JPS6333145Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、加えられた歪に対応して変化する固
有振動数変化から上記歪を検出する水晶歪ゲージ
を利用して圧力を測定する圧力計に関する。

第１図は、このような圧力計の従来例の構成説
明図であり、図中、１は支持体、２は被測定圧の
導入口、３は導入された圧力に応じて伸縮するベ
ロー、４は中央部に所定の凹部を有し例えば板バ
ネでなる起歪体、５は該起歪体の略中央部に接着
された水晶歪ゲージ６，６′は起歪体５の両端を
夫々支持体１およびベロー３へ締結させる例えば
ネジでなる締結体、７，７′は水晶歪ゲージ５を
起歪体４に接着させる接着体である。また、第２
図および第３図は、上記水晶歪ゲージ５周辺の拡
大図であり、夫々水晶歪ゲージ５に歪が作用して
いない状態と作用している状態を示している。第
２図および第３図において、第１図と同一記号は
同一意味をもたせて使用しここでの説明は省絡す
る。また、５ａ，５ｂは水晶歪ゲージ５の中心軸
に対して対称的に設けられ長尺状に形成されてい
る振動部、５ｃ，５ｄは該振動部５ａ，５ｂの両
端を夫々結合させている結合部であり、該結合部
５ｃ，５ｄと上記振動部５ａ，５ｂがロの字形に
結合されて水晶歪ゲージ５を構成している。

上記構成からなる従来の実施例において、導入
口２から被測定圧が導入されていない場合、ベロ
ー３は収縮状態になつており、起歪体４はほぼ水
平状態を保ち水晶歪ゲージ５の周辺は第２図のよ
うになつている。また、導入口２から被測定圧が
導入されると、ベロー３は該被測定圧の圧力に応
じて伸張し、起歪体４へ歪を与える。起歪体４の
歪は、接着体７，７′を介して水晶歪ゲージ５へ
伝達され、該水晶歪ゲージを第２図の状態から第
３図の状態に変移せしめる。第３図において、水
晶歪ゲージ５の起歪体４への固定端部には、振動
部５ａ，５ｂと結合部５ｃ，５ｄとの接続点にお
いて発生する反力Ｒ、モーメントＭが互いに逆方
向に等しい大きさで作用するため、水晶歪ゲージ
５と起歪体４の結合が理想的でない場合でも、水
晶歪ゲージ５から外部へエネルギーが消費されて
出るようなことはない。而して、起歪体４から水
晶歪ゲージ５へ伝達された歪量は、水晶歪ゲージ
５によつて正確に検出され、該歪量から所定の演
算処理（図示せず）を経て前記被測定圧が測定さ
れる。

然し乍ら、上記従来例においては、水晶歪ゲー
ジ５が接着体７，７′によつて起歪体４へ接着さ
れており、ベロー３へ導入された被測定圧が起歪
体４を介して水晶歪ゲージ５で間接的に検出され
る構成であるために、水晶歪ゲージ５と起歪体４
との熱膨脹係数の差が原因となつて零点が温度特
性を示して変動したり、水晶歪ゲージ５の水晶自
身がもつ周波数温度特性が上記温度特性に重畳し
たりする欠点があつた。

本考案は、かかる従来例の欠点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、上記欠点が除去され
水晶歪ゲージを利用して被測定圧を正確に測定で
きる圧力計を提供することにある。

以下、本考案について図を用いて詳細に説明す
る。第４図は、本考案実施例の構成断面図であ
り、図中、第１図と同一記号は同一意味をもたせ
て使用しここでの説明は省略する。また、８は複
合形水晶歪ゲージ、９，９′は接着体、１０は水
晶歪ゲージ８の長手方向（すなわち感度方向）に
はバネ定数が小さく厚さ方向にはバネ定数が大き
くなるような形状（例えば第４図に示した略鍔形
のような所定形状）に構成されると共に一端が前
記複合形水晶歪ゲージの長手方向に着設されたバ
ネでなる部材、１１は例えば第４図に示したよう
に断面Ｌ字形を成し所定部分に接着体９′を介し
て部材１０が着設されるとともに起歪体４を介し
て支持体１へ接続される保持具である。更に、複
合形水晶歪ゲージ８は、２個の外側振動子８ａ，
８ｃと１個の内側振動子８ｂが結合部８ｄによつ
て一体的に結合されて構成されるとともに、各振
動子８ａ〜８ｃは中心軸に対して対称的に設けら
れた２個の長尺状振動部とこれら振動部の両端を
夫々結合する２個の小結合部とが夫々ロの字形に
形成された、いわゆるダブルビーム形構成となつ
ている。また、上記振動子８ａ〜８ｃの脚部は
夫々接着体９ａ〜９ｃによつて起歪体４に接着さ
れるとともに、上記結合部８ｄに上記部材１０が
一体的に着設されている。尚、上記振動子８ａ〜
８ｃは、上述のダブルビーム形の形状に限定され
るものではなく、起歪体４からの歪を受けて該歪
に対応した固有振動数変化を生ずる構成の範囲内
で種々の変形は可能であり、例えば単なる長尺状
振動部のみからなる、いわゆるシングルビーム形
形状であつてもよいし、振動子８ａ〜８ｃの数も
複数個であれば３個でなくともよい。また、上記
部材１０の形状も第４図に例示したものに限定さ
れるものではなく、第４図の複合形水晶歪ゲージ
８の上下方向へのバネ定数が小さく厚さ方向への
バネ定数が大きくなるような形状の範囲内で種々
の変形は可能である。更に、上記部材１０の数も
１個でなく複数個設けてもよい。

以上詳しく構成を説明した本考案の実施例の動
作について以下説明する。第４図において、ベロ
ー３に被測定圧が導入されていない場合、起歪体
４はほぼ水平状態となつており、複合形水晶歪ゲ
ージ８の各振動子８ａ〜８ｃの脚部には起歪体４
から一様な力が加えられている。また、複合形水
晶歪ゲージ８の結合部８ｄは、部材１０を介して
保持具１１に結合されており、この状態で、複合
形水晶歪ゲージ８の各振動子８ａ〜８ｃは夫々例
えば固有振動数f₁〜f₃で振動している。而して、
ベロー３内へ被測定圧が導入されると、該被測定
圧に対応してベロー３が伸張し、起歪体４を押し
上げ該起歪体を下に凸の状態にせしめる。この状
態で、２個の外側振動子８ａ，８ｃには圧縮力が
働き、１個の内側振動子８ｂには引張力が働い
て、各振動子８ａ〜８ｃの固有振動数を変化せし
める。該固有振動数変化は、例えば発信回路や周
波数差検出回路等でなる公知の検出機構（図示せ
ず）で検出され、検出された該固有振動数変化か
ら所定の演算処理を経て上記被測定圧が求めら
れ、表示器等（図示せず）に数値表示される。

以上、詳しく説明したような本考案の実施例に
よれば、複合形水晶歪ゲージ８の振動子８１〜８
３の下端部が接着体９を介して起歪体４に接着さ
れるとともに部材１０および接着体９′を介して
結合部８ｄが保持具１１に結合されているような
構成であるために、複合形水晶歪ゲージ８と起歪
体４の熱線膨脹係数が異なつている場合でも、上
記振動子８ａ〜８ｃの長手方向には温度変化に伴
なう力が作用するようなことはなく、前記従来例
に比して優れた零点温度特性を示すという利点を
有する。また、複合形水晶歪ゲージ８の長手方向
（即ち、感度方向）にはバネ定数が小さく厚さ方
向にはバネ定数が大きく構成されたバネ部材１０
が複合形水晶歪ゲージ８の長手方向に着設されて
いるため、該複合形水晶歪ゲージに座屈（軸方向
に圧力を受ける柱等において該圧力がある限界値
に達すると急に力の直角方向に湾曲を生じて変形
し、ついには破壊してしまう現象）が生じにくく
なり、結果的に大きな被測定圧をも正確に測定で
きるという利点がある。更に、本考案によれば、
複合形水晶ゲージ８における外側振動子の１個８
ａ（若しくは８ｃ）と上記内側振動子８ｂで夫々
検出される固有振動数変化量の差を求めるような
所定の演算を施すことにより、前記従来例におい
てみられたような水晶自身が有する周波数温度特
性に起因する誤差や上記部材１０から複合形水晶
歪ゲージ８に作用する力に起因する誤差を容易に
除去することができるという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧力計の構成説明図、第２図お
よび第３図は第１図の水晶歪ゲージ周辺の拡大
図、第４図は本考案実施例の構成断面図である。 １……支持体、３……ベロー、４……起歪体、
５……水晶歪ゲージ、６，６′……締結体、７，
７′，９，９′……接着体、８ａ〜８ｃ……振動
子、８ｄ……結合部、１０……部材、１１……保
持具。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被測定圧が導入され該被測定圧の圧力に対応し
   て伸張するベローと、該ベローに一端が接続され
   該ベローの伸張具合に応じて歪を生ずる起歪体
   と、該起歪体の他端を挟着するそれぞれ所定形状
   の支持体および保持具と、該起歪体に脚部が着設
   されると共に加えられた歪に対応して固有振動数
   が変化する複数個の振動子およびこれらの振動子
   を結合させる結合部とからなる複合形水晶歪ゲー
   ジと、前記振動子の長手方向にはバネ定数が小さ
   く前記振動子の厚さ方向にはバネ定数が大きく構
   成されると共に両端が前記結合部と前記保持具に
   着接されたバネでなる部材とを具備し、前記複合
   形水晶歪ゲージの固有振動数変化から前記被測定
   圧を測定する圧力計。