JPS60207027A

JPS60207027A - 振動式力検出器

Info

Publication number: JPS60207027A
Application number: JP6399684A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawamoto; 河本　晟; Shohei Ishida; 石田　昇平
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1985-10-18
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0643929B2; EP0159831A2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、振動体に作用する力を、その振動体の振動周
波数によって検出する、振動式力検出器に関し、更に詳
しくは、磁界中の振動体に励振電流を流すことによって
、振動体を励振する方式の振動式力検出器に関する。

（１コ）従来技術一般に、振動式力検出器は、力や重量や加速度の計測に
利用されるもので、出力をＡ−Ｄ変換器を介することな
く、直接デジタル量の検出値が得られるという特徴を有
しいるが故に、近年その応用範囲が拡大されつつある。

振動体とし°ζは、水晶１弦、音叉等が用いられる。こ
のうち、弦又は音叉を振動体として使用した検出器にお
りる励振方法としては、従来、＋１１振動体に圧電素子
を貼り付ける方法、（２）電磁石により振動体を吸引す
る方法、および（３）磁界中に振動体を配置してその振
動体に電流を流す方法がある。しかし、ｆｉ＋の方法で
は、圧電素子を貼りイ」りるときに使用する接着剤等の
影響で、振動体の機械的特性が安定しない欠点があり、
また、（２）の方法では振動体材質が強磁性材料に限定
される為、有効な振動体材質の選択が困難であるという
問題点がある。更に、（３）の方法では、振動体の電気
抵抗が大きい場合、めかυ上のＱが低下して励振するこ
とができないという欠点がある。すなわち、第１図に従
来のこの種の基本回路構成図を示す如く、このような回
路構成においては、紙面に垂直な磁界】の中で振動した
振動体２の起電力は、増巾器３で増巾された後、抵抗４
を介して振動体２に供給され、この電流と磁界１の作用
により振動体２に力が作用する結果、１辰動が持続され
発振する。このとき、振動体２には電気抵抗があるから
、流れた電流との積による電圧が振動体２の振動による
起電力に重畳して増巾器３に加えられることになる。振
動体２の電気抵抗が極めて小さく、また、真空中等、振
動体２のＱが高い場合には、この電位は僅かであって問
題は生しない。ところが振動体２の材質によっては電気
抵抗が大きく、また、空気中等、Ｑが低い場合には電気
抵抗分による電位が振動起電力を上回り、この為見かり
上のＱが低下してうまく励振することが困ＭＩＮとなる
。

Ｑの低い１辰動体を用いても励振することのできる方法
は、特開昭５２−６９６７７によって既に提案されては
いるものの、その回路構成が複雑で、振１１］の極小又
は極大値になるよう発振周波数を制御しても、高性能を
期待することはできない。

（ハ）目ｒ灼本発明の目的は、磁界中の振動体に電流を流して励振す
る方式にあって、振動体の電気抵抗が高くても能率よく
励振することができ、従って振動体の材質に制限を受り
る′°ことなく有効な機械特性を持つ振動体を選択する
ことができ、もって性能の高い振動式力検出器を提供す
ることにある。

（ニ）構成本発明の特徴とするところは、振動体の電気抵抗とその
励振電流との積によっζ生ずる電位を〜励振回路手段か
らの励振電圧を分圧した電位を用いて消去するよう構成
したことにある。

（ホ）実施例第２図は本発明の基オー的な実施例を示す回路構成図で
ある。

紙面に垂直な方向の磁界１内に振動弦２が配設される。

振動弦２の振動による起電力は増巾器３で増ｒｌＪされ
、抵抗４を介して励振電流として振動弦２に帰還される
が、この励振電流は「振動弦２と抵抗５」および「抵抗
６と抵抗７」の２つの回路に流れるよう構成されている
。振動弦２と抵抗５との接続点は入力紙抗日を介して増
巾器３の正入力に、抵抗６と抵抗７との接続点は入力抵
抗９を介して増＋ｌｊ器３の負人力に接続され、増巾器
３はこれら両接続点の電位差電圧を増巾する差動増巾器
として作動する。従って、振動弦２の電気抵抗と、この
振動弦２を流れる励振電流の積による電位、ずなわら、
上述した振動弦２の振動による起電力とは関係のない、
好ましくない電位は、振動弦２と抵抗７との抵抗比を適
度に選択することにより、完全に消去されることになる
。これにより、増巾器３の出力は、振動弦２の振動によ
って発生した起電力の増１１】分だけとなる。・第３図
は本発明の実用的な実施例の回路構成図である。この実
施例では、振動弦２の振動振巾を一定にコントロールす
る為のＡＧＣ回路１０を設けている。すなわち、振動弦
２の振動により発生した増巾後の電圧を整流し、この電
圧を基準電圧と比較して、その大小関係に応してＦＥＴ
ＩＩのゲート電圧をコントロールすることにより、起電
力の増中度が、ｌ辰動弦２の１辰中が一定となるようコ
ントロールされる。この場合、抵抗４ば必ずしも必要で
はない。

なお、以上の実施例回路において、抵抗７を可変抵抗器
として、振動弦２の抵抗と、抵抗７Ｇ）抵抗との比を調
節可能なるよう構成し、振動弦２の抵抗による電位を精
密にセヤンセルし得るよう構成することが望ましい。

また、以上の実施例では、励振電圧を抵抗を用いて分圧
する例を示したが、第４図または第５図に本発明の他の
実施例の要部回路構成図を示す如く、励振電圧をコンデ
ンサＣ，Ｃ，またはインダクタンスＬ、Ｌによって分圧
してもよい。

更に、振動弦２の励振の仕方は、上述した実施例で示す
ように１次モードでなく、第６図、第７図および第８図
に振動弦２と磁界の構成例を示す如く、２次、３次およ
び４次モードとすることができることは云うまでもない
。次数を増すことによって外部への振動エネルギの漏れ
が少くなり性能が向上する。

更にまた、以上、振動体を振動弦２で構成した場合につ
いて説明したが、音叉型の振動体を用いても同様である
。

（へ）効果以上説明したように、本発明によれば、振動体の電気抵
抗と励振電流の積によって生ずる電位を、励振電圧を分
圧した電位によって消去するよう構成したので、振動体
に供給される励振電流は振動体の振動による起電力によ
るもののみとなり、・性能の良い振動式力検出器を得る
ことができる。また、電気抵抗の高い材料を用いた振動
体でも充分に励振可能となったから、機械特性の優れた
材料（合成樹脂等に金属を蒸着したものをも含む）を振
動体とすることができ、選択の制限が大＋１ｒに緩和さ
れることになり、高精度の振動式力検出器の実現が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁界中の振動体に電流を流して励振する
方式の励振回路の基本構成図、第２図は本発明の基本的
な実施例を示す回路構成図、第３図は本発明の実用的実
施例を示す回路構成図、第４図および第５図はそれぞれ
本発明の他の実施例の要部回路構成図、第６図、第７図
および第８図はそれぞれ振動弦の励振モード例を示す説
明図である。 ■−・−磁界　２−振動弦３−増［１］器４．５，６．７’、８．９・−抵抗１０−−Ａ　Ｇ　Ｃ回路　１１−Ｆ　Ｅ　ＴＣ−コンデ
ンサ　Ｌ−・インダクタンス特許出願人　株式会社島津
製作所代理人　弁理士西田新第１図第２図第６図　第７１ス　第８図特許庁長官　殿１、事件の表示昭和５９年　特許側　第６３９９６号２、発明の名称　振動式力検出器３、　１ｉｌｉ正をする者事件との関係　特許出願人住所　京都市中京区河原町通二条下ルーツ船大町３７８番地氏名　（１９９）株式会社島津製作所代表者　横地　節男４、代理人住所　大阪市北区兎我野町１５番１３月−〇、補正の対
象　図面第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁界中に配置された導電性の振動体と、その振動
体に励振電流を供給する励振手段と、上記振動体の振動
により発生した起電力を上記励振手段に供給する手段を
有し、上記振動体の発振周波数によって当該振動体に作
用する力を検出するよう構成された装置において、上記
振動体の電気抵抗と上記励振電流の積によって生ずる電
位を、上記励振手段の励振電圧を分圧した電位を用いて
消去するよう構成したことを特徴とする振動式力検出器
。
（２）↓記励振電圧の分圧に、抵抗を用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の振動式力検出器。
（３）上記励振電圧の分圧に、コンデンサを用いたごと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動式力検出
器。
（４）上記励振電圧の分圧に、インダクタンスを用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振動式力
検出器。
（５）上記電位の消去を、差動増巾回路を用いて行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項。第３項又は第４項記載の振動式力検出器。