JPH09257682A - 粘度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 被測定物中に浸漬させられる音叉型圧電
振動子１と、音叉型圧電振動子１と直列接続された抵抗
１９とを反転入力端及び出力端間に接続したウインブリ
ッジ発振回路１３とを備え、音叉型圧電振動子１及び抵
抗１９の接続点３１から被測定物の粘性電圧レベルを出
力した。 【効果】 被測定物中で振動する音叉型圧電振動子１か
ら得た電圧レベルに基づいて被測定物の粘度を求めるよ
うにしたので、音叉型圧電振動子１の振動数をカウント
して被測定物の粘度を求めていた従来のものと比較し
て、測定時間が短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の粘度を
電圧レベルで求める粘度センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の粘度を求める粘度センサは、
例えば特開昭６０−１７０７４１号に記載されている。
この粘度センサは、音叉型圧電振動子や水晶振動子を被
測定物中で振動させ、音叉型圧電振動子や水晶振動子の
振動周波数をカウントすることで、被測定物の粘度を求
めている。

【０００３】例えば、空気中の共振周波数が１５７５Ｈ
ｚの音叉型圧電振動子を用い、軽油の粘度を求める場
合、軽油の粘度が１．８ＣＰのときに音叉型圧電振動子
のカウント値は１秒あたり１２６９で、軽油の粘度が
４．１ＣＰのときにカウント値は１秒あたり１２６１で
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、軽油の粘度
の変化量が２．３であるのに対し、１秒あたりのカウン
ト値の変化量が８であるので、この範囲において軽油の
粘度を０．１ＣＰ刻みに求める場合、３秒間程度の計測
時間を必要とする。なお、この３秒程度の計測時間に
は、音叉型圧電振動子が被測定物中で安定に振動するま
での時間が含まれていないので、例えば、３秒毎にカウ
ント値を求めるようにしても、最初の３秒間には音叉型
圧電振動子が安定に振動するまでの不安定な振動による
カウント値が含まれるため、被測定物の粘度は、６秒後
に出力されたカウント値によって求めるようになる。

【０００５】また、カウント値と粘度との間には、図４
に示すような非線形の関係があり、粘度が高い場合の粘
度の変化に対応するカウント値の変化量は、粘度が低い
場合の粘度の変化に対応するカウント値の変化量と比較
してかなり小さい。従って、広い範囲に渡って被測定物
の粘度を正確に求めようとする場合、計測時間を例えば
１０秒程度に延長する必要がある。しかも、カウント値
と被測定物の粘度との関係が非線形となるので、得られ
たカウント値を校正表等を用いて校正して被測定物の粘
度を求める必要がある。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決し、計測時
間が短く、被測定物の粘度変化に対してほぼリニアに対
応する粘度センサを安価に提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の粘度センサは、
被測定物中に浸漬させられる音叉型圧電振動子と、この
音叉型圧電振動子と直列接続された抵抗とを反転入力端
及び出力端間に接続したウインブリッジ発振回路とを備
え、上記音叉型圧電振動子及び抵抗の接続点から上記被
測定物の粘性電圧レベルを出力したものである。

【０００８】また、本発明の粘度センサは、上記粘性電
圧レベルを整流する整流回路を備えていてもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の粘度センサの実
施例で用いられる音叉型圧電振動子１の概略斜視図であ
る。例えばこの実施例では、空気中における共振周波数
が１５７５Hzの音叉型圧電振動子１（岩田エレクトリッ
ク社製のＴＦＣ型）を用いている。

【００１０】この音叉型圧電振動子１は、基台３と、細
長い板状の第１の振動片５と、この第１の振動片５と同
形状の第２の振動片７とを備えている。第１の振動片５
と第２の振動片７とは、互いの板面が平行に向き合うよ
うにそれぞれの一端側が基台３に固着されている。ま
た、第１の振動片５の一端側には板状の第１の圧電素子
９が貼り付けられ、第２の振動片７の一端側には第１の
圧電素子９と同様の第２の圧電素子１１が貼り付けられ
て、それぞれが基台３に接地されている。また、第１の
圧電素子９及び第２の圧電素子１１の外側面にはそれぞ
れ電極が形成されている。

【００１１】図２は、本発明の実施例による粘度センサ
の回路図である。音叉型圧電振動子１は、ウインブリッ
ジ発振回路１３を構成する２つのコンデンサの１つと置
換され、第１の圧電素子９の電極が抵抗１５を介して第
１の演算増幅器１７の出力端に接続され、第２の圧電素
子１１の電極が抵抗１９を介して第１の演算増幅器１７
の反転入力端に接続される。また、第１の演算増幅器１
７の反転入力端は、コンデンサ２１及びこのコンデンサ
２１と並列に接続されている抵抗２３を介して接地され
る。また、第１の演算増幅器１７の非反転入力端と出力
端との間には、コンデンサ２５と抵抗２７とが並列に接
続され、第１の演算増幅器１７の非反転入力端と接地間
には抵抗２９が接続されている。

【００１２】第２の圧電素子１１の他方の電極と抵抗１
９との接続点には結合コンデンサ３３の一端が接続さ
れ、この結合コンデンサ３３の他端は、電圧フォロア３
５に接続されている。電圧フォロア３５の出力端以降に
は、全波整流回路３７、平滑回路３９及び差動増幅器４
１が順に直列接続されている。そして、差動増幅器４１
の出力端４３から被測定物の粘度に対応する電圧レベル
を得るようにしている。なお、差動増幅器４１には、オ
フセット電圧を調節できる基準電源４５が接続されてい
る。

【００１３】この粘度センサを作動させ、音叉型圧電振
動子１を軽油に浸漬して、軽油の粘度を１．８〜４．１
ＣＰの範囲で変化させたところ、接続点３１から、０．
４６〜０．３４Ｖの範囲で変化する交流電圧が得られ
た。この交流電圧は、図３のグラフの破線Ａで示すよう
に、軽油の粘度変化に対して直線的な関係で変化してい
る。そして、この交流電圧を接続点３１以降の上述した
回路で処理することによって、出力端４３から図３のグ
ラフの実線Ｂで示されるように、軽油の粘度変化に対し
て比例関係で変化する直流電圧レベルが得られた。な
お、１点鎖線Ｃは、差動増幅器４１に与えられているオ
フセット電圧を示している。

【００１４】この粘度センサは、上述のように、被測定
物の粘度を電圧レベルに変換しているので、被測定物の
粘度を求めるまでの待ち時間が、音叉型圧電振動子の振
動が安定するまでの短い時間だけで済む。

【００１５】以上、本発明の粘度センサの実施例につい
て説明したが、本発明の粘度センサは、被測定物の粘度
を電圧レベルとして求めるので、各種の電圧計、オシロ
スコープ等の計測器によって、被測定物の粘度を簡単に
求めることができる。また、計測時間が短いので、この
電圧レベルを利用して各種の制御機器の制御を行わせる
場合、応答遅れが少ない。なお、この粘度センサは、液
体の粘度を検出するだけでなく流動性のある粉（粒子）
状の固体の粘度も検出することができる。

【００１６】また、音叉型圧電振動子の形状は、図示し
たものに限らず、被測定物の特性に応じて、振動片の形
状や一対の振動片の間隔等を変更してもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明の粘度センサは、被測定物中で振
動する音叉型圧電振動子から得た電圧レベルに基づいて
被測定物の粘度を求めるようにしたので、音叉型圧電振
動子の振動数をカウントして被測定物の粘度を求めてい
た従来のものと比較して、測定時間が短い。

【００１８】また、被測定物の粘度変化に対して、音叉
型圧電振動子から得られる電圧レベルがリニアに変化す
るので、補正回路や校正回路といった付加回路を用い
ず、簡素な回路構成で被測定物の粘度及び粘度変化を検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粘度センサで用いられる音叉型圧電振
動子の概略斜視図である。

【図２】本発明の粘度センサの回路図である。

【図３】図２に示した回路の各部から得られる電圧と軽
油の粘度との関係を示すグラフである。

【図４】従来の粘度センサによる音叉型圧電振動子のカ
ウント値と軽油の粘度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 音叉型圧電振動子 １３ ウインブリッジ発振回路 １５ 抵抗 ３１ 接続点 ３７ 整流回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物中に浸漬させられる音叉型圧電振
   動子と、この音叉型圧電振動子と直列接続された抵抗と
   を反転入力端及び出力端間に接続したウインブリッジ発
   振回路とを備え、 上記音叉型圧電振動子及び抵抗の接続点から上記被測定
   物の粘性電圧レベルを出力した粘度センサ。
2. 【請求項２】上記粘性電圧レベルを整流する整流回路を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の粘度センサ。