JPS63241447A - Vibrating type transducer - Google Patents

Vibrating type transducer

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Publication number
JPS63241447A
JPS63241447A JP7726487A JP7726487A JPS63241447A JP S63241447 A JPS63241447 A JP S63241447A JP 7726487 A JP7726487 A JP 7726487A JP 7726487 A JP7726487 A JP 7726487A JP S63241447 A JPS63241447 A JP S63241447A
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
vibrator
transducer
drive
driving part
Prior art date
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Pending
Application number
JP7726487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Wataru Nakagawa
亘 中川
Michihiko Tsuruoka
鶴岡 亨彦
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/129,521 priority patent/US4961345A/en
Priority to DE19873741568 priority patent/DE3741568A1/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the quantity of the thermal deformation of a mechanism vibrator and to reduce a temperature error by arranging plural driving elements at a vibration driving part. CONSTITUTION:A diaphragm driving part 20 is provided so as to make a vibrator bottom part 1a perform bending vibration, and the six driving elements 21 are arranged in a link shape at the driving part 20 on the internal surface of the bottom part 1a concentrically about the center of the bottom surface. A connection line 22 connects electrodes 21b and 21b of adjacent elements 21 and five electrodes 21b are connected at the driving part 20 by the connection line 22 so that they are at the same potential. Consequently, even if there is a difference in coefficient of thermal expansion between a diaphragm and the elements 21 which constitute the driving part 20, thermal deforming force to the mechanical vibrator 23 due to the difference in coefficient of expansion and the temperature variation of measurement fluid is small as compared with when the driving part 20 is formed of one element 21. Therefore, the thermal deformation quantity of the vibrator 23 is reduced and the temperature error is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明&工1周頒固定1〕振動板n該周縁を除く部分が
振動板り厚さ方向に振動する場合(以後こワ]振動を振
動板グ】曲げ撮動ということがある。)の共振周波数を
検出することによって%撮動板に接触している流体Q】
密度または圧力を測定する振動式トランスジューサ、特
に温度誤差り少ないトランスジューサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention & work One circumference fixation 1] When the diaphragm (n) vibrates in the thickness direction of the diaphragm (hereinafter referred to as ")" when the part other than the periphery of the diaphragm vibrates. By detecting the resonant frequency of the diaphragm (sometimes referred to as bending imaging), the fluid Q] that is in contact with the diaphragm is detected.
The present invention relates to a vibratory transducer for measuring density or pressure, particularly a transducer with little temperature error.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は本出願人が既に出願している。上述した振動式
トランスジューサQ】−例Lr)要部を縦断して示した
構成図、第9図は第8図に示した圧電邊動子2′I)構
成図で、第9図(5)、0はそれぞれ裏面図1表面図、
第9図0は前記回国におけろX−X断面図である(特願
昭61−7第2919F58号明細書参照)。
FIG. 8 has already been filed by the present applicant. The above-mentioned vibrating transducer Q]-Example Lr) is a configuration diagram showing the main parts in a longitudinal section, and FIG. 9 is a configuration diagram of the piezoelectric actuator 2'I) shown in FIG. 8, and FIG. , 0 is the back view, 1 is the front view, respectively.
FIG. 90 is a sectional view taken along the line XX in the above-mentioned country (see specification of Japanese Patent Application No. 2919F58, No. 61-7).

第8図及び第9図において、lはその底部1aり〕内面
にリング状圧電振動子2が接層固定され、開口端にはっ
ば!bが設けられた有底円筒状の金属薄板製振動体で、
圧電伽動子2は圧電材料膜力円環板状圧電基板2aと、
こD基板0裏面に形成した第1電極2bと、基板2a力
表面に形成した第2及び第3電極2c+2dとで構成さ
れ℃いる。
In FIGS. 8 and 9, 1 is the bottom 1a. A ring-shaped piezoelectric vibrator 2 is fixed on the inner surface of the bottom 1a, and the ring-shaped piezoelectric vibrator 2 is attached to the open end. A bottomed cylindrical thin metal plate vibrating body provided with a
The piezoelectric transducer 2 includes a piezoelectric material film force annular plate-shaped piezoelectric substrate 2a,
It is composed of a first electrode 2b formed on the back surface of the substrate 0, and second and third electrodes 2c+2d formed on the surface of the substrate 2a.

そうして振動子2は、第1電極2bが振動体1り〕底部
18に電気的Vc導通ずるように、4電性接着剤によっ
て該底部に固7Jさせられている。3は振動体1と振動
子2とからなる機械振動子で、4は有底円筒状に形成さ
れそり】底部4 a 7)外面に筒体5n一端が固定さ
れた容器、6はそり】外側面に設けたおねじ6aを容器
4り】開口端に設けためねじ4bにねじ込むことによつ
℃、振動体17)つばlbを容器4内に設けた段差部4
CIC締めつけ″c按械振動子3を容器4内に固定する
と共に、容器4に蓋をするようにしたハウジングである
。7.8は1機械振動子3が上述グ】ように容器4内に
固定されろことによつ又、振動子3と容器4グ】底部4
aとり】間に形成された第1空洞、振n子3とハウジン
グ6とり】間に形成された第2空洞で、容器底部48に
は第1空洞7と筒体5内とを連通させる貫通孔4dが設
けられ、ハウジングfivcも貫通孔6bが設けられ℃
いる。9は振動子2 K設けた第2及び第3電極2C+
 2dと振動体lとがそれぞれ4110a、10b、I
Ocを介して接続され、以下に説明するような(g号9
aを出力するようにした検出回路で、導線10a−10
Cは貫通孔6bVc貞設されている。検出回路9&ユ第
10図に示すようVcm成されている。
The vibrator 2 is then fixed to the bottom 18 of the vibrator 1 with a 4-conductor adhesive so that the first electrode 2b is electrically Vc-conducted to the bottom 18 of the vibrator 1. 3 is a mechanical vibrator consisting of a vibrator 1 and a vibrator 2; 4 is a cylindrical shape with a bottom; 7) a container with one end of the cylindrical body 5n fixed to the outer surface; 6 is a sled; By screwing the male screw 6a provided on the side surface into the female screw 4b provided at the open end of the container 4, the vibrating body 17) and the stepped portion 4 provided with the collar lb inside the container 4.
7.8 is a housing that fixes the CIC clamping mechanical vibrator 3 in the container 4 and also covers the container 4. 7.8 is a housing in which the mechanical vibrator 3 is inserted into the container 4 as described above. By fixing the vibrator 3 and the container 4, the bottom 4
A first cavity formed between the pendulum 3 and the housing 6; a second cavity formed between the pendulum 3 and the housing 6; A hole 4d is provided, and a through hole 6b is also provided in the housing fivc.
There is. 9 is the second and third electrodes 2C+ provided with the vibrator 2K
2d and the vibrating body l are 4110a, 10b, and I, respectively.
connected via Oc, as described below (g No. 9
The detection circuit is designed to output a, and the conductor 10a-10
C is a through hole 6bVc. As shown in FIG. 10, the detection circuit 9 & U is configured to have Vcm.

次に上述り]トランスジューサD拗咋な第10図に示し
たブロック構成図を併用して説明する。fなわち、まず
こりトランスジューサを測定流体11内に配置すると、
空洞7にG′:c筒体5及び貫通孔4d?介して、空洞
8には貫通孔fib7a’介してそれぞれ流体11が流
入する。そこで検出回路9に電源ゲ投入すると、交流増
幅回路12から交流電圧12aが出力されてこり】電圧
が圧電退動子2′))第2電極ZCVc印加され、こ0
ため振動体iLn底部1aがそり〕半径方向に伸縮する
ように圧・敵撮動子2により℃駆動さiる結果1機械振
動子3が底部la’7)厚さ方向に曲げ振動をすること
VCなる。すると、こび〕曲げ振動に伴う圧電基板2 
a 7)歪みによりて該歪みに応じた交流電圧13が振
動子2の電極2dと2bと1】間に生じ、この電圧13
&:帰還回路14を介して増幅回路12に正帰還される
Next, the transducer D will be explained using the block diagram shown in FIG. 10. f That is, when the stiffness transducer is first placed in the measuring fluid 11,
G′:c cylinder 5 and through hole 4d in cavity 7? The fluid 11 flows into the cavity 8 through the through hole fib7a'. Then, when the power is turned on to the detection circuit 9, the AC voltage 12a is output from the AC amplifier circuit 12.The voltage is applied to the piezoelectric retractor 2')) second electrode ZCVc,
Therefore, the bottom part 1a of the vibrating body iLn is warped] The mechanical vibrator 3 is driven by the pressure/capturing element 2 at ℃ so as to expand and contract in the radial direction.As a result, the mechanical vibrator 3 bends and vibrates in the thickness direction. Become a VC. Then, the piezoelectric substrate 2 due to bending vibration
a7) Due to the distortion, an AC voltage 13 corresponding to the distortion is generated between the electrodes 2d and 2b and 1] of the vibrator 2, and this voltage 13
&: Positive feedback is provided to the amplifier circuit 12 via the feedback circuit 14.

そうして、この正帰還は1機械振動子3を含む後述の機
械撮動系15と増幅回路12と帰還回路14とからなる
電気・機械撮動系0自励振動を継続させるように行われ
るDで、結局1機械振動子3は、該振動子3と、筒体5
内と貫通孔4dと空洞7とからなる音響振動系16と、
空洞8と貫通孔6bとからなる音V損動系17と、で構
成された前述力機械娠動系159)固有振動数Fで共振
する曲げ撮動を継続することKなろ。18は交流電圧1
2aが入力され、該電圧の周波数忙等してパルス周波数
Dパルス列信号18aを出力てろようにしたパルス列信
号発生回路である。
Then, this positive feedback is performed so as to continue the self-excited vibration of the electrical/mechanical imaging system 0, which is composed of a mechanical imaging system 15 including a mechanical vibrator 3, an amplifier circuit 12, and a feedback circuit 14, which will be described later. In the end, one mechanical vibrator 3 consists of the vibrator 3 and the cylindrical body 5.
an acoustic vibration system 16 consisting of an interior, a through hole 4d, and a cavity 7;
The sound V damage system 17 consisting of the cavity 8 and the through hole 6b, and the aforementioned force machine motion system 159) consisting of the cavity 8 and the through hole 6b) should continue the bending imaging that resonates at the natural frequency F. 18 is AC voltage 1
2a is input, and outputs a pulse frequency D pulse train signal 18a depending on the frequency of the voltage.

信号発生回路18は上述グ〕ように構成されているり〕
で出力信号18a’71パルス周波数は上述′7′)振
動数Fに等しくなろが、こOFは機械撮動系15D固有
振動数であるから測定流体11’)密度ρに対応した値
となつ工いる。したがってFY知ることによつ℃ρを知
ることができるわけで% 19は。
The signal generation circuit 18 is configured as described above.
The pulse frequency of the output signal 18a'71 must be equal to the above-mentioned '7') frequency F, but since this OF is the natural frequency of the mechanical imaging system 15D, the value corresponding to the density ρ of the fluid to be measured 11') will be There is. Therefore, by knowing FY, we can know ℃ρ, so %19 is.

この原理にもとづき、入力されるパルス列信号18aV
c対して所定り〕演算を行って、密度ρに比例した信号
を出力信号9aとして出力するようにした演算回路であ
る。第8図では各部が上述7】ように動作するnで、結
局、検出回路の出力信号9aによって流体11の密度ρ
または該流体の圧力を測定することができることKなる
Based on this principle, the input pulse train signal 18aV
This calculation circuit performs a predetermined calculation on c and outputs a signal proportional to the density ρ as an output signal 9a. In FIG. 8, each part operates as described in 7 above, and in the end, the density ρ of the fluid 11 is determined by the output signal 9a of the detection circuit.
Alternatively, the pressure of the fluid can be measured.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第8図のトランスジューサ&了、上述のように構成され
ているので、圧電系動子2が円板状に形成されたトラン
スジューサにおけ4)よりも機械振動子3の質4ftの
方が小さくなっていて、この結果、前述した特願昭61
−第291968号明細書に記したように、密度またに
圧力のηI[定、感度が円板状圧電振動子ケ用いた場合
よりも高いという利点がある。
Since the transducer shown in FIG. 8 is constructed as described above, the mechanical vibrator 3 has a diameter of 4 ft smaller than 4) in a transducer in which the piezoelectric element 2 is formed in the shape of a disk. As a result, the aforementioned patent application
- As described in the specification of No. 291968, there is an advantage that the density or pressure ηI [constant] and sensitivity are higher than when a disc-shaped piezoelectric vibrator is used.

しかしながら、この場合、嵌動子2がリング状に形成さ
れ工いろとはいえ、膨張係数の異なる撮動子2と邊動体
底部1aとが接着剤な介し工、なお広い範囲にわたって
接合されているので、測定流体11の温度変化によつ″
Cfa械呈動子3vc大きい熱変形が生じ、このような
熱変形が生じろと機械低動系15の固有振動数Fが変化
するので、結局。
However, in this case, although the insert 2 is formed into a ring shape and has a machined color, the sensor 2 having different expansion coefficients and the bottom part 1a of the moving body are joined over a wide range using an adhesive. Therefore, due to the temperature change of the measuring fluid 11,
A large thermal deformation occurs in the Cfa mechanical actuator 3vc, and when such thermal deformation occurs, the natural frequency F of the mechanical low dynamic system 15 changes, so eventually.

第8図のトランスジューサは(g号9aヶ用いた密度ま
たは圧力の測定結果に大きい@度誤差が含まれろことが
あるという問題点があることになる。
The problem with the transducer of FIG. 8 is that the measurement results of density or pressure using the transducer (G 9a) may include a large degree error.

本発明の目的は、機械摂動子3の熱変形が小さくなるよ
うにして、上述の温度誤差が小さくなるようにすること
にある。
An object of the present invention is to reduce the thermal deformation of the mechanical perturber 3, thereby reducing the above-mentioned temperature error.

c問題点を解決するための手段〕 上記問題点?解決するために1本発明によれば。c.Means for solving problems] The above problem? According to one embodiment of the present invention.

周縁が固定された振動板とこの振創板の少なくとも一面
に固着されて前記掻動板の前記周縁を除(部分が前記振
動板の厚さ方向に撮動するように前記振動板を駆動する
振動板駆動部とからなる機械振動子を備え、前記機械振
動子とこの機械振動子に接触1−るようにした測定流体
とからなる振動系の共感周波数を検出し工この検出結果
から前記測定流体の密度または圧力を測定するものにお
いて。
a diaphragm having a fixed periphery; and a diaphragm fixed to at least one surface of the oscillation plate to drive the diaphragm so that the periphery of the oscillating plate moves in the thickness direction of the diaphragm. The resonant frequency of a vibration system comprising a mechanical vibrator comprising a diaphragm drive unit and a measuring fluid brought into contact with the mechanical vibrator is detected, and the measurement is performed based on the detection result of the machine. In those that measure the density or pressure of fluids.

前記振動板駆動部を複数1固の起歪性を有する駆動素子
をリング状に配置して形成し、かつ隣接する前記駆動素
子は全く分離されているようするかまたに薄い連結部?
介して連結されているようにするかして振動式トランス
ジューサを構成するものとする。
The diaphragm drive section is formed by arranging a plurality of drive elements having a single stiffness in a ring shape, and the adjacent drive elements are completely separated from each other by a thin connection part?
The vibrating transducer is configured such that the vibrating transducer is connected through the vibrating transducer.

〔作用〕[Effect]

上述のように構成すると、振動板と振動板駆動部を構成
する駆動素子との間に熱膨張係数の差が存在し工も、こ
の膨張係数差と測定流体の温度変化とvc起因して生じ
ろ機械振動子に対する熱変形力が振動板駆動部をリング
状の一個の駆動素子で形成した場合に比べて小さくなる
ので、この結果機械振動子における熱変形量が小さくな
って、結局温度誤差の小さい振動式トランスジューサが
得られることになる。
With the configuration described above, there is a difference in thermal expansion coefficient between the diaphragm and the drive element that constitutes the diaphragm drive section, and the difference in thermal expansion coefficient is caused by this difference in coefficient of expansion, temperature change of the measured fluid, and VC. The thermal deformation force on the filter mechanical oscillator is smaller than when the diaphragm drive section is formed of a single ring-shaped driving element, and as a result, the amount of thermal deformation in the mechanical oscillator is reduced, resulting in a reduction in temperature error. A small vibrating transducer will be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は第2図に示した振動式トランスジューサ24の
要部説明図、第2図は本発明の一実施例の要部を縦断し
1示した構成図、第3図は第1図及び第2図に示した振
動板駆動部20の構成図で、第3図(2)は平面図、第
3図■は第3図(2)におけるY−Y断面図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the main parts of the vibration transducer 24 shown in FIG. 3 is a block diagram of the diaphragm drive section 20 shown in FIG. 2, FIG. 3 (2) is a plan view, and FIG. 3 (2) is a YY cross-sectional view in FIG. 3 (2).

第1図ないし第3図において、第8図ないし第10図に
示した振動式トランスジューサと異なる主な点は、S@
体底部1aに曲げ撮動をさせるために圧電撮動子2に対
応して振動板駆動部20が設げられていることで、この
4駆動部20は6個の円弧状駆動素子21Y振動体底部
1a内面VC該底面の中心に対して同心となるリング状
に配置し℃形成さ1でいろ。そうして駆動素子21は、
それぞ7″L1円弧状に形成した圧電材料製の圧電基板
21aと、この基板の表面及び裏面の各々に形成した電
極zib・ 21Gとで構成され、電極2ICと振動体
底部laとが電気的[2j!通するように導電性接着剤
を用いて該底部1aに固層させられている。22は隣接
fる駆a索子21の電極21b。
The main points in FIGS. 1 to 3 that differ from the vibrating transducers shown in FIGS. 8 to 10 are that S@
Since the diaphragm drive unit 20 is provided corresponding to the piezoelectric sensor 2 in order to perform bending imaging on the body bottom 1a, the 4 drive units 20 have six arcuate drive elements 21Y vibrating bodies. The inner surface VC of the bottom part 1a is arranged in a ring shape concentric with the center of the bottom surface and is formed at 1°C. Then, the drive element 21
It consists of a piezoelectric substrate 21a made of a piezoelectric material, each formed in a 7"L1 arc shape, and electrodes zib and 21G formed on the front and back surfaces of this substrate, respectively, and the electrode 2IC and the vibrating body bottom la are electrically connected. [2j! It is fixed to the bottom part 1a using a conductive adhesive so as to pass through. 22 is the electrode 21b of the adjacent axle 21.

21bfX:接続する接続線で、振動板駆動部20にお
いては、5個の電極21bが接続線22によって同一′
5位になるように接続されてさらに4線10a?介し玉
検出回路9VC接続され、残る一個の電極21bが導線
1obe介して検出回路9に接続されている。第1図及
び第21文に示したトランスジューサ24におい又も、
碌動体1は導線10cにより℃検出回路9Vc接続され
℃いろ。圧電基板21aを構成する圧°心材料としCは
、この場合pb(Zr’l”1)Os系圧電セラミック
スを用いC(・るが、ZnOセラミックスを用い又もよ
い。23は上述した振動板駆動部20と接続線22と振
動体lとからなる機械振動子である。
21bfX: A connection line to be connected. In the diaphragm drive unit 20, the five electrodes 21b are
Connected to 5th place and 4 more wires 10a? The intervening bead detection circuit 9VC is connected, and the remaining electrode 21b is connected to the detection circuit 9 via the conducting wire 1obe. In the transducer 24 shown in FIG. 1 and text 21,
The dynamic body 1 is connected to a temperature detection circuit 9Vc through a conductor 10c, and the temperature is changed to ℃. The piezoelectric substrate 21a is made of a piezoelectric core material C, which is made of pb(Zr'l"1)Os-based piezoelectric ceramics in this case, and ZnO ceramics may also be used. 23 is the above-mentioned diaphragm. This is a mechanical vibrator consisting of a driving section 20, a connecting line 22, and a vibrating body l.

第2図に示した摂動式トランスジューサ24では、その
各部が上述のようIC構成され℃いるので。
In the perturbation type transducer 24 shown in FIG. 2, each part is configured as an IC as described above.

第8図のトランスジューサにおけると[ゴj様に秦動体
底部1aが振動板駆動部20 VCよって曲げ撮動な行
うように駆動され、この曲げ振411はそれぞれf、l
I定流体11が導入された音響撮動系lG及び17と機
械振動子23とからなろ低動系25の固有邊動数vc等
しい周波数で行わ4ろので、検出回路の出力信号9aは
流体l!の密度に応じた信号となる。故VC%この場合
も、信号9aによって流体11の密度または圧力を測定
することができる。そうして、トランスジューサ24に
おい’c hs 、振動体底部Haの曲げ振動が5個の
分(征された。自動素子21で、駆動されて、第9図の
ような一個のリング状圧電振動子2で駆動されるように
は?、Cつていt【いので、素子21と振動体底部la
とにおける各膨張係数の差と測定流体11の温度変化と
に起因して生じる機械振動子23Vc対する熱変形力は
、同様にして第8図の機械掘動子3Vc働く熱変形力よ
りも小さいことが明らかである。したがって振動式トラ
ンスジューサを第1図ないし第3図に示したように構成
すると1機械振動子23に生じる熱変形が小さくなるの
で%測定結果における温度誤差炉部さくなる。
In the transducer shown in FIG. 8, the bottom part 1a of the movable body is driven by the diaphragm drive part 20 VC to perform a bending motion, and this bending vibration 411 is caused by f and l, respectively.
Since the acoustic imaging system 1G into which the constant fluid 11 is introduced, the 17 and the mechanical vibrator 23 have the same frequency as the natural frequency vc of the low-motion system 25, the output signal 9a of the detection circuit is ! The signal corresponds to the density of Therefore, the density or pressure of the fluid 11 can be measured by means of the signal 9a. Then, the transducer 24's bending vibration of the bottom part Ha of the vibrating body was suppressed by five vibrations. Is it possible to drive the element 21 and the vibrating body bottom la?
The thermal deformation force exerted on the mechanical vibrator 23Vc due to the difference in the expansion coefficients between and the temperature change of the measuring fluid 11 is similarly smaller than the thermal deformation force acting on the mechanical excavator 3Vc in FIG. is clear. Therefore, if the vibrating transducer is configured as shown in FIGS. 1 to 3, the thermal deformation occurring in one mechanical vibrator 23 will be reduced, and therefore the temperature error in the % measurement result will be reduced.

第4図は、第8図のトランスジューサにおいて容器底部
4aと筒体5とを取り外して空洞7を開放状態にした試
料Rと、第2図のトランスジューサ24Vcおいて前記
と同様にL″′C孕洞7を開放状態にした試料Vとにつ
い1行りた実験結果説明図で1本図は、両試料R,Vを
いずれも20℃の空気中において機械振動子3及び23
の各曲げ振動をそれぞれ共振状態KLだ時の該曲げ振動
の周波数F’toと、前記空気の温度をt℃にして同様
の共振状態を得た時の振動子3及び23の各曲げ振動の
周波数Ftとをそれぞれ測定し1作成したものである。
FIG. 4 shows sample R in the transducer in FIG. 8 with the container bottom 4a and cylindrical body 5 removed to leave the cavity 7 open, and the transducer 24Vc in FIG. This figure is an explanatory diagram of the experimental results conducted once for sample V with cavity 7 open. This figure shows both samples R and V in air at 20°C with mechanical vibrators 3 and 23.
The frequency F'to of each bending vibration when each bending vibration is in the resonance state KL, and the frequency F'to of each bending vibration of the vibrators 3 and 23 when the temperature of the air is set to t° C. and a similar resonance state is obtained. One was created by measuring the frequency Ft.

本図から、分割駆動素子21を用いた方が温度誤差の小
さいトランスジューサとなることが明らかである。なお
、この実験は、試料R,V共Vcモ動体底部Haの内径
を24[閣)、振動子2の外径またはこの外径に対応す
る1駆動部200寸法を23〔■〕、振動子2の内径ま
たはこの内径に対応する駆動部20の寸法を18 CM
 :lとして行ったものである。
From this figure, it is clear that the use of the divided drive element 21 results in a transducer with smaller temperature errors. In this experiment, for both samples R and V, the inner diameter of the Vc movable body bottom part Ha was 24 [mm], the outer diameter of the vibrator 2 or the dimensions of the 1 drive part 200 corresponding to this outer diameter was 23 [■], and the vibrator was 2 or the dimension of the drive part 20 corresponding to this inner diameter is 18 CM
:l.

第5図は第4図とをユ異なる実験結果説明図で、この実
験は上記試料R,Vを共に図示ような温度の経時変化を
する空気中に放置しておき、しかる後図示した時点で第
4図におけろと同様な曲げ振動の周波数の測定を行って
作成したものである。
Fig. 5 is an explanatory diagram of the experimental results, which is different from Fig. 4. In this experiment, both the above-mentioned samples R and V were left in air where the temperature changed over time as shown in the figure, and then at the time shown in the figure. It was created by measuring the frequency of bending vibration in the same way as in Fig. 4.

図中のF!+l I F tは第4図におけろものと同
様な意味を有し℃いる。第5図によっても1分割駆動素
子21を用いると密度または圧力測定における温度誤差
が小さくなるということが明らかである。
F in the diagram! +l I F t has the same meaning as in Figure 4. It is also clear from FIG. 5 that the use of the one-segment drive element 21 reduces the temperature error in density or pressure measurements.

第6図は前述の振動板駆動部20とに異なる振動板駆動
部26の表面図で、この場合駆動部26を構成する6個
の駆動素子27は、円環状パターンを該パターンの中心
からの距離が零でない所定の値を有する直線状分割線で
分割して得たような形状に形成されている。第2図にお
いて振動体底部1aを上記のような駆動部z6で駆動す
るようにしても、前述した熱変形を小さくしうることは
明らかであるが、駆動部2ftKは、さらに、素子27
を上記のような形状にしているので底部laに対する駆
動力が駆動部20におけるよりも大きくなる利点がある
FIG. 6 is a surface view of a diaphragm drive section 26 that is different from the above-mentioned diaphragm drive section 20. In this case, six drive elements 27 constituting the drive section 26 move the annular pattern from the center of the pattern. It is formed into a shape obtained by dividing the distance by a linear dividing line having a predetermined value other than zero. In FIG. 2, it is clear that the aforementioned thermal deformation can be reduced even if the vibrating body bottom portion 1a is driven by the above-mentioned driving portion z6.
Since it has the above-described shape, there is an advantage that the driving force for the bottom portion la is larger than that for the driving portion 20.

第7図はさらに前述とは異なる振動板駆動部28の構成
図で、同図(A)を丁表面図、同図■)1個面図である
。この場合駆動部28をヱ円頂板状圧電基板28aな有
しているが、この基板28aVCは該基板の中心を通る
三本の直線に沿うようにして溝29が設けられ、この結
果基板28aは溝29rcよりて形成された6個の肉薄
部28a1と顔部28a1に隣る6個の肉厚部28a2
とで構成され℃いる。
FIG. 7 is a configuration diagram of the diaphragm driving section 28, which is different from the above-mentioned one. In this case, the drive unit 28 has a circular top plate-shaped piezoelectric substrate 28a, and this substrate 28aVC is provided with grooves 29 along three straight lines passing through the center of the substrate, and as a result, the substrate 28a is Six thin parts 28a1 formed by the groove 29rc and six thick parts 28a2 adjacent to the face part 28a1.
It is composed of ℃ and ℃.

そうして肉厚部28a2の表面VC電極21bが設けら
れ、基板28Hの裏面にリング状に電極28bが設けら
れている。振動板駆動部28は上述のようVC構成され
工いろので、第2図のトランスジューサにおい″C%駆
動部20のかわりに駆動部28を用いて電極28b側を
拶動体底部1aK固漸し−C第1図のような配線を行え
ば、トランスジューサ24におけると同様にし又流体1
1の密度または圧力を測定しうろことが明らかである。
A VC electrode 21b is provided on the front surface of the thick portion 28a2, and a ring-shaped electrode 28b is provided on the back surface of the substrate 28H. Since the diaphragm drive unit 28 is configured with a VC as described above, the drive unit 28 is used instead of the C% drive unit 20 in the transducer shown in FIG. If the wiring is done as shown in FIG.
It is clear that the density or pressure of 1 can be measured.

そうして、この場合駆動部28においては肉厚部28a
2が厚さの薄い肉薄部28alで連結さねているので、
駆動部28と振動体lとからなる機械振動子に生じる前
述の熱変形力が、第2図の場合よりは大きいが第8図の
場合よりは小さくなって、この結果温度誤差の小さいト
ランスジ為−サが得られることになる。駆tJJ部28
を採用すると6個の肉厚部28a2が分離されていない
ので、振動式トランスジューサの製作が楽に行えること
になる。
In this case, in the drive section 28, the thick portion 28a
2 are connected by the thin wall part 28al, so
The aforementioned thermal deformation force generated in the mechanical vibrator consisting of the drive section 28 and the vibrating body l is larger than in the case of FIG. 2, but smaller than in the case of FIG. 8, resulting in a transducer with a small temperature error. −Sa will be obtained. Kakut JJ Club 28
If this is adopted, the six thick portions 28a2 are not separated, making it easier to manufacture the vibration transducer.

上述の各実施例においC)工、振動板駆動部を6個の円
弧状駆動素子をリング状に配fdして形blj、L 。
In each of the above-mentioned embodiments, the diaphragm drive section is shaped like blj, L by distributing six arc-shaped drive elements in a ring shape.

かつ隣接する駆動素子が全(分離されているよう[1−
ろかまたは薄い連結部を介し工連結されているようにし
、その5え、さらに、上記6個のうちの5個の駆動素子
によつ1振動体底部1aの曲げ振動を駆動して残る1個
の駆動素子の部分の電極で電圧検出を行うようにしたが
1本発明は上述のような駆動重子の個数並びに形状に限
定されるものでな(、振動体底部1aの曲げ振動を駆動
する駆動素子の個数及び電圧検出を行う電極が設けられ
ている駆動素子の個数はそれぞれ上記の個数とI1異な
る個数であってもよく、またこねらの駆動素子の形状が
短冊状であってもよいものである。
and all adjacent driving elements are separated [1-
The bending vibration of the bottom portion 1a of one vibrating body is driven by five of the six drive elements described above, and the remaining one However, the present invention is not limited to the number and shape of the drive elements as described above (the present invention is not limited to the number and shape of the drive elements as described above). The number of elements and the number of drive elements provided with electrodes for voltage detection may be different from the above numbers by I1, and the shape of the drive elements may be strip-like. It is.

また上述の各実施例においては振動体底部Haを駆動す
るために圧電振動子、つまり電歪性を有する駆動素子な
用いたが1本発明を工、前配電歪性駆動素子にかえ″C
,S歪性のよっな起歪性を有する駆動素子を用いてもよ
いことは明らかである。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, a piezoelectric vibrator, that is, an electrostrictive driving element was used to drive the vibrating body bottom part Ha, but according to the present invention, a pre-distribution straining driving element was used instead.
, S skewness may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したようVC1本発明においては、周縁が固定され
た撮動板とこの振動板の少なくとも−cliliVc固
着され″C振動板の周縁を除く部分が振動板の厚さ方向
に振動するようKffi動板を駆動する振動板駆動部と
からなる機械振動子な備え、前記機械振動子とこの機械
振動子に接触″fろようにした測定流体とからなる振動
系の共掘周波数を検出し工この検出結果から測定流体の
密度または圧力を測定するものにおいて、振動板駆動部
?:複数個の起歪性を有する円弧状駆動素子をリング状
に配置し℃形成し、かつ隣接する駆動素子は全く分離さ
れているようするかまたは薄い連結部を介して連結され
ているようにするかし工部動式トランスジューサを構成
した。
As described above, in the VC1 of the present invention, at least -cliliVc of this diaphragm is fixed to the imaging plate whose peripheral edge is fixed, and the Kffi moving plate is fixed so that the portion of the diaphragm excluding the periphery vibrates in the thickness direction of the diaphragm. A mechanical vibrator comprising a diaphragm drive unit that drives Is the diaphragm drive unit used to measure the density or pressure of the measured fluid based on the results? : A plurality of circular arc-shaped drive elements having strainability are arranged in a ring shape, and adjacent drive elements are either completely separated or connected through a thin connection part. Sukashi Kobe constructed a mobile transducer.

このため、上述のように構成すると、振動板と摂動板!
jAtM部を構成する駆動素子との間に熱膨張係数の差
が存在しても、この膨張係数差と測定流体の温度変化と
に起因して生じる機械振動子に対する熱変形力が振動板
駆動部をリング状の一個の駆動素子で形成した場合に比
ベニ小さくなるので、この結果、本発明においては1機
械振動子における熱変形量が小さくなり″c1結局結局
温度差4差さい伝動式トランスジューサが得られる効果
があることになる。また本発明においCは、振動板駆動
Sを構成する複数個の駆動素子が剛体的に結合されてい
ないので、振動板駆動部にセラミックスが用いられ℃い
ても、振動式トランスジューサに急激な温度変化が加え
ろまた場合IC該セラミックスに割れが生じろようなこ
とを工ないという効果もある。
Therefore, when configured as described above, a diaphragm and a perturbation plate!
Even if there is a difference in coefficient of thermal expansion between the drive element and the drive element that constitutes the AtM section, the thermal deformation force on the mechanical vibrator caused by this difference in coefficient of expansion and the temperature change of the measured fluid will cause the vibration plate drive section to When formed by a single ring-shaped drive element, the amount of thermal deformation in one mechanical vibrator is small, and as a result, in the present invention, the amount of thermal deformation in one mechanical vibrator is small. In addition, in the present invention, C is that the plurality of drive elements constituting the diaphragm drive S are not rigidly connected, so even if ceramics are used in the diaphragm drive part, This also has the effect of preventing cracks from occurring in the ceramics of the IC if a rapid temperature change is applied to the vibrating transducer.

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

第1図は本発明の一実施例の要部説明図、第2図は第1
図に装部を示した実施例の構成図、第3図は第1図及び
第2図に示した振動板駆動部の構成図で、第3図面に平
面図、第3図■は第3図〜VcSけるY−YM面図であ
る。第4図、第5図は異なる実験結果′a明因、第6図
、第7図はそれぞれ第3図とは異なる振動板駆動部の構
成説明図で。 第7図(5)は表面図、第7□□□B)は側面図である
。第8図は従来の振動式トランスジューサの構成図。 第9図は第8図に示した王゛鑞振動子の構成図で。 第9図(2)は裏面図、第9図C) i@L表面図、第
9図B)は第9図四におけるX−X断面図である。第1
0図を1第8図に示した振動式トランスジューサのブロ
ック構成図である。 1a・・・・・・損動体底g、tb・・・・・・つば、
2・・・・・・圧電振動子、3.23・・・・・・機械
振動子、  11・・・・・・測定流体。 15.25・・・・・・振動系、 20.26.28・
・・・・・振動板駆動部、21.27・・・・・・駆動
素子、24・・・・・・振動式トランスジューサ、28
a1・・・・・・肉薄部。 、°) イ′ヱ人イr理士 山 口  巌  ゞ′。 箋  1!!1 駕  2  図 (4)         <8) 箋  3  口 1b 箋   6  図 〔Aン          (8〕 菖   q  口
FIG. 1 is an explanatory diagram of the main part of one embodiment of the present invention, and FIG.
Figure 3 is a configuration diagram of the embodiment showing the mounting part, Figure 3 is a configuration diagram of the diaphragm drive unit shown in Figures 1 and 2; It is a Y-YM plane view from Figure to VcS. FIGS. 4 and 5 show different experimental results, and FIGS. 6 and 7 are explanatory views of the structure of the diaphragm drive unit, which are different from those shown in FIG. 3. FIG. 7(5) is a surface view, and FIG. 7(5) is a side view. FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional vibration transducer. Figure 9 is a configuration diagram of the Wang Qian oscillator shown in Figure 8. FIG. 9(2) is a back view, FIG. 9C) is a front view, and FIG. 9B) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 94. 1st
FIG. 8 is a block diagram of the vibration transducer shown in FIG. 1 and FIG. 8; 1a... Loss body bottom g, tb... Brim,
2... Piezoelectric vibrator, 3.23... Mechanical vibrator, 11... Measuring fluid. 15.25... Vibration system, 20.26.28.
...Diaphragm drive unit, 21.27...Driving element, 24...Vibration transducer, 28
a1...Thin part. , °) I'e person Ir Physician Yamaguchi Iwao ゞ'. Paper note 1! ! 1 Palette 2 Figure (4) <8) Note 3 Mouth 1b Note 6 Figure [A (8) Iris q Mouth

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 周縁が固定された振動板とこの振動板の少なくとも一面
に固着されて前記振動板の前記周縁を除く部分が前記振
動板の厚さ方向に振動するように前記振動板を駆動する
振動板駆動部とからなる機械振動子を備え、前記機械振
動子とこの機械振動子に接触するようにした測定流体と
からなる振動系の共振周波数を検出してこの検出結果か
ら前記測定流体の密度または圧力を測定するものにおい
て、前記振動板駆動部を複数個の起歪性を有する駆動素
子をリング状に配置して形成し、かつ隣接する前記駆動
素子が全く分離されているようするかまたは薄い連結部
を介して連結されているようにするかしたことを特徴と
する振動式トランスジューサ。
a diaphragm having a fixed periphery; and a diaphragm drive unit fixed to at least one surface of the diaphragm to drive the diaphragm so that a portion of the diaphragm other than the periphery vibrates in the thickness direction of the diaphragm. Detecting the resonance frequency of a vibration system consisting of the mechanical vibrator and a measuring fluid that is in contact with the mechanical vibrating element, and determining the density or pressure of the measuring fluid from the detection result. In the device to be measured, the diaphragm drive section is formed by arranging a plurality of drive elements having strainability in a ring shape, and adjacent drive elements are completely separated, or a thin connection part is formed. A vibrating transducer characterized in that the vibrating transducer is connected via a vibrating transducer.
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US07/129,521 US4961345A (en) 1986-12-08 1987-12-07 Vibration type transducer
DE19873741568 DE3741568A1 (en) 1986-12-08 1987-12-08 DEVICE AND METHOD FOR DETECTING THE RESONANCE FREQUENCY OF AN VIBRATION ORGAN WHICH IS IN CONTACT WITH A FLUID

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