JPS6056232A - 圧力計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は航空機用エンジン制御用に使用して特に有効な
圧力計に関するものである。更に詳しく社、本発明は、
円筒状振動子を使用し、その固有振動数が周囲圧力に応
じて変化することを利用して圧力を知るようにした円筒
振動式圧力計に関するものである。

〔従来技術の説明〕

円筒状振動子を用いた圧力計は従来よシ公知である。こ
の円筒状振動式圧力計を、例えば航空機エンジンの吸入
流体の圧力測定に使用するような場合、測定すべき圧力
の変化範囲は広く、また測定すべき圧力には関係のない
エンジンの運転状況に応じて変化する脈動圧力ノイズが
存在するために、測定すべき圧力を安定して、かつ正確
に測定することは困難であった。

〔本発明の目的〕

本発明はこのような従来技術における問題点を除去し、
測定すべき圧力を安定にかつ正確に測定できる圧力計を
実現しようとするものである。

〔本発明の概要〕

本発明に係る装置は、被測定圧力が与えられる円筒状振
動子と、この円筒状振動子を含んで形成される自励発振
回路と、この発振回路からの周波数信号を入力する周波
数可変フィルタ回路と、機関の運転状況を検出する検出
手段とを備え、可変フィルタ回路の通過帯域を運転状況
検出手段からの信号に応じて制御することを特徴として
いる。

〔実施例の説明〕

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成プロ、り図
である。この図において、ＥＧは航空エンジンを総括的
に示したもの、１けこの航空エンジン内の例えば吸入流
体圧が与えられる円筒状振動子、５は円筒状振動子１を
含んで自励発振回路を構成する発振回路、６は発振回路
５がらの周波数信号を入力する周波数可変フィルタ回路
、７はエンジンの運転状況を検出する検出手段で、例え
ばエンジン筐体に設置した圧電素子が使用されておシ、
ここから、機関の運転状況に応じて変化する脈動信号が
得られ、この脈動信号は周波数可変フィルタ回路６の制
御端に与えられている。８は可変フィルタ回路６がらの
信号を入力し、所定の演算を行なって圧力信号を得る測
定回路である。

第２図は円筒状振動子１の一例を示す構成図で、０）は
一部を断面で示す斜視図、（ロ）は０図におけるＸ−Ｘ
断面図、第３図は第２図（イ）におけるＹ−Ｙ断面図及
び発振回路５を含む電気的接続図である。

これらの図において、円筒状振動子１は、薄肉円筒部１
１と、この薄肉円筒部１１の一端に連続した厚肉円筒部
（７ランク部）１２及び、薄肉円筒部１１の他方を閉さ
ぐ端面部１８とで構成されている。厚肉円筒部１２には
、その外周面から内壁付近にまで達する座ぐシ穴１３〜
１６がここでは４個設けられている。これらの座ぐり穴
のうち、振動子１の中心軸に対して互に対向する位置関
係にある座ぐり穴：Ｌ４．　：Ｌ６には、振動子１を励
振するための駆動手段２１、２２が設置され、また、残
シの座ぐり穴１３．１５には、振動子１の共振周波数を
検出するための検出手段３１．３２が設置されている。

円筒状振動子１の端面部１３には、振動検出手段３３、
３４が設置されておシ、この振動検出手段３３゜３４は
、これらを結ぶ線分が、フランジ部１２に設置した振動
検出手段３１．３２を結ぶ線分と直交する様に位置が選
定されている。これらの駆動手段２１゜２２、振動検出
手段３１．３２．３３．３４としては、圧電素子が使用
可能である。４は円筒状振動子１を収容するケースで、
その外径は７ランク部１２の外径と同一で、一端に振動
子１の先端（端面部１８）が挿入されて固定される開口
部を有している。このケース４の７ランク部１２への固
定、及び円筒状振動子１の端面部への固定は、いずれも
例えば溶接等の手段で、気密が維持されるよう罠なされ
る。

４１はケース４の側壁に設けた圧力導入口で、この導入
口から円筒状振動子１とケース４との間に形成される部
屋４０内に圧力が導入される。

第３図に示す電気回路において、Ａ□は振動子１の端面
部に設置された振動検出手段３３．３４からの信号を増
幅する増幅器、Ａ２＃ｉ振動検出手段３１．３２からの
信号を増幅する増幅器、Ａ３は増幅器Ａ□の出力を入力
する反転増幅器である□ＭＣ□、　ＭＣ２はいずｌれも
特定の周波数信号を通過させるとともに位相をシフトさ
せ自励振の条件を満足させるフィルタ回路を含む第１．
第２の自励振回路で、第１の自励振回路ＭＯ□は、増幅
器Ａ１．　Ａ２の出力端間に接続した抵抗Ｒ□、Ｒ２の
共通接続点に生ずる各検出手段からの信号ｅＡ、ｅＢの
和信号ｅ１を入力する。また、第２の自励振回路ＭＣ２
は、増幅器Ａ３．Ａ２の出力端間に接続した抵抗Ｒ３＋
　１４の共通接続点に生ずる各検出手段からの信号ｅｈ
＋　ｅＢの差信号ｅ２を入力する。

ＯＵＴ　１．　ＯＵＴ　２け、それぞれ第１．第２の自
励振回路ＭＣ□、　ＭＣ２から得られる周波数信号ｆ４
□、ｆ４□を出力する出力端子で、これらの各周波数信
号ｆｆ４１’　４２ は、抵抗Ｒ５＋　Ｒｅを介して駆動手段２１．２２に印
加されている。

振動検出手段、第１．第２の自励撮画路、駆動手段は、
振動子１を含んで２つの自励発振ループを形成しておシ
、円筒状振動子１は、２つの共振周波数ｆ４□、ｆ４２
で多重発振する。

フィルタ回路６１は、第１の自励振回路ＭＣ□からの周
波数信号ｆ□を入力し、また、フィルタ回路６２は、第
２の自励振回路Ｍｃ２がらの周波数信号ｆ２を入力して
いる。

第４図は、各自励振回路ＭＣよ、　ＭＣ２からの周波数
信号の変化の一例を示す信号波形で、（イ）は測定すべ
き圧力が低い場合を、（ロ）は測定すべき圧力が高い場
合をそれぞれ示している。

これらの各周波数信号ｆ１．ｆ２け、エンジンの運転状
況によって脈動し、特に測定すべき圧力が高くなり、エ
ンジンの回転数が増大するに従って脈動の周期は短かく
なり、まだ、変化量も大きくなっている。このため、周
波数信号ｆ□、ｆ２からは正確に圧力演算を行なうこと
ができなくなる。

第５図は可変フィルタ回路６１．６２の一例を示す回路
図である。このフィルタ回路は、コンデンサＣと可変抵
抗器として機能するＦＥＴとで構成され、ＦＥＴのゲー
トに機関の運転状況を示す検出手段７からの信号が印加
され、その通過帯域が制御される。

本発明に係る装置においては、第４図に示す各自励振回
路ＭＣ□、　ＭＣ２からの周波数信号ｆ工、ｆ２を第５
図に示すような構成の可変フィルタ回路６１．６２に印
加し、ここで機関の運転状況に応じて変化する脈動渡分
を除去するようにしている。

したがって、測定回路８においては、脈動波成分に影響
されないで、所定の演算を行なって圧力信号をめること
ができる。

各自励裏回路ＭＣ１，ＭＣ２に含まれるフィルタ回路の
通過周波数を調整することにより、密度感度が等しく、
圧力感度が異なる様な振動モードに選定されている。

すなわち、ｆ４□を円筒状振動子１の円周方向４次、軸
方向１次の振動モードの共振周波数とし、ｆ４□を円周
方向４次、軸方向２次の振動モードの共振周波数とすれ
ば、それぞれの圧力感度ｓ４□。

Ｓ４２および密度感度５ｄ４１　Ｔ　５ｄ４２は、（１
）式、（２）式。

（３ン式で表わすことができ、密度感度を同じにできる
。

一一且−−１（２） ４２　ρｏ−Ｒ−Ｈ’　（２πｆ４２ｏ）８ｄ４１”　
Ｓｄ４ま ただし、Ｒ：円筒振動子１の半径 Ｈ：円筒振動子１の肉厚 ｇ：重力加速度 ρ　：円筒振動子１の密度 Ｒｏ：ケース内径 ρ：気体密度 に二振動モードによって定まる定数で、前記した振動モ
ードの場合、 Ｋ＝１３２ ｆ　：真空状態における円筒状振動子の１０ 円周方向４次、軸方向１次の振動 モードの共振周波数 ｆ　：真空状態における円筒状振動子の２０ 円周方向４次、軸方向２次の振動 モードの共振周波数 （１）式から明らかな様に、圧力感度ｓｓ　は、４１’
　４２ 共振周波数ｆ４□。”４２０の自乗に反比例する。一方
、密度感度Ｓａ４□＋　ｓｄ４□は等しく、また共振周
波数とは無関係である。

そして、この装置では、円筒状振動子１を、密度感度が
等しく、圧力感度の異なる円周方向４次、軸方向１次の
撮動モードと、円周方向４次、軸方向２Ｎ（ただし、Ｎ
＝４．２．３・・・）次の振動モードとの二重モードで
自励振させている。これらの２つのモードの共振周波数
ｆ４□、ｆ４２は、高次の非線形項を無視すれば、円筒
状振動子１の内部の圧力Ｐ１と外部の圧力ｐ。の差圧Ｐ
、流体密度ρに対して（４）式が成立する。

（４ン式において、密度ρを消去すると（５ン式が得ら
れる。

ｐ＝Ａ（（ｆ、□／ｆ４□ｏ−１）　−（ｆ４゜／ｆ４
２ｏ−１）・ＢＨ３）ただし、Ａ、Ｂは校正定数 したがって、測定回路８は、各可変フィルタ６１゜６２
を介して印加される各自励振回路ＭＣ１，ＭＣ２からの
共振周波数信号ｆ４□、ｆ４□を入力し、（５）式で表
わされる所定の演算を行なうことによシ、流体密度ρに
影響されず、また、機関の運転状況に応じて変化する脈
動波圧力ノイズに影響されないで、目的とする差圧Ｐを
測定することができる。

なお、上記の実施例では、流体の密度の影響を受けない
ように円筒状振動子１を二重モードで自励振させ、ｆｌ
、ｆ２の２種の共振周波数を得る場合について示したが
、密度の影響を無視してもよい場合には、円筒状振動子
１をひとつのモードで自励振させ、その共振周波数から
圧力を知るようにしてもよい。

また、円筒状振動子１の振動モードは、上記の説明では
、円周方向４次、軸方向１次及び円周方向４次、軸方向
２Ｎ次とするものを例示したが、これらの振動モードに
ついても、機関の運転状況に応じて脈動波成分の影響を
最も受けないような振動モードを選択するようにしても
よい。

また、上記の説明では、エンジンの吸入流体の圧力測定
について説明したが、これ以外にエンジン関連の圧力測
定全般に本発明を適用しても同様の効果がある。

〔本発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、機関の運転状況
に応じて可変フィルタ回路の通帯域特性を変化させ、測
定圧力に混入する脈動波成分を除去するようＫしたもの
で、測定すべき圧力を安定に、かつ正確に測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図
、第２図は第１図装置に使用されている円筒状撮動子の
一例を示す構成図で、（イ）は斜視図、（ロ）は（イ）
図におけるＸ−Ｘ断面図、第５図は第２図（イ）におけ
るＹ−Ｙ断面図、第４図は自励発振器からの脈動波成分
を含んだ周波数信号の波形図、第５図は可変フィルタ回
路の一例を示す回路図である。 １・・・円筒状振動子、ＥＧ・・・エンジン、５・・・
自励振回路、６・・・周波数可変フィルタ回路、７・・
・運転状況検出手段、８・・・測定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　測定圧力が与えられる円筒状振動子、この円筒
   状振動子を含んで形成される自励発振回路、この自励発
   振回路からの周波数信号を入力する周波数可変フィルタ
   回路、機関の運転状況を検出する手段、前記周波数可変
   フィルタ回路からの周波数信号を入力し所定の演算を行
   なって測定圧力信号を得る測定回路を備え、前記周波数
   可変フィルタ回路の通過帯域を前記運転状況検出手段か
   らの信号に応じて制御することを特徴とする圧力計。