JPS6030160B2 - 共振型振動ピツクアツプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体中における弾性振動を検出するのに通した
共振型振動ピックアップ装置、特に、所定の周波数につ
いて検出感度の優れた共振型振動ピックアップ装置に関
するものである。

従来、液体中の弾性振動を検出する装置としてランジュ
バン型構造を有する振動ピックアップが知られている。

しかしながら、このピックアップは、縦振動モードを利
用しているため、その共振周波数がランジュバン構造の
厚さ寸法にほぼ逆比例することになり、可聴周波数領域
で共振周波数を有するピックアップを作製する場合、そ
の寸法が著しく大きくなる欠点を有している。一方、形
状、寸法をあまり大きくせずに共振周波数を低下させる
方法として榛み振動を用いることが知られている。

特に円板の面操み振動モードを利用した場合、円板は形
状が単純なため、精度よく作製することができ、振動モ
ードの解析および取り扱いが容易であるという利点を有
している。しかしながら、この場合、共振周波数を安定
させるためには、円板の周辺固定条件を安定させなけれ
ばならないという難点がある。またこのような円板の両
榛み振動を用いた共振型振動ピックアップを液体中の弾
性検出素子として用いる場合、ピックアップを取り付け
る液体収納容器の中に、検出しようとしている振動周波
数を共振周波数とするような要素があると、ピックアッ
プ取り付け部分より振動が伝搬し、Ｓ／Ｎ比を悪くする
という欠点を有していた。本発明は従来のピックアップ
装置が有していた欠点を解決せんとするものであり、液
体中において安定に動作する周辺固定面榛み振動モード
を用い、共振周波数が可聴周波数域にあり、かつ４・型
で、Ｓ／Ｎ比のよい共振型振動ピックアップ装置を提供
することを目的としている。

本発明による振動ピックアップ装置は次のように構成を
有している。

すなわち、検出すべき振動周波数にて共振するような薄
厚を有する金属円板の周縁部から環状に側壁部を延在突
出させてキャップ状に形成した振動板の底部に、圧電セ
ラミック素子を接着するとともに、振動板の側壁部を支
持部材の先端に嫁合し、さらに前記支持部材の鉄合部と
協動して振動板の側壁部を挟持するように環状部材を被
着することにより面榛み振動モードが安定となるように
振動板の周辺固定をする。また、このように構成したピ
ックアップを保持する保持部村を、液体の収納容器へ取
付けるに際して、容器への取り付け部分からの機械的振
動が前記ピックアップに伝達しないように、ピックアッ
プ保持部材と容器への取付け部材との間の部分を振動減
衰係数の大なる材料で構成するかあるいはゴム状物質の
ごとき弾性的に損失の大きい弾性体を介在させる。上述
の構成よりなる本発明の振動ピックアップ装置は、振動
板に側壁部を設け、環状部材により側壁部全体を支持部
材に対して一様に固着するので、振動板の周辺固定条件
を安定させ、円形平板部と側壁部との境界の周緑部を振
動の節として作用させるとともに、振動板の共振周波数
を安定させるという効果を奏する。

以下その一実施例について説明する。第１図は、本発明
の一実施例の共振型振動ピックアップ装置の断面図であ
る。

図において、１，１′は薄い圧電セラミック素子であり
、２，２′の薄い金属板より成形されたキャップ２，２
′の底にそれぞれェポキシ樹脂等の接着剤によって接着
されている。接着は圧電セラミック素子電極３，３′と
前記金属製キャップ２，２′と電気的導通が図られるよ
う十分薄く施される。前記キャップ２，２′を導電性材
料で作られたキャップ支持部材４の両端にそれぞれ鉄合
し、前記キャップ２，２′の側壁部をさらに環状部材５
，５′で被着して構成される。第２図に前記圧電セラミ
ック素子１′、金属性キャップ２，２′、キャップ支持
部村４，環状部材５，５′の斜視図を示した。

上述したように圧電セラミック素子１，１′の接着面電
極は前記金属性キャップ２，２′と電気的導通が図られ
、さらに環状部材５，５′でキャップ支持部材４に被着
しているので、導電性支持部材４とも電気的導通が図ら
れている。

そこで、支持部材４に半田付け等の手段によって電気的
端子６が取り出され、前記圧電セラミック素子１，１′
の電気的出力の共通端子７に接続されている。また、前
記圧電セラミック素子１，１′の接着面と対向した電極
面８，８′より半田付け等の手段によって電気的端子が
取り出され、それぞれ出力端子９，１０もこ接続されて
いる。キャップ支持部材４は、さらにねじ等で構成され
た豚合部１１を介して保持部材１２に取り付けられてい
る。保持部材１２は、使用温度範囲ならびに使用圧力に
耐えうる、樹脂もしくは防振合金のような弾性的に損失
の大きい材料で構成されている。１３は保持部材１２を
液体収納容器壁１４に取り付けるための取付け部材であ
る。

取付け部材１３は、ねじ等の手段により、容器壁１４に
取付けられる。保持部材１２と取付け部材１３とは、ゴ
ム等の防振材料１５，１５′を介して水密性を有するよ
う係合している。１６は、保持部材１２を取付け部材１
３に保持させるための部材であり、前述のように、保持
部材１２は弾性的に損失の大きい材料で構成されている
ので、取付け部材１３を介して容器壁１４より伝搬され
る振動がキャップ支持部材１２に伝わることを防止する
。

以上の説明からも明らかなように、圧電セラミック素子
が接着される金属円板をキャップ状に成形し、このキャ
ップの側壁部を環状部材により側壁部全体を支持部材に
対して一様に固着するので、キャップ底部と側壁部との
境界が振動の節となり、金属平板に圧電セラミック素子
を接着し、金属平板の周辺を押えるといった従来の方式
に比べて、周辺固定条件が確実に満足させられ、振動ピ
ックアップの共振周波数が安定となる。

つまり、接着される圧電セラミック素子の厚みとキャッ
プの径によってのみ周辺固定面操み振動の共振周波数が
決定され、この共振周波数を検出すべき振動の周波数に
設定すれば検出感度の優れたものとなる。また、複数個
の振動ピックアップを同一支持部材に取り付けられるの
で、個々の振動ピックアップの共振周波数を同一あるい
は異ならせることにより所定周波数での検出感度の増大
、あるいは相関等がより優れたものとなる。

以上述べたように、本発明によれば工業的に製造が容易
であるのみならず、大気中において組み立てられ液体中
において使用される条件下において著しくその共振周波
数が安定であるという特徴を有する。

また、複数個の振動ピックアップを同一支持部材に取付
けることができるため、複数個の共振周波数の等しい素
子もしくは互いに異なる共振周波数を選択できるという
特徴も有する。さらに、液体中での着目した弾性振動の
波長に比して面操み振動を用いるために、その形状、寸
法が著しく小さく、この結果、被測定系への影響が小さ
いという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の共振型振動ピックアップ装
置を示す縦断面図、第２図はその要部の分解斜視図であ
る。 １，１′・・・・・・圧電セラミック素子、２，２′・
・・・・・金属性のキャップ、４……キャップ支持部材
、５，５′・・・・・・環状部材。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属円板の周縁部から環状に側壁部を延在突出させ
   てキヤツプ状に形成した振動板と、前記振動板の底部に
   接合された圧電素子と、前記振動板の側壁部と嵌合する
   部分を有する支持体と、前記支持体の嵌合部と協動して
   前記振動板の側壁部を挟持する挟持部材と、前記支持体
   を液体の容器中に保持する保持部材とを有することを特
   徴とする共振型振動ピツクアツプ装置。 ２ 支持体に複数個の振動板が配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の共振型振動ピツク
   アツプ装置。 ３ 保持部材は、支持体を支持する第１の保持手段と、
   前記第１の保持手段を液体の容器中に保持する第２の保
   持手段とで構成され、かつ前記第１，第２の保持手段の
   うちの少なくとも一方が振動減衰係数の大なる材料で構
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の共振型振動ピツクアツプ装置。 ４ 保持部材は、支持体を支持する第１の保持手段と、
   前記第１の保持手段を液体の容器中に保持する第２の保
   持手段とで構成され、かつ前記第１の保持手段と前記第
   ２の保持手段との間にゴム状物質よりなる弾性体を介在
   させていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の共振型振動ピツクアツプ装置。