JPH0658862A - 振動式密度計における温度補正方法 - Google Patents

振動式密度計における温度補正方法

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JPH0658862A
JPH0658862A JP21435092A JP21435092A JPH0658862A JP H0658862 A JPH0658862 A JP H0658862A JP 21435092 A JP21435092 A JP 21435092A JP 21435092 A JP21435092 A JP 21435092A JP H0658862 A JPH0658862 A JP H0658862A
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JP
Japan
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temperature
vibration
density
cell
natural vibration
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JP21435092A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Kagaya
孝樹 加賀谷
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Kyoto Electronics Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kyoto Electronics Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動式密度計における温度補正方法に関し、
被検流体の密度測定に要する時間の短縮を実現した振動
式密度計における振動周期の温度補正方法を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 振動セル12に被検流体11を導入した後、
該振動セル12の固有振動周期に基づいて所定の基準温
度K0 における被検流体11の密度ρを測定する振動式
密度計において、上記被検流体11を導入した後の振動
セル12の温度Kと基準温度K0 との温度差ΔK(=K
−K0 )と該振動セル12の現在温度Kにおける固有振
動周期TK とに基づいて、基準温度K0 における固有振
動周期T 0 を求める構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動式密度計に関し、特
に振動式密度計における温度補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】振動式密度計は被検流体を収容した振動
セルを振動させて、測定した固有振動周期から被検流体
の密度を演算、出力する装置であり、例えば清涼飲料の
濃度管理等の各種流体の密度測定に利用されている。
【0003】図2は上記振動式密度計の要部概念図であ
る。図2に示すように、U字型の振動セル12は、その
基端部が支持管14に固定されるとともに、該振動セル
12の一方の開口端は被検流体11を導入する導入管1
2aに接続され、他方の開口端は測定の完了した被検流
体11を排出する排出管12bに接続されるように支持
管14内部に配置される。また、該振動セル12の先端
部には磁石13が固定され、該磁石13に対向する位置
に駆動部31と検出部32を内蔵したヘッド3が配置さ
れ、さらにその近傍には温度センサ41が配置されてい
る。
【0004】また後述する理由から支持管内部空間を所
定の基準温度K0 に保持するために、恒温媒体21は該
恒温媒体21の温度を測定する温度センサ42を備える
とともに、外面を断熱材23で被覆しており、上記温度
センサ42の出力に基づいて温度制御を行なっている。
【0005】測定にあたっては、まず上記導入管12a
を通じて振動セル12内に被検流体11を導入し、図示
しない制御装置より駆動電流を駆動部31に入力するこ
とによって、上記磁石13に電磁力が作用し、振動セル
12が振動を開始する。
【0006】このときの振動周期を検出部32で検出
し、該検出信号を上記制御装置に入力して、該振動周期
に同期した駆動信号を引き続き、駆動部31に入力し
て、該振動セル12を一定の周期で振動させるようにさ
せ、固有振動周期を求めている。
【0007】上記固有振動周期をTとし、被検流体11
の密度をρとすると、ρは下記(1)式で求まる。
【0008】
【数1】
【0009】尚、上記 P:振動系の振動定数 V:被検流体11の体積(振動セル12の容積) M:振動セル12及び磁石13の質量 上記各P,V,Mは測定部の構造によって決定される定
数であるから、
【0010】
【数2】
【0011】とすると、ρ=AT2 −B …(2) で
表すことができる。ここで、既知の密度(ρw 、ρa
をもつ2種類の物質(例えば純水と空気)より求めたこ
の測定部での固有振動周期をTw 、Ta とすると、下記
(3),(4) 式が成りたつ。
【0012】 ρa =ATa 2 −B …(3) ρw =ATw 2 −B …(4) 従って、上記(3),(4) 式より定数A,Bは以下のように
決定される。
【0013】
【数3】
【0014】上記(5),(6) 式より、(2) 式は下記(7) 式
のように表され、被検流体11の密度が求まることにな
る。
【0015】
【数4】
【0016】ところで、上記定数A,Bは、ある基準温
度K0 の下での特定の2つの物質の密度及び固有振動周
期に基づいて決定した定数であるので、該基準温度K0
と異なる温度の振動セル12の固有振動周期に基づいて
出力される被検流体11の密度は真の値に誤差が生じ
る。
【0017】そこで上記のように、上記断熱材23、恒
温媒体21、及び温度センサ42等の温度制御手段を用
いて、支持管内部の温度を基準温度K0 に保持するよう
にし、上記振動セル12の温度を温度センサ41で測定
し、基準温度K0 になった時点での密度を測定するよう
にしている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記温度制
御手段を用いて支持管内部を基準 温度K0 に保持して
も、振動セル12に導入される被検流体11の温度は外
気温に依存しているので、導入直後は基準温度K0 に一
致しない。従って、該導入直後からしばらくの間は振動
セル12の温度は基準温度K0 と異なる温度にあり、通
常は振動セル12への被検流体11の導入から該振動セ
ル12が温度平衡に達するまで一定時間(例えば2〜数
分間程度)待機する必要があった。
【0019】その結果、密度の測定1回当たりに要する
時間は試験流体の導入から排出、あるいは振動セル内面
に洗浄等、総計で例えば約10分程度を見込まねばなら
ず、多数の被検流体を測定する場合、例えば、ジュース
工場での糖濃度(密度)測定等では多大の時間を要して
いた。
【0020】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、被検流体の密度測定に要する時間の短
縮を実現した振動式密度計における振動周期の温度補正
方法を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、図1に示すような振動セル12に被検流体11を
導入した後、該振動セル12の固有振動周期に基づいて
所定の基準温度K0 における被検流体11の密度を出力
する振動式密度計において、本発明は以下の方法を採用
する。
【0022】すなわち、上記被検流体11を導入した後
の振動セル12の温度Kと基準温度K0 との温度差ΔK
=K−K0 と該振動セル12の現在温度における固有振
動周期TK とに基づいて、基準温度K0 における固有振
動周期T0 に近似させる温度補正方法である。
【0023】具体的には、例えばT0 =TK ×(1−a
ΔK)〔a:定数〕なる一次近似式を用いることができ
る。
【0024】
【作用】上記の構成において、振動セル12の温度K
が、基準温度K0 よりも高い場合には、振動セル12を
含め体積が膨張する等の理由から、該温度Kのもとで測
定される固有振動周期TK は基準温度K0 における固有
振動周期T0 よりも短くなり、逆に上記温度Kが、基準
温度K0 よりも低い場合には、測定される固有振動周期
K は上記固有振動周期T0 よりも長くなる。
【0025】従って、基準温度K0 における固有振動周
期T0 と現在温度Kにおける固有振動周期TK の差は、
基準温度K0 と該温度Kとの温度差ΔKに依存し、適当
な近似式:F(TK ,ΔK)を選定すれば、 T0 =F(TK ,ΔK) …(*) として、測定される固有振動周期TK を固有振動周期T
0 に補正し、誤差の少ない密度を出力することができ
る。
【0026】ここで、上記近似式:F(TK ,ΔK)=
K ×(1−aΔT)とすることができる。
【0027】
【実施例】図1は本発明に係る一実施例のフロー図であ
り、この実施例は、図2に示す構成の振動式密度計に適
用しており、その構成の詳細については前述の通りであ
り、詳細な説明は省略する。
【0028】この振動式密度計での密度測定は、導入管
12aを通じて被検流体11を導入し、該振動セル12
が被検流体11で満たされた時点で開始される。まず恒
温媒体21中の温度センサ42より出力される媒体温度
検出信号をもとに恒温媒体21の温度K0 を測定する
(F1)とともに、振動セル12近傍に配置した温度セ
ンサ41より出力されるセル温度検出信号をもとに該振
動セル12の温度Kを測定し(F2)、上記温度Kと温
度K0 との差をΔKとする(F3)。
【0029】この間には、振動セル12は、検出ヘッド
3に内蔵された駆動部31でその固有振動周期TK で駆
動されるとともに、検出ヘッド3の検出部32で上記温
度Kにおける固有振動周期TK が測定される(F4)。
【0030】一般に上記振動セル12の温度Kが、基準
温度K0 よりも高い場合には、振動セル12を含め体積
が膨張する等の理由から、該温度Kのもとで測定される
固有振動周期TK は基準温度K0 における固有振動周期
0 よりも短くなり、逆に上記温度Kが、基準温度K0
よりも低い場合には、測定される固有振動周期TK は上
記固有振動周期T0 よりも長くなるところから、適当な
近似式:F(TK ,ΔK)に、上記温度差ΔK及び温度
Kにおける固有振動周期Tを代入し、該固有振動周期T
K を基準温度K0 における固有振動周期T0 に近似させ
るようにしている(F5)。
【0031】本発明では、上記近似式:F(TK ,Δ
K)を限定しないが、固有振動周期T K が温度差ΔKに
対してほぼ直線的に変化することは実験的に確認されて
いる。そこで、近似式:F(TK ,ΔK)=TK ×(1
−aΔK)〔a:定数〕なる一次式で、温度差ΔKと固
有振動周期TK とから上記基準温度K0 における固有振
動周期T0 を求めている。尚、上記定数aは、振動密度
計の構造より最適の値に決定している。
【0032】そして、上記近似式:F(TK ,ΔK)=
0 として得られた値から、従来より採用されている下
記式(2) 再掲 を用いて密度ρを求める(F6)。 ρ=AT2 −B …(2) ところで、この実施例においては、上記ステップF6に
おいて、例えば被検流体11の導入直後のように温度差
ΔKの絶対値が比較的大きい場合には、該近似式:F
(TK ,ΔK)で、固有振動周期T0 のよい近似値を得
ることができない。そこで、図示のようにステップF6
の後段で、上記密度ρの精度を保証するステップを設け
ている。
【0033】すなわち、1回目の測定では、得られた密
度ρを一旦密度ρ′として所定の記憶手段に記憶させて
おき(F7YES →F9)、ステップF1に戻る。そし
て、2回目の測定を行って得られた密度ρと上記密度
ρ′とを比較し、その差があれば該2回目の測定で得ら
れた密度ρを更新された密度ρ′として(F7NO→F8
YES →F9)、再度ステップF1に戻る。3回目以降の
測定でも同様に行って、上記密度ρと密度ρ′とを比較
し、その差が零になった時点で測定を終了するようにし
ている(F8YES )。
【0034】図4はこの実施例及び従来例による純水の
密度測定を行った場合の密度値の経時変化を示したグラ
フであり、図中C1は実施例の密度曲線、C2は上記温
度補正を行わない従来例の密度曲線である。尚、参考ま
でに振動セルの温度曲線をC3として同時に示す。この
実験では導入前の純水の温度25℃、測定空間内温度1
5℃、導入量2cm3 としている。
【0035】図から明らかなように、15℃での純水の
理論密度値(0.9991g/cm3)を得るまでの時間は、実施例
では約1.5分であるのに対し、従来例では5.5分も
かかっており、本発明を適用した場合、信頼できる密度
値を表示するまでに要する時間を大幅に短縮できた。
【0036】また別の実験として、外気温度28℃、測
定空間内温度20℃、導入量20cm 3 とし、4種類の被
検流体を対象に行ったところ、下記表1に示す結果とな
った。表1に示すように、いずれの被検流体においても
測定時間を短縮させることができた。尚、各物質によっ
て短縮できた時間が異なるが、これは膨張係数、比熱等
の固有の物性によるものと推定できる。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、振動セ
ルに被検流体を導入した後、該振動セルの固有振動周期
に基づいて所定の基準温度における被検流体の密度を測
定する方法において、基準温度と該振動セルとの温度差
に基づいて、得られる振動周期を基準温度下での固有振
動周期に近似させるようにしているので、上記被検流体
を導入から密度の測定までの時間を短縮できる。これに
よって、多数の試料の密度を測定することができる効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るフロー図である。
【図2】本発明が適用される装置の要部構成図である。
【図3】上記実施例における近似式の概念を示すグラフ
である。
【図4】上記実施例と従来例とによって得られる密度の
経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
11 被検流体 12 振動セル K0 基準温度 K 振動セルの温度 ΔK 温度差 T0 基準温度における固有振動周期 TK 固有振動周期 ρ 密度 a 比例定数

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動セル(12)に被検流体(11)を導入した
    後、該振動セル(12)の固有振動周期に基づいて所定の基
    準温度(K0)における被検流体(11)の密度(ρ)を測定する
    振動式密度計において、 上記被検流体(11)を導入した後の振動セル(12)の温度
    (K) と基準温度(K0)との温度差(ΔK=K-K0)と該振動セル
    (12)の現在温度(K) における固有振動周期(TK)とに基づ
    いて、基準温度(K0)における固有振動周期(T0)を求める
    ことを特徴とする振動式密度計における温度補正方法。
  2. 【請求項2】 T0 =TK ×(1−aΔK)〔a:定
    数〕なる一次近似式で、基準温度(K0)における固有振動
    周期(T0)を求める請求項1に記載の振動式密度計におけ
    る温度補正方法。
  3. 【請求項3】 上記測定を複数回行い、得られた密度
    (ρ) と、前回の測定で得られた密度 (ρ′) との差が
    零になった場合に測定を終了する請求項1に記載の振動
    式密度計における温度補正方法。
JP21435092A 1992-08-11 1992-08-11 振動式密度計における温度補正方法 Pending JPH0658862A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007521467A (ja) * 2003-09-29 2007-08-02 マイクロ・モーション・インコーポレーテッド 振動要素濃度計及びコリオリ流量計における腐食、侵食又は生成物蓄積を検出する方法並びに較正検証方法
US7827844B2 (en) 2003-09-29 2010-11-09 Micro Motion, Inc. Method for detecting corrosion, erosion or product buildup on vibrating element densitometers and Coriolis flowmeters and calibration validation
JP2011027653A (ja) * 2009-07-29 2011-02-10 Kyoto Electron Mfg Co Ltd 振動式密度計
JP2011038810A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Kyoto Electron Mfg Co Ltd 振動式密度測定方法及び振動式密度計

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