JPS5844321A - 振動式力検出器 - Google Patents
振動式力検出器Info
- Publication number
- JPS5844321A JPS5844321A JP14187881A JP14187881A JPS5844321A JP S5844321 A JPS5844321 A JP S5844321A JP 14187881 A JP14187881 A JP 14187881A JP 14187881 A JP14187881 A JP 14187881A JP S5844321 A JPS5844321 A JP S5844321A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrators
- force
- vibrator
- bellows
- difference
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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】
本発明は、与えられるカにょって共振周波数が変化する
ことを利用した弾性振動体を使用する振動式力検出器に
関するｔのである・ 弾性振動体を使用するとの種の装置祉、出力信号が周波
数信号で得られるとと、検出感度が高いこと勢の特長が
ある反面、弾性振動体とこれを支持する部材との線膨張
の差が力となって表われたり、振動体自身の温度係数が
問題と愈る可能性がある等、温度の影響を受けやすい欠
点を有しているＯ 本発明は、温度の影響を受けず、検出精度の高い振動式
力検出器を実現しようとするものである。
ことを利用した弾性振動体を使用する振動式力検出器に
関するｔのである・ 弾性振動体を使用するとの種の装置祉、出力信号が周波
数信号で得られるとと、検出感度が高いこと勢の特長が
ある反面、弾性振動体とこれを支持する部材との線膨張
の差が力となって表われたり、振動体自身の温度係数が
問題と愈る可能性がある等、温度の影響を受けやすい欠
点を有しているＯ 本発明は、温度の影響を受けず、検出精度の高い振動式
力検出器を実現しようとするものである。
本発明に係る装置は、同一材料であって、一端が共通の
部材に結合する２以上の振動子で構成され、２以上の振
動子の各他端に、互いに差動的に検出すべき力を与える
とともに、２以上の振動子の各振動数に関連した周波数
信号の差を測定゛して力の大きさを知るようにした点に
特徴があ゛る。
部材に結合する２以上の振動子で構成され、２以上の振
動子の各他端に、互いに差動的に検出すべき力を与える
とともに、２以上の振動子の各振動数に関連した周波数
信号の差を測定゛して力の大きさを知るようにした点に
特徴があ゛る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、ここでは、
圧力計を構成した場合を例示する。
圧力計を構成した場合を例示する。
図において、１は断面り字形状の基台、２は基台１に取
付仕られたベローズ、３はベローズシの作動端２０に一
端が結合し、他端が基台１に固定された可撓性基板で、
この基板は、片持ち梁を構成している。４は本発明で特
徴としている振動式の力検出手段であって、可撓性基板
３上に、例えば低融点ガラスで接着されている。
付仕られたベローズ、３はベローズシの作動端２０に一
端が結合し、他端が基台１に固定された可撓性基板で、
この基板は、片持ち梁を構成している。４は本発明で特
徴としている振動式の力検出手段であって、可撓性基板
３上に、例えば低融点ガラスで接着されている。
第２図は、振動式力検出手段４を拡大して示す構成図で
ある。仁の力検出手段４は、一端が共通部材４０にそれ
ぞれ結合している５本の同一形状、同一材料の振動子４
１．４２．４３で構成されておシ、各振動子４１．４２
．４３の他端が可撓性基板３に各振動子が等間隔で配列
するように接着されている。
ある。仁の力検出手段４は、一端が共通部材４０にそれ
ぞれ結合している５本の同一形状、同一材料の振動子４
１．４２．４３で構成されておシ、各振動子４１．４２
．４３の他端が可撓性基板３に各振動子が等間隔で配列
するように接着されている。
各振動子４１．４２．４３には、図示してないが、それ
ぞれ振動子を振動させるための励振手段と、振動子の振
動数を検出するための振動検出手段とが設けられている
。これらの励振手段、振動検出手段としては、振動子の
材料が金属材料の場合には、例えげＰＺＴを取付けたも
の、あるいは電磁力を利用したもの等が使用可能であ：
る。また振動子の材できる利点がある。
ぞれ振動子を振動させるための励振手段と、振動子の振
動数を検出するための振動検出手段とが設けられている
。これらの励振手段、振動検出手段としては、振動子の
材料が金属材料の場合には、例えげＰＺＴを取付けたも
の、あるいは電磁力を利用したもの等が使用可能であ：
る。また振動子の材できる利点がある。
なお、とこでは、各振動子４１〜４３は、中央部に透孔
４！５が設けられ、デーワルビーム状のものとなってい
るが、との透孔４５をカ＜シ、シングルビーム状のもの
としてもよい。
４！５が設けられ、デーワルビーム状のものとなってい
るが、との透孔４５をカ＜シ、シングルビーム状のもの
としてもよい。
第１図に戻り、５，６は、いずれも発振増幅器で、一方
の発振増幅器５は、振動子４１を含んで発振ループを形
成しておシ、また、他方の発振増幅器６は、中央の振動
子４２を含んでもうひとつの発振ループを形成している
。７は、各発振増幅器５，６からの周波数信号ｆ□、ｆ
２の差を演算する演算回路である。
の発振増幅器５は、振動子４１を含んで発振ループを形
成しておシ、また、他方の発振増幅器６は、中央の振動
子４２を含んでもうひとつの発振ループを形成している
。７は、各発振増幅器５，６からの周波数信号ｆ□、ｆ
２の差を演算する演算回路である。
このように構成した装置の動作を次に説明する。
いま、ベローズ２に被測定圧力Ｐが印加され、ベローズ
２が伸長すると、可撓性基板Ｓは、第２図実線に誇張し
て示すように撓み、これによって、３本の振動子４１〜
４３には互いに差動的な外力が加わる◇すなわち、中□
央の振動子４２には引張力Ｆが与えられ、また両端の振
動子４１．４３には、それされ圧縮力Ｆ／２が与えられ
る。
２が伸長すると、可撓性基板Ｓは、第２図実線に誇張し
て示すように撓み、これによって、３本の振動子４１〜
４３には互いに差動的な外力が加わる◇すなわち、中□
央の振動子４２には引張力Ｆが与えられ、また両端の振
動子４１．４３には、それされ圧縮力Ｆ／２が与えられ
る。
このような状態において、両端の振動子４１．４３の共
振周波数ｆ工、中央の振動子４２の共振周波数ｆ２は、
それぞれ（１）式および（２）式で示すことができる。
振周波数ｆ工、中央の振動子４２の共振周波数ｆ２は、
それぞれ（１）式および（２）式で示すことができる。
ま
ただし、 ｆｏｌ：力ｒが０のときの振動子４１．４３
の共振周波数 ｆ０２ ”力Ｆが００ときの振動子４２の共振周波数。
の共振周波数 ｆ０２ ”力Ｆが００ときの振動子４２の共振周波数。
ただし、この例で杜
振動子４１〜４３は同一材料、同一
形状であってｆ０１キｆ。２ となる。
Ａ：振動子４１．４３の力係数
Ｂ＝振動子４２の力係数
また、ｆ工とｆ２の差Δｆは、（１）式、（２）式から
（３）式の通りとなる。
（３）式の通りとなる。
Δｆ″ｆ２−ｆ１
（５）式において、ｆ２＋ｆ□を一定に維持するものと
すれば、Δｆは与えられる力Ｆに対応したものとと１ｋ
Ｆ）、ｔを測定することによって、力Ｆ１すなわち、被
測定圧力Ｐを知ることができる。′第１図において、演
算回路７は、ｆ□、ｆ２を入力し、その差を演算するこ
とによって、被測定圧カＰＫＩＩ連した信号Δｆｌ出力
する。
すれば、Δｆは与えられる力Ｆに対応したものとと１ｋ
Ｆ）、ｔを測定することによって、力Ｆ１すなわち、被
測定圧力Ｐを知ることができる。′第１図において、演
算回路７は、ｆ□、ｆ２を入力し、その差を演算するこ
とによって、被測定圧カＰＫＩＩ連した信号Δｆｌ出力
する。
このように構成した装置によれば、各振動子４１〜４３
が同一材料、同一形状で一体に構成されていることから
、各振動子の温度変化による共振周波数の変化は、各振
動子に同じように影響することとなるが、これは、演算
回路７における演算によって相殺されて、出力信号には
何んら影響しないものとなる。
が同一材料、同一形状で一体に構成されていることから
、各振動子の温度変化による共振周波数の変化は、各振
動子に同じように影響することとなるが、これは、演算
回路７における演算によって相殺されて、出力信号には
何んら影響しないものとなる。
第５図及び第４図は、本発明の他の実施例を示す構成断
面図である。第５図の実施例では、ケース６内に５本の
振動子で構成゛される振動式力検出手段４を収容し、振
動子４１．４３の一端をケース８の底部８０にそれぞれ
取付け、中央の振動子４２の一端をベローズ２の作動端
２ｏに取付けたものである。
面図である。第５図の実施例では、ケース６内に５本の
振動子で構成゛される振動式力検出手段４を収容し、振
動子４１．４３の一端をケース８の底部８０にそれぞれ
取付け、中央の振動子４２の一端をベローズ２の作動端
２ｏに取付けたものである。
また、ベローズ２は、その作動端２ｏがケース８内に向
かって伸び縮みするようにケース８の底部に取付けられ
ている。このベローズ２は、ベローズに与えられる圧力
Ｐと、ケース２内の圧力（含む真！２りとの差圧に応じ
て伸び縮みし、力検出手段４は、この差圧を検出する。
かって伸び縮みするようにケース８の底部に取付けられ
ている。このベローズ２は、ベローズに与えられる圧力
Ｐと、ケース２内の圧力（含む真！２りとの差圧に応じ
て伸び縮みし、力検出手段４は、この差圧を検出する。
第４図の実施例は、第５図の実施例を変形し九ものであ
って、ベローズに代えて、ここにダイヤフラム２１を設
置し、このダイヤプラムの変位を振動子４２の一端に与
えるように構成したものである。
って、ベローズに代えて、ここにダイヤフラム２１を設
置し、このダイヤプラムの変位を振動子４２の一端に与
えるように構成したものである。
たお、上記の各実施例では、いずれも圧力針に適用した
場合であるが、各種の物理量に応じた力を検出するため
の装置に適用することができる。
場合であるが、各種の物理量に応じた力を検出するため
の装置に適用することができる。
また、上記では、５＠の同一形状の振動子で構成される
亀のを用いたが２個の振動子でもよく、また、各振動子
の形状は必ずしも同一形状でなくともよい。形状を異に
構成した場合の共振周波数の相違郷は、演算回路によっ
て補正が可能だからである。
亀のを用いたが２個の振動子でもよく、また、各振動子
の形状は必ずしも同一形状でなくともよい。形状を異に
構成した場合の共振周波数の相違郷は、演算回路によっ
て補正が可能だからである。
以上説明したように、本発明に、よれば、振動式のもつ
各特長を何ら阻害することなく、温度の影響を受けない
振動式検出器が実現できる。
各特長を何ら阻害することなく、温度の影響を受けない
振動式検出器が実現できる。
、第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図装置に使用されている力検出手段の一例を示す構成
図、第５図及び第４図は本発明の他の実施例を示す構成
断面図である。 ４・・・振動式力検出手段、４１〜４３・・・振動子、
４０・・・共通部材、５．６・・・発振増幅器、７・・
・演算回路。 第１図 行 １１１浣１力＋Ｐ） 篇２図 篇３図
１図装置に使用されている力検出手段の一例を示す構成
図、第５図及び第４図は本発明の他の実施例を示す構成
断面図である。 ４・・・振動式力検出手段、４１〜４３・・・振動子、
４０・・・共通部材、５．６・・・発振増幅器、７・・
・演算回路。 第１図 行 １１１浣１力＋Ｐ） 篇２図 篇３図
Claims (2)
- （１） 同一材料であって一端がそれぞれ共通部材に
結合する２以上の振動子で構成され、前記２以上の振動
子の各他端に互いに差動的に検出すべき力を与えるとと
もに、前記２ＩＩの振動子の６振動数に関連し九周波数
信号の差を測定して前記力の大きさを知るようにした振
動式力検出器み - （２）振動子の材料として水晶を用いるとともに、これ
に電極板を形成させることによって振動子の励振手段、
振動検出手段を構成するようにした特許請求の範囲第１
項記載の振動式力検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14187881A JPS5844321A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 振動式力検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14187881A JPS5844321A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 振動式力検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5844321A true JPS5844321A (ja) | 1983-03-15 |
Family
ID=15302258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14187881A Pending JPS5844321A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 振動式力検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5844321A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4947694A (en) * | 1988-03-16 | 1990-08-14 | W & T Avery Limited | Vibrating force sensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110197U (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-21 | 敏雄 工藤 | 伸縮物干台 |
-
1981
- 1981-09-09 JP JP14187881A patent/JPS5844321A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6110197U (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-21 | 敏雄 工藤 | 伸縮物干台 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4947694A (en) * | 1988-03-16 | 1990-08-14 | W & T Avery Limited | Vibrating force sensor |
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