JPH05296909A - 液体およびガスの密度を測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンプルで満たされた振動子の周期持続時間
から液体およびガスの密度を測定する装置において、密
度測定の精度を改善する。例えばこの測定を、温度の影
響を受けないようにする。さらに励振電流に起因するコ
イルのエネルギー加熱、およびこれに関連して生じる、
密度測定を受けるサンプルの加熱を回避する。 【構成】 振動子を励起するために励振増幅器８が設け
られている。上記の振動子１は、１つまたは複数個の変
換器６、７により、その機械的な共振周波数で励起され
る。さらに励振増幅器８は周期的な電気信号を発生す
る。この信号はその周期に関して、振動子１の周期また
はその整数倍と一致している。上記の変換器６、７は、
振動子のクランプ個所１１ないしはこのクランプ個所と
固定的に接続された振動子のケーシング２と、対向質量
体９との間に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サンプルで満たされた
振動子の周期持続時間から液体およびガスの密度を測定
する装置に関する。この場合、前記振動子を励振させる
ために励振増幅器が設けられており、該励振増幅器は変
換器を介して、振動子をその機械的な共振周波数で励振
させるようにし、さらに該励振増幅器は周期的な電気信
号を送出するようにし、該信号はその周期に関して振動
子の周期と、またはその倍数と一致している。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置は、例えばオーストリア国
特許第３５６９４３号公報により公知である。この公知
の装置の場合、電子変換器は、振動子の振動幅の大きな
個所にクランプされたコイルおよび永久磁石により構成
されている。振動子はそれらの個所では、サンプルの密
度の変化に関してとりわけ高い感度を有する。サンプル
の熱膨張係数のために、それらの個所はとりわけ温度の
影響を受けやすい。したがって励振電流に起因するコイ
ルの自己加熱は、高精度の密度測定においてはエラーの
原因となる。

【０００３】

【発明の課題】したがって本発明の課題は、冒頭で述べ
た形式の装置において、密度測定の精度を改善すること
にある。例えばこの測定を、温度の影響を受けないよう
にすべきである。さらに本発明の別の課題は、冒頭で述
べた形式の装置において、励振電流に起因するコイルの
自己加熱、およびこれに関連して生じる、密度測定を受
けるサンプルの加熱を回避することにもある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、変換器は、振動子のクランプ個所ないし該クランプ
個所と固定的に接続された前記振動子のケーシングと、
対向質量体との間に配置されていることにより解決され
る。

【０００５】

【発明の構成および利点】有利にはＵ字形に構成されて
おり検査されるべきサンプルが収容されている振動子
は、ケーシング内に配置されている。この振動子のケー
シングは、１つないし複数個の変換器上で支持されてお
り、さらにその変換器自体は対向質量体上に配置されて
いる。この場合、変換器は電気信号を機械的な振動に変
換し、例えば圧電素子として構成することができる。

【０００６】その際、変換器の制御は励振増幅器により
行われ、さらにこの励振増幅器自体は、振動子のケーシ
ング内に配置されたセンサにより制御される。

【０００７】励振増幅器による励振によって振動子は、
この振動子のケーシングが対向質量体に対して相対的に
運動するように、変換器によってその機械的な共振周波
数で励振される。

【０００８】本発明により達成可能なこのような相対運
動によって、これに必要とされる振動子における変換器
の直接的な配置は好適かつ容易に回避され、このことに
よって変換器から振動子への不所望な熱伝導が回避され
る。さらに対向質量体は、エネルギー損失による熱の良
好な低下手段でもある。

【０００９】したがって本発明による構成によって、振
動子内に収容されたサンプルの熱による作用が著しく低
減されるようになり、このことにより測定精度が高ま
る。

【００１０】熱による作用をさらに低減するために、本
発明による別の特徴的構成によれば、変換器と、振動子
ないしそのケーシングとの間に、熱を減結合するための
手段が設けられている。

【００１１】熱を減結合するためのこの手段には、例え
ば冷却板のようなサーモスタットプレートが用いられ
る。このプレートの目的は、変換器と振動子のケーシン
グとの間において付加的に熱の低減を行なうことであ
る。

【００１２】これにより、変換器のエネルギー損失とし
てのいかなる熱も振動子へは伝導せず、測定結果に作用
を及ぼさない、という利点が生じる。

【００１３】つまりこのようにして、変換器から振動子
への熱の流れが実質的に阻止される。

【００１４】さらに熱を減結合するために、本発明の実
施例では以下のようにも構成されている。即ち、振動子
ないしそのケーシングがサーモスタット部材、例えばペ
ルチエ素子素子を介して、サーモスタットプレートに支
持されるように、構成されている。

【００１５】サーモスタットプレートの構造に係わる構
成は任意である。本発明の変形実施例では以下のように
も構成できる。即ち、、変換器は一方では対向質量体上
に配置されており、他方では、例えばペルチエ素子のよ
うなサーモスタット部材を介在させて、振動子ないしそ
のケーシングに配置されている。

【００１６】本発明のこのような変形実施例においても
次のような利点が生じる。即ち、サンプルの温度安定性
が極めて確実に保証され、その際、これらのサーモスタ
ット部材により、変換器と振動子の間での、さらに改善
された熱の減結合が保証される。

【００１７】次に、図面に基づき本発明を詳細に説明す
る。

【００１８】

【実施例の説明】この装置は振動子１を有しており、こ
れは例えばＵ字形に構成されていて、この振動子内に、
検査されるべきサンプルが収容されている。さらにこの
振動子はケーシング２内に配置されている。

【００１９】振動子１のケーシング２は、ペルチエ素子
３、４により構成されているサーモスタット部材を介し
て、サーモスタットプレート５上に、例えば冷却板上
に、配置されている。さらにこのサーモスタットプレー
ト自体は変換器６、７上に配置されており、さらにそれ
らの変換器は対向質量体９上に配置されている。

【００２０】圧電素子により構成されている変換器６、
７の制御は励振増幅器８により行われ、この増幅器自体
は、振動子１のケーシング２内に配置されたセンサ１０
により制御される。

【００２１】密度測定は振動子方式に基づく。この方式
は振動体の周期持続時間τの測定に基づくものであり、
この振動体は、振動子１の内部空間により定まる、検査
されるべきサンプルの容積が振動に関与して、それが周
期持続時間τに影響を及ぼすように成形構成されてい
る。密度測定に用いられる振動子１の周期持続時間τ
は、算出のために簡単な質量−ばね−モデルで置き換え
られる。

【００２２】

【数１】

【００２３】この場合、Ｍｏは空の振動子の質量を表わ
し、Ｃはその弾性定数を、さらに積δＶは、サンプルの
容積Ｖとサンプルの密度とにより定まる、振動に関与す
るサンプルの質量を表わす。商Ｍｏ／ｃおよびＶ／ｃ
は、振動子固有の装置定数とみなすことができ、これら
は、２つの較正用サンプルで満たされた振動子の振動持
続時間を測定することによって算出することができる。

【００２４】変形および好適な定数ＡとＴｏの定義によ
って、

【００２５】

【数２】

【００２６】が得られる。

【００２７】この場合、Ｔは周期持続時間τの整数倍で
あり、Ｔｏは、同じ係数だけ増大された、空の振動子の
周期持続時間τo の倍数である。係数ＡおよびＴｏは、
２組の値の対δ、Ｔに対して後者の式を設定し、係数Ａ
およびＴｏに関して解くことにより算出される。

【００２８】振動の保持に必要なエネルギーは、励振増
幅器８およびこれに接続された変換器６、７を介して、
振動子１へ供給される。

【００２９】なお本発明は、上述の実施例に関連して記
載されたサーモスタットプレートないしペルチエ素子に
限定されるものではないことを明記しておく。これらの
手段は、温度の作用を所望のように著しく低減する改善
に役立つ。このことは、変換器６、７を例えば対向質量
体９に直接配置することによっても、既に非常に満足で
きる程度に達成することができる。

【００３０】熱の減結合の改善は、本発明によればこの
関連で、以下のようにしても達成することができる。即
ち、前述の実施形態において、サーモスタット部材３な
いし４、例えばペルチエ素子を、変換器６ないし７の個
々の変換器と、振動子１ないしそのケーシング２との間
に配置することによって、つまりサーモスタットプレー
トを省略することによっても達成することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明による構成によって、密度測定の
精度が改善される。例えば測定に際して障害源となる熱
の影響を取り除くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 振動子 ２ ケーシング ３ ペルチエ素子 ４ ペルチエ素子 ５ サーモスタットプレート ６ 変換器 ７ 変換器 ８ 励振増幅器 ９ 対向質量体 １０ センサ １１ クランプ個所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス レオポルト オーストリア国 グラーツ ゾンライテン ヴェーク 17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプルで満たされた振動子の周期持続
   時間から液体およびガスの密度を測定する装置であっ
   て、 前記振動子を励振させるために励振増幅器が設けられて
   おり、該励振増幅器は変換器を介して、前記振動子をそ
   の機械的な共振周波数で励振させるようにし、さらに該
   励振増幅器は周期的な電気信号を送出するようにし、該
   信号はその周期に関して振動子の周期とまたはその倍数
   と一致するようにした、液体およびガスの密度を測定す
   る装置において、 前記変換器（６，７）は、振動子（１）のクランプ個所
   （１１）ないし該クランプ個所と固定的に結合された、
   前記振動子（１）のケーシング（２）と、対向質量体
   （９）との間に配置されていることを特徴とする、液体
   およびガスの密度を測定する装置。
2. 【請求項２】 変換器（６，７）と、振動子（１）ない
   し該振動子のケーシング（２）との間に、熱を減結合す
   るための手段（５）が配置されている、請求項１記載の
   装置。
3. 【請求項３】 熱を減結合するための前記手段（５）は
   サーモスタットプレート（５）を含む、請求項２記載の
   装置。
4. 【請求項４】 振動子（１）ないし該振動子のケーシン
   グ（２）は、サーモスタット部材、例えばペルチエ素子
   （３、４）を介して、前記サーモスタットプレート
   （５）において支持されている、請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 熱を減結合するための前記手段（５）
   は、変換器（６，７）と振動子（１）ないし該振動子の
   ケーシング（２）との間に配置されたサーモスタット部
   材、例えばペルチエ素子（３、４）により構成されてい
   る、請求項２記載の装置。