JPS61212737A - 力検出装置 - Google Patents
力検出装置Info
- Publication number
- JPS61212737A JPS61212737A JP5364385A JP5364385A JPS61212737A JP S61212737 A JPS61212737 A JP S61212737A JP 5364385 A JP5364385 A JP 5364385A JP 5364385 A JP5364385 A JP 5364385A JP S61212737 A JPS61212737 A JP S61212737A
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- JP
- Japan
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- force detection
- density
- crystal resonator
- frequency
- resonance frequency
- Prior art date
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- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
- G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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】
〈発明の利用分野〉
本発明は、測定すべき力に対応した周波数信号を出力す
る力検出装置に関し、密度補正をはかった力検出装置に
関する。
る力検出装置に関し、密度補正をはかった力検出装置に
関する。
〈従来の技術〉
第４図は、従来公知のこの種の装置の一例を示す構成説
明図で、特開昭５６−７９２２１号公報に記載されてい
る。この装置は、測定圧力（力）を受けるダイアフラム
１と、一端が筐体２の内甲に、他端がダイアフラム１に
固着された平板状力検出振動子３と、この平板状力検出
振動子３の固有振動数を検出する信号処理手段４とで構
成されている。この様な構成の装置によれば圧力感度が
高く、又圧力に対応した信号をコンピュータとの整合性
のよいディジタル信号で得ることができる。
明図で、特開昭５６−７９２２１号公報に記載されてい
る。この装置は、測定圧力（力）を受けるダイアフラム
１と、一端が筐体２の内甲に、他端がダイアフラム１に
固着された平板状力検出振動子３と、この平板状力検出
振動子３の固有振動数を検出する信号処理手段４とで構
成されている。この様な構成の装置によれば圧力感度が
高く、又圧力に対応した信号をコンピュータとの整合性
のよいディジタル信号で得ることができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところでこのような力検出装置においては力検出振動子
の感度が高いので共振周波数が周囲気体の密度による影
響を受け、零点が変動するという問題がある。
の感度が高いので共振周波数が周囲気体の密度による影
響を受け、零点が変動するという問題がある。
く問題点を解決するための手段〉
本発明は上記問題点に鑑みて成されたもので、周囲気体
の密度変化に伴う共振周波数の影響を補正した力検出装
置を提供することを目的とし、その構成状の特徴は、変
換すべき入力が軸方向に加えられる力検出振動子と、こ
の力検出振動子を固有振動数で共振させる第１の励振手
段Ｊ５よび前記力検出振動子の撮動を検出する信号処理
手段と、水晶振動子と、この水晶振動子を励振させる第
２の励振手段とを有し、前記水晶振動子の共振周波数を
前記信号処理手段に入力し、密度補正を行うようにした
ものである。
の密度変化に伴う共振周波数の影響を補正した力検出装
置を提供することを目的とし、その構成状の特徴は、変
換すべき入力が軸方向に加えられる力検出振動子と、こ
の力検出振動子を固有振動数で共振させる第１の励振手
段Ｊ５よび前記力検出振動子の撮動を検出する信号処理
手段と、水晶振動子と、この水晶振動子を励振させる第
２の励振手段とを有し、前記水晶振動子の共振周波数を
前記信号処理手段に入力し、密度補正を行うようにした
ものである。
ぐ作用〉
測定すべき力が加えられ、そのツノに対応した共振周波
数で振動している力検出装置は、この装置が配置された
周囲気体の密度により影響を受（プで共振周波数が変動
する。一方水晶振動子の共振周波数も変動するが、この
水晶振動子からの出力を力検出装置の信号処理回路に入
力し、密度変化に伴う共振周波数の変動を補正する ・ぐ実施例〉 第１図は本発明による力検出装置の一実施例を示すブロ
ック図である。
数で振動している力検出装置は、この装置が配置された
周囲気体の密度により影響を受（プで共振周波数が変動
する。一方水晶振動子の共振周波数も変動するが、この
水晶振動子からの出力を力検出装置の信号処理回路に入
力し、密度変化に伴う共振周波数の変動を補正する ・ぐ実施例〉 第１図は本発明による力検出装置の一実施例を示すブロ
ック図である。
図において、１７は第１の励振手段である。１Ω−は力
検出撮動子であり、２枚の゛ビーム状板１１ａ、１１ｂ
が対称に平行して設けられ、結合部１２により口字状に
形成され、フレクシャ１３を介して支持部１４に連結さ
れている。１５ａ、１５ｂは結合部の側面にそれぞれ取
付けられた圧電素子で、例えば１５ａは励振素子、１５
ｂは振動の検出素子であり、それぞれの素子は外部に設
けられた増幅器１６に接続されて第１の励振手段１７が
構成されている。２ｏは第１の励振手段１７からの出力
を処理する信号処理部である。２１は第２の励振手段で
、水晶振動子２２およびインバータ２３．抵抗２４．コ
ンデンサ２５により構成され、この第２の励振手段２１
からの出力は信号処理部２０に入力される。なお、水晶
振動子２２はフォトグラフィの技術により製作された司
法精度。
検出撮動子であり、２枚の゛ビーム状板１１ａ、１１ｂ
が対称に平行して設けられ、結合部１２により口字状に
形成され、フレクシャ１３を介して支持部１４に連結さ
れている。１５ａ、１５ｂは結合部の側面にそれぞれ取
付けられた圧電素子で、例えば１５ａは励振素子、１５
ｂは振動の検出素子であり、それぞれの素子は外部に設
けられた増幅器１６に接続されて第１の励振手段１７が
構成されている。２ｏは第１の励振手段１７からの出力
を処理する信号処理部である。２１は第２の励振手段で
、水晶振動子２２およびインバータ２３．抵抗２４．コ
ンデンサ２５により構成され、この第２の励振手段２１
からの出力は信号処理部２０に入力される。なお、水晶
振動子２２はフォトグラフィの技術により製作された司
法精度。
密度感度の揃った例えば時計用水晶音叉振動子が望まし
い。この様な水晶発振回路２１はインバータ１個と水晶
ｍ動子が１個あればよいので極めて安価である。
い。この様な水晶発振回路２１はインバータ１個と水晶
ｍ動子が１個あればよいので極めて安価である。
上記の構成による力検出振動子１０の周囲気体密度を含
めた共振周波数は次式により求めることができる。
めた共振周波数は次式により求めることができる。
ｆ ｍ ｐ ＝ ｆ ｍ ｏ ／ ｒ丁］−１丁
・ （１）ここでｆｍｏ ： 力検出撮動子の真空中
での共振周波数 Ａ ： 定数 又、水晶振動子の周囲気体密度を含めた共振周波数は次
式により求めることができる。
・ （１）ここでｆｍｏ ： 力検出撮動子の真空中
での共振周波数 Ａ ： 定数 又、水晶振動子の周囲気体密度を含めた共振周波数は次
式により求めることができる。
ｆ Ｑ Ｄ ７ ｆ Ｑ ｏ ／ ＦｒＴ■７− （２
＞ここでｆｑｏ： 水晶振動子の真空中での共振周波
数 Ｂ ： 定数 第２図は上記計算式および実験値により求めた密度に対
する共振周波数の変化率を示すものである。図によれば
、力検出振動子１０の変化率は密度が２ ｍ Ｑ ／
ｃ ｍ ３のときおよそ０．３２％に対し、水晶振動子
２２の変化率はおよそ０．０３％であることがわかる。
＞ここでｆｑｏ： 水晶振動子の真空中での共振周波
数 Ｂ ： 定数 第２図は上記計算式および実験値により求めた密度に対
する共振周波数の変化率を示すものである。図によれば
、力検出振動子１０の変化率は密度が２ ｍ Ｑ ／
ｃ ｍ ３のときおよそ０．３２％に対し、水晶振動子
２２の変化率はおよそ０．０３％であることがわかる。
（σ−１，２〜２．４ｍｇ／ ｃ ｍ ’は１気圧〜２
気圧に相当する）上記（２）式からその時点での密度は
次式により求めることが出来る。
気圧に相当する）上記（２）式からその時点での密度は
次式により求めることが出来る。
ρ−１／Ｂ （（ｆＱｏ ／ｆｑρＭ−１））・・・〈
３） （３）式により求めたその時点での密度から次式により
補正ずべき力検出撮動子の周波数を求めることが出来る
。
３） （３）式により求めたその時点での密度から次式により
補正ずべき力検出撮動子の周波数を求めることが出来る
。
Δｆｍ−ｆｍｏ／ｒ丁ＴＷ下’ｆ ｍ ｏ ・” （４
）第３図は第１図に示す信号処理部２０において、上記
各式に示す演算を行って力検出撮動子二工の密度に対す
る周波数変化率を補正した結果を、横軸を密度、縦軸を
周波数変化率として示すものである。図によれば密度変
化に対する周波数変化率が０．００１％以下となり、水
晶振動子による補正を行うことにより、力検出撮動子の
みの場合に比較し周波数変化率が２桁以上改善されたこ
とがわかる。
）第３図は第１図に示す信号処理部２０において、上記
各式に示す演算を行って力検出撮動子二工の密度に対す
る周波数変化率を補正した結果を、横軸を密度、縦軸を
周波数変化率として示すものである。図によれば密度変
化に対する周波数変化率が０．００１％以下となり、水
晶振動子による補正を行うことにより、力検出撮動子の
みの場合に比較し周波数変化率が２桁以上改善されたこ
とがわかる。
〈発明の効果〉
以上実施例とともに具体的に説明したように本発明によ
れば、力検出振動子の密度変化に伴う共振周波数の変動
を水晶振動子の共振周波数により補正したので、精度の
良い力検出装置を簡単な構成で安価に実現することが出
来る。
れば、力検出振動子の密度変化に伴う共振周波数の変動
を水晶振動子の共振周波数により補正したので、精度の
良い力検出装置を簡単な構成で安価に実現することが出
来る。
第１図は本発明に係る力検出装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は計算式および実験値により求めた密度
に対する力検出振動子と水晶振動子の共振周波数の変化
率を示す図、第３図は力検出振動子の密度に対する周波
数変化率を補正した結果を示す図、第４図は従来例を示
す構成説明図である。 １０・・・力検出振動子、１５ａ・・・励振素子、１５
ｂ・・・検出素子、１７・・・第１の励振手段、２０・
・・信号処理部、２１・・・第２の励振手段、２２・・
・水晶振動子。 第３図 第４図 第２図 ｆ［ｍｇ／ｄ］
ック図、第２図は計算式および実験値により求めた密度
に対する力検出振動子と水晶振動子の共振周波数の変化
率を示す図、第３図は力検出振動子の密度に対する周波
数変化率を補正した結果を示す図、第４図は従来例を示
す構成説明図である。 １０・・・力検出振動子、１５ａ・・・励振素子、１５
ｂ・・・検出素子、１７・・・第１の励振手段、２０・
・・信号処理部、２１・・・第２の励振手段、２２・・
・水晶振動子。 第３図 第４図 第２図 ｆ［ｍｇ／ｄ］
Claims (1)
- 変換すべき力が軸方向に加えられる力検出振動子と、こ
の力検出振動子を固有振動数で共振させる第１の励振手
段と、前記力検出振動子の振動を検出する信号処理手段
と、水晶振動子と、この水晶振動子を励振させる第２の
励振手段とを有し、前記水晶振動子の共振周波数を前記
信号処理手段に入力し、密度補正を行うようにしたこと
を特徴とする力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5364385A JPS61212737A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5364385A JPS61212737A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61212737A true JPS61212737A (ja) | 1986-09-20 |
Family
ID=12948574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5364385A Pending JPS61212737A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61212737A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013015366A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の総張力測定装置 |
| JP2013024717A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の張力分布測定装置 |
| JP2014178330A (ja) * | 2014-05-28 | 2014-09-25 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の総張力測定装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59153130A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 振動式トランスデユ−サ |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP5364385A patent/JPS61212737A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59153130A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 振動式トランスデユ−サ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013015366A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の総張力測定装置 |
| JP2013024717A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の張力分布測定装置 |
| JP2014178330A (ja) * | 2014-05-28 | 2014-09-25 | Kobe Steel Ltd | 帯状体の総張力測定装置 |
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