/3Δc T (3) However, T is the temperature based on the temperature θ0°C when the vibrating piece 1 becomes flat, and if the temperature of the vibrating piece 1 is 0°C, then T=θ−θo (4 ). In addition, ΔC is the difference in thermal expansion coefficient, Δc=c2−C1(
5).

(3)式で明らかなように、曲率半径Rは温度Tに反比
例して変化し、それによって振動片1の先端の錘り5が
変位するが、それと同時に、第1図に示したように、1
の長さ方向に垂直な断面の形もまた曲率半1xBでわん
曲し、その結果、1の断面2次モーメントIが変化する
0本発明部度センサーは、このIの変化を振動片1の共
振同波数の変化として検知するものである。
As is clear from equation (3), the radius of curvature R changes in inverse proportion to the temperature T, which causes the weight 5 at the tip of the vibrating element 1 to displace, but at the same time, as shown in FIG. ,1
The shape of the cross section perpendicular to the length direction of the vibrating element 1 is also curved with a curvature of half 1xB, and as a result, the cross-sectional moment of inertia I of 1 changes. It is detected as a change in the resonant wave number.

振動片1の横振動の1次共振周波数f1はつぎのように
表わされる。
The primary resonance frequency f1 of the transverse vibration of the vibrating element 1 is expressed as follows.

ここでlは1の振動する部分の実効長1Mは先端の鐸り
の質量1mは上記lの振動する部分の質量である。振動
片lの断面2次モーメントIと曲率半径Rの関係は4 
lの厚さhが十分小さいものとして近似的につぎのよう
に表わされる。
Here, l is the effective length of the vibrating part of 1, 1M, and the mass of the tip of the tip, 1m, is the mass of the vibrating part of l. The relationship between the second moment of area I and the radius of curvature R of the vibrating piece l is 4
Assuming that the thickness h of l is sufficiently small, it can be approximately expressed as follows.

1=a5h/ 720R”         (7)上
式に(3)式を代入すると )−a5Δc2T2/ 3207z     (8)と
なる、したがって となり、共振周波数f1は温度Tにほぼ比例して変化す
る。なお、振動片1の長さ方向に関する曲率半径は、f
lとほとんど関係ないので、長さ方向に乗直な断面の曲
率半径Rとは独立に自由に設定することができ、たとえ
ば長さ方向について円弧状に形最した振動片を使用する
こともできる。
1=a5h/720R" (7) Substituting equation (3) into the above equation) -a5Δc2T2/3207z (8) Therefore, the resonant frequency f1 changes approximately in proportion to the temperature T. Note that vibration The radius of curvature in the length direction of piece 1 is f
Since it has little to do with l, it can be freely set independently of the radius of curvature R of the cross section perpendicular to the length direction, and for example, a vibrating piece shaped like an arc in the length direction can also be used. .

振動片1の共振周波数変化を検出する方法は種々あるが
、最も確実かつ簡便な方法は、振動片を含む発振系を構
成して、その共振周波数で発振せしめることである。す
なわち、第1図において6および7はそれぞれ駆動用お
よび検出用の圧電素子であり、振動片lの振動は7で検
出されて電気信号となり、増幅器8で増幅され、その出
力電圧は6に加えられて振動片1を駆動する。このフィ
ードバックによって、lはその共振周波数において持続
的に発振する。増幅器8の出力電圧信号はまた外部に導
き出されて、カウンタ等によりその周波数もしくは周期
が測定されるが、それより温度Tを知ることができる。
There are various methods for detecting changes in the resonant frequency of the vibrating element 1, but the most reliable and simplest method is to construct an oscillation system including the vibrating element and oscillate at the resonant frequency. That is, in FIG. 1, 6 and 7 are piezoelectric elements for driving and detection, respectively, and the vibration of the vibrating element l is detected at 7 and becomes an electric signal, which is amplified by amplifier 8, and its output voltage is and drives the vibrating piece 1. This feedback causes l to oscillate continuously at its resonant frequency. The output voltage signal of the amplifier 8 is also led to the outside, and its frequency or period is measured by a counter or the like, from which the temperature T can be determined.

ここで、温度TがΔTだけ変化したときの曲率半径Rの
変化率ΔR/Rを考えると、 (3)式より次式の関係
をうる。
Here, considering the rate of change ΔR/R of the radius of curvature R when the temperature T changes by ΔT, the following relationship can be obtained from equation (3).

ΔR/R=−3ΔcRΔT/2h   (10)バイメ
タルには、種々の金属の組合せのものがあり、その中に
はプラスチックスなどの非金属材料を貼り合せたものも
含まれるが、ここでごく一般的な黄銅−アンバーのバイ
メタルを用いるとしてΔc = 2X10−’/deg
とし、また71=0.511111 、 R=501、
ΔT = 1100deとすると、ΔR/R= −0,
3をうる。すなわち当初R=50mI11の状態におい
てTが1100de変化すると、Rは約30%変化する
。したがって(7)により、断面2次モーメントIは6
0%変化し、したがってまた(6)式により、共振周波
ht、は30%変化することがわかる。このように、従
来の水晶発振器温度計などにくらべて、本発明温度セン
サーは周波数の変化率が非常に大きいが、これはバイメ
タル振動片の断面形状変化を利用するという原理に起因
するものである。なお、Δc<OとするとT<Oとなり
、この場合には温度が上昇すると17”lが減少するか
ら、温度上昇とともに共振周波数f1が減少するように
することができる。
ΔR/R=-3ΔcRΔT/2h (10) Bimetals include combinations of various metals, including those bonded with non-metallic materials such as plastics, but here we will focus on the most common types. Assuming that brass-amber bimetal is used, Δc = 2X10-'/deg
and 71=0.511111, R=501,
If ΔT = 1100de, ΔR/R= -0,
Get 3. That is, when T changes by 1100 de in the initial state of R=50 mI11, R changes by about 30%. Therefore, according to (7), the second moment of area I is 6
Therefore, also by equation (6), it can be seen that the resonant frequency ht changes by 30%. As described above, compared to conventional crystal oscillator thermometers, the temperature sensor of the present invention has a much larger rate of change in frequency, and this is due to the principle of utilizing changes in the cross-sectional shape of the bimetal vibrating piece. . Note that if Δc<O, then T<O, and in this case, as the temperature rises, 17''l decreases, so the resonance frequency f1 can be made to decrease as the temperature rises.

振動片1の先端につけられた鍾り5は、本発明において
必ずしも必要なものではない。錘り5がない場合の振動
片lの共振周波数は、(6)式においてM=Oとおいて
与えられる。しかしながら本発明センサーを製造する段
階において、振動片の共振周波数を調整するには、この
錘り5の質量Mを加減する方法が便利である。
The knob 5 attached to the tip of the vibrating piece 1 is not necessarily necessary in the present invention. The resonant frequency of the vibrating piece l without the weight 5 is given by M=O in equation (6). However, at the stage of manufacturing the sensor of the present invention, it is convenient to adjust the mass M of the weight 5 in order to adjust the resonance frequency of the vibrating element.

以上においては振動片lの最低次の共振周波数f1の振
動を利用するものとして説明したが、振動片の高次の共
振を利用することも可能である。
In the above description, the vibration of the lowest-order resonance frequency f1 of the vibrating element l has been described, but it is also possible to utilize higher-order resonance of the vibrating element.

振動片lの高次の共振周波数はflの定数倍であり、(
6)式と全く同様の形式で表わされる。したがって温度
によるflの変化率などに関する以上の理論は、高次共
振周波数を利用する場合にもそのまま成り立つ、また以
上の理論は、本発明の原理を簡明に説明するためのもの
で、(1)式および(2)式の制約条件を設けて簡単化
しであるが、実際にはh1矢h2の場合、あるいはE1
NE2の場合が一般的である。さらに3枚の異種金属を
接合してバイメタルとする場合もある。しかしこれらの
場合においても本発明センサーを構成しうることはいう
までもない、これらの場合に振動片lの曲率半径が温度
の関数としてどのように表わされるか、あるいは共振周
波#j!、f1を与える(6)式がどのようになるか等
については専門書などに詳述されており、既に周知のこ
とがらである。そしてこれらの場合においても、振動片
の断面形が温度によってわん曲して断面2次モーメント
が変化し、その結果振動片の共振周波数が変化するとい
う本発明の木質にはなんら変りはない。
The higher-order resonance frequency of the vibrating piece l is a constant multiple of fl, and (
6) is expressed in exactly the same format as Eq. Therefore, the above theory regarding the rate of change of fl due to temperature, etc. holds true even when using higher-order resonance frequencies, and the above theory is for simply explaining the principle of the present invention. (1) Although this is simplified by setting constraints for Equation and Equation (2), in reality, in the case of h1 arrow h2, or E1
The case of NE2 is common. Furthermore, three different metals may be joined to form a bimetal. However, it goes without saying that the sensor of the present invention can be constructed even in these cases.In these cases, it is important to understand how the radius of curvature of the vibrating element l is expressed as a function of temperature, or how the resonance frequency #j! , f1, etc. are explained in detail in specialized books and the like, and are already well known. Even in these cases, there is no change in the wood quality of the present invention in that the cross-sectional shape of the vibrating piece is bent by temperature, the moment of inertia of the area changes, and as a result, the resonant frequency of the vibrating piece changes.

本発明センサーに用いられる振動片は、第1図に示した
1枚のものに限らない、 第2図は、同じバイメタルを
用いた同一の長さの2枚の振動片21および22を、ベ
ース24のホルダー23に音叉の形状をなすように接合
した実施例である。
The vibrating piece used in the sensor of the present invention is not limited to the one shown in FIG. 1. In FIG. This is an example in which the holder 23 is joined to 24 holders 23 in the shape of a tuning fork.

25は駆動用圧電素子、26は検出用圧電素子でこれら
は増幅器あるいはフェーズロックループ(PLL)など
の電子回路(図示せず)とともに発振系を構成している
。そしてその発振周波数は。
25 is a driving piezoelectric element, and 26 is a detection piezoelectric element, which constitute an oscillation system together with an electronic circuit (not shown) such as an amplifier or a phase-locked loop (PLL). And what is its oscillation frequency?

温度による21および22の断面形のわん曲の変化に応
じて変化する。  このような音叉型振動子の利点は、
振動片21および22が互に逆位相で振動し、両者の振
動による力がホルダー23において相殺するので、ベー
ス24から取付ポルト27を経て外部に放散する振動エ
ネルギーが小さく、したがって小さいパワーで発振を持
続しうることである。なお、28は保護管である。
It changes in response to changes in the curvature of the cross-sectional shapes of 21 and 22 due to temperature. The advantages of such a tuning fork type vibrator are:
Since the vibrating pieces 21 and 22 vibrate in opposite phases to each other, and the forces due to their vibrations cancel each other out in the holder 23, the vibration energy dissipated from the base 24 to the outside via the mounting port 27 is small, and therefore oscillation can be performed with low power. It is something that can be sustained. In addition, 28 is a protection tube.

第3図は、バイメタルの振動片31にターミナル33お
よび34を通して直接電流を渡すようにし、その際振動
片自体に生ずる発熱による温度上昇でその断面形の曲率
が変化することを用いるものである。これは直接的には
振動片の温度を検出しているが、その温度は振動片を流
れる電流の大きさによって定まるのであるから1間接的
にはこの電流の大きさを測定するものということができ
る。第3図はまた、前2例のように振動片の一端を固定
して保持するのと異なり、振動片を2点で保持するよう
にした実施例を示すものでもある。
In FIG. 3, a current is passed directly to a bimetal vibrating element 31 through terminals 33 and 34, and the curvature of its cross section changes due to the temperature rise due to the heat generated in the vibrating element itself. This directly detects the temperature of the vibrating element, but since that temperature is determined by the magnitude of the current flowing through the vibrating element, it can be used to indirectly measure the magnitude of this current. can. FIG. 3 also shows an embodiment in which the vibrating piece is held at two points, unlike the previous two examples where one end of the vibrating piece is fixed and held.

この場合振動片31はその表面に垂直な方向に屈曲振動
するが、振動片31の長さをlとすると、1次共振周波
数においては、振動片31の両端から0.2241の位
置に振動の節を生ずるので、その付近をステム35.3
6で保持するようにする。
In this case, the vibrating piece 31 bends and vibrates in a direction perpendicular to its surface, but if the length of the vibrating piece 31 is l, then at the primary resonance frequency, the vibration is at a position 0.2241 from both ends of the vibrating piece 31. Since a knot occurs, the stem 35.3 is placed around it.
Try to hold it at 6.

この場合はまた、振動片31の温度が相当に高くなるの
で、圧電素子を使用せず、かわりに反射型光センサー3
7を用いて振動片31の振動変位を検出する。また駆動
も振動片31に接着された鉄片39を電磁石38で吸引
して行うようになっている。37と38の間には増幅器
あるいはPLL回路などの電子回路(図示せず)が接続
されており、これによって振動片はその共振周波数にお
いて振動を持続する。その周波数もしくは周期をカウン
ター等で測定して温度を知ることは前2例と同様である
。なお、これらの要素は取付孔41゜42を有するベー
ス32の上に取付けられ、保護カバー40で保護される
構造になっている。
In this case, since the temperature of the vibrating element 31 becomes considerably high, the piezoelectric element is not used, and instead the reflective optical sensor 3 is used.
7 is used to detect the vibration displacement of the vibrating piece 31. Further, driving is also performed by attracting an iron piece 39 bonded to the vibrating piece 31 with an electromagnet 38. An electronic circuit (not shown) such as an amplifier or a PLL circuit is connected between 37 and 38, so that the vibrating piece continues to vibrate at its resonant frequency. The temperature can be determined by measuring the frequency or period with a counter or the like, as in the previous two examples. These elements are mounted on a base 32 having mounting holes 41 and 42, and are protected by a protective cover 40.

本発明温度センサーに用いられる振動板は、以上の例の
ような長方形の振動片に限るものではない。 第4図は
振動円板を用いた実施例である。
The diaphragm used in the temperature sensor of the present invention is not limited to the rectangular vibrating piece as in the above example. FIG. 4 shows an embodiment using a vibrating disk.

51は熱膨張係数の異なる2枚の板を重ねて接合した半
径rの振動円板で、 その中央部はステム53に固定さ
れ、ステム53はさらにベース52に固定されている。
Reference numeral 51 denotes a vibrating disk having a radius r, which is made by stacking and joining two plates having different coefficients of thermal expansion, and its center portion is fixed to a stem 53, which is further fixed to a base 52.

 振動円板51が平らな場合は、その最低次の共振周波
数f1は、(1)式および(2)式の条件の下で と表わされる。ここでmは振動円板51の質量である。
When the vibrating disk 51 is flat, its lowest order resonance frequency f1 is expressed as under the conditions of equations (1) and (2). Here, m is the mass of the vibrating disk 51.

この状態から温度が変化すると、振動円板51の断面は
、第4図点線で示すように、(3)式で与えられる曲率
半径Rでわん曲する。すなわち、振動円板51は半径R
の球殻の一部を形成する。温度変化の方向や熱膨張係数
の差ΔCの正負によって、図とは反対に、下方にbん曲
する場合もあるが、いずれにせよ曲率半径Rが小さくな
るにつれて、共振周波数f1は大きくなる。
When the temperature changes from this state, the cross section of the vibrating disk 51 curves with a radius of curvature R given by equation (3), as shown by the dotted line in FIG. That is, the vibrating disk 51 has a radius R
forms part of the spherical shell of Depending on the direction of temperature change and the sign/negative of the difference in thermal expansion coefficients ΔC, there are cases where the curve bends downward, contrary to the figure, but in any case, as the radius of curvature R becomes smaller, the resonance frequency f1 becomes larger.

54は駆動用圧電素子であり、ステム53を介して振動
円板51を駆動する。55は円環状の検出用圧電素子で
、振動円板51の中心部に貼り付けられているが、51
がわん曲してもはがれないように、弾力性のあるプラス
チック圧電素子などが用いられる。そして、55の出力
電圧は電子回路56によって増幅され54にフィードバ
ックされる。 これによって振動円板51は共振周波数
f1において振動を持続するが、その周波数あるいは周
期より温度Tを知ることができる。なお、振動板も使用
可能であることはいうまでもない。
54 is a piezoelectric element for driving, which drives the vibrating disk 51 via the stem 53. Reference numeral 55 denotes an annular detection piezoelectric element, which is attached to the center of the vibrating disk 51.
A resilient plastic piezoelectric element is used to prevent it from peeling off even when bent. The output voltage of 55 is then amplified by an electronic circuit 56 and fed back to 54. As a result, the vibrating disk 51 continues to vibrate at the resonance frequency f1, and the temperature T can be determined from the frequency or period. It goes without saying that a diaphragm can also be used.

以上を要するに、本発明の木質は、熱膨張係数の異なる
材料の板を重ねて接合してえられる振動板において、温
度が変化したときに熱膨張の差によって振動板の断面が
変形し、それによって振動板の共振周波数が変化すると
いう現象を利用するところにあり、この方法により、構
造が簡単でかつ高感度の周波数出力型温度センサーを実
現するものである。
In summary, the wood of the present invention deforms the cross section of the diaphragm due to the difference in thermal expansion when the temperature changes in a diaphragm obtained by stacking and bonding plates made of materials with different coefficients of thermal expansion. This method utilizes the phenomenon that the resonant frequency of the diaphragm changes due to the change in the resonance frequency of the diaphragm, and by this method, it is possible to realize a frequency output type temperature sensor with a simple structure and high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例、第2図は2枚の振動片を用
いた本発明の実施例、第3図は振動片に直接電流を流し
たときの振動片温度を検出する場合の本発明の実施例、
第4図は振動円板を用いた本発明の実施例である。 1−−−一振動片、2−一一一ベース、3.4−−−−
ホルダー、5−−−一錘り、6−−−−駆動用圧電素子
、7−−検出用圧電素子、8−一一一増幅器、9−一一
一取付ボルト、10−−−一保護管、11.12−−−
一互に熱膨張係数の異なる板、21.22−−−一振動
片、23−一一一ホルダー、24−−−−ベース、25
−−−一駆動用圧電素子、26−−−−検出用圧電素子
、27−−−−取付ボルト、28−−−一保護管、  
31−−−一振動片、32−−−−ベース、  33.
34−−−一ターミナル、35.36−−−−ステム、
 37−−−−反射型光センサー、38−−−−1磁石
、39−−−一鉄片、40−−−−保護カバー、41.
42−−−一取付孔、51−−m−振動円板、52−−
−−ベース、53−−−−ステム、54−−−一駆動用
圧電素子、55−−−−検出用圧電素子。 56−−−−電子回路、57−−−−保護カバー、58
゜59.60.61−−−一取付孔。
Figure 1 shows an example of the present invention, Figure 2 shows an example of the present invention using two vibrating pieces, and Figure 3 shows a case where the temperature of the vibrating piece is detected when a current is passed directly through the vibrating piece. Examples of the present invention,
FIG. 4 shows an embodiment of the invention using a vibrating disk. 1----1 vibrating piece, 2-11 base, 3.4----
Holder, 5---One weight, 6---Piezoelectric element for drive, 7---Piezoelectric element for detection, 8-111 amplifier, 9-111 mounting bolt, 10---1 protection tube , 11.12---
Plates with different coefficients of thermal expansion, 21.22---One vibrating piece, 23-One holder, 24---Base, 25
-----Piezoelectric element for driving, 26---Piezoelectric element for detection, 27--Mounting bolt, 28---Protection tube,
31---One vibrating piece, 32---Base, 33.
34---One terminal, 35.36---Stem,
37---Reflective optical sensor, 38---1 magnet, 39---1 iron piece, 40---protective cover, 41.
42---One mounting hole, 51--m-Vibrating disk, 52--
--- Base, 53 --- Stem, 54 --- Piezoelectric element for driving, 55 --- Piezoelectric element for detection. 56---Electronic circuit, 57---Protective cover, 58
゜59.60.61 --- One mounting hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 熱膨張係数の異なる材料の板を重ねて接合してえられる
1個もしくは複数個の振動板と、上記振動板の共振周波
数を検出する手段とを有し、上記振動板の断面の熱膨張
に起因する変形によって生ずる上記の振動板の共振周波
数の変化により上記振動板の温度を知ることを特徴とす
る振動型温度センサー。
It has one or more diaphragms obtained by stacking and bonding plates made of materials with different coefficients of thermal expansion, and means for detecting the resonant frequency of the diaphragm, and has a means for detecting the resonance frequency of the diaphragm. A vibration-type temperature sensor characterized in that the temperature of the diaphragm is determined by a change in the resonant frequency of the diaphragm caused by the deformation.
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