JPS60611B2

JPS60611B2 - 検出装置

Info

Publication number: JPS60611B2
Application number: JP643779A
Authority: JP
Inventors: 謹爾原田; 恭一池田; 元善安藤
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1979-01-19
Filing date: 1979-01-19
Publication date: 1985-01-09
Also published as: JPS5598314A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、被測定流体の密度、圧力および温度を検出す
る検出装置に関するものである。

プロセスにおいて、密度、圧力および温度の全ての量を
検出したい場合が少くない。

このような場合、従来は、密度計、圧力計および温度計
をそれぞれ配置していた。このため、設置が面倒である
と同時に、検出器部分の構成が複雑になるという問題が
あった。本発明の目的は、密度、圧力および温度の測定
を同時に行うことが可能な検出装置を実現することにあ
る。

以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明に係る検出装置の接液部分の一実施例を
示す断面図、第２図は第１図のＡＡ′断面図である。第
１図および第２図において、１は断部１１を有する段付
容器からなる振動子である。この振動子１は中心軸にそ
ってあげられた穴１２によって、薄肉円筒部１３（振動
膜部分）およびこれに連続した厚肉円筒部１４が形成さ
れている。また、振動子１の段部１１付近の厚肉円筒部
１４には外周面から内壁付近にまで達する二つの座ぐり
穴１５，１６が形成されている。また、この座ぐり穴１
５，１６に直交するような穴１７，１８も形成されてい
る。さらに厚肉筒部１４には、肉部分を貫通する穴１９
が形成されている。２，３はそれぞれ振動子１の座ぐり
穴１５，１６の底面に取付けられた検出用圧電素子、励
振用圧電素子である。

４は凹部中央にハーメチックシール部４１，４２が設け
られたボディである。

圧電素子２のリード線は、穴１５，１７を介してハ−メ
チック部４１の端子に接続されている。また、圧電素子
３のリード線は穴１６，１８を介してハーメチックシー
ル部４２の端子に接続されている。５はハーメチックシ
ール部４１，４２を介して外部に取出された信号を駆動
回路（図示せず）に接続するためのケーブルである。

このケーブル５は、絶縁性充填物４３により、ボディ４
に固定されている。６，７は穴１５，１６に圧入された
シール用の金属球である。

また８は穴１９を封じるための金属球である。ごの実施
例では、穴１２等でなる振動子１の内室を真空にした後
に、金属球８を圧入している。第３図は、第１図および
第２図の圧電素子２，３に接続される駆動部および演算
部の一実施例を示す構成図である。

図において、９１，９２，９３および９４は選択増幅手
段を構成し、９１，９２，９３は、圧電素子２の出力信
号から、互いに異なる振動モード（以下、それぞれｉ、
ｉ、ｋ次の振動モードとする）における固有振動数（ｆ
ｉ、ｆｉ、ｆｋ）を示す信号分を選択し増幅するアンプ
、９４はアンプ９１，９２，９３の出力信号のいずれか
１つを圧電素子３に与えるスイッチである。振動子１お
よび圧電素子２，３と、上記アンプ９１，９２，９３の
いずれか１つとでなる閉ループは、一巡において位相の
ずれがほとんど生じないように構成されている。９５〜
９７は、スイッチ９４の固定接点を介して得られるアン
プ９１〜９３の出力信号を受け、その周波数に対応した
電圧を出力する変換回路である。

これらの変換回路９５〜９７はホールド機能をも有して
いる。９８は変換回路９５〜９７の出力信号を受けて被
測定流体の密度、圧力、温度に対応した信号を出力する
演算回路である。

９９は制御回路で、スイッチ９４を順時一定時間毎に切
換え、アンプ９１〜９３が閉ループを構成している時、
それぞれ変換回路９５〜９７を動作させるとともに、ア
ンプ９１〜９３が閉ループを構成していない時の変換回
路９５〜９７の出力信号を、閉ループを構成していた時
の値にホールドさせておくため、スイッチ９４の切換直
前に、変換回路９５〜９７（アンプ９１〜９３のうち閉
ループを構成しているアンプに対応するもの）にホール
ド命令を出すものである。

アンプ９１〜９３は信号選択性を有しているから、アン
プ９１が閉ループを構成しているときの振動子１の振動
数はｆｉ、アンプ９２が閉ループを構成しているときの
振動子１の振動数はｆｉ、アンプ９３が閉ループを構成
しているときの振動子１の振動数はｆｋとなる。

したがって、変換回路９５〜９７からは、周波数ｆｉ、
ｆｊ、ｆｋに対応した信号が出力される。ここで、ｆｉ
、ｆｊ、ｆｋは被測定流体中に置かれた振動子の固有振
動数であるから、被測定流体の密度ｐｘ、圧力ｐ、温度
ｔの関数となっている。また、この場合、密度ｐｘ、圧
力ｐの変化に対する固有振動数ｆｉ、ｆｊ、ｆｋの変化
の割合（すなわち感度）は、振動モードによって異なっ
ている。したがって、次式が成り立つ。ｆｉ＝Ｆ（ｐｘ
、ｐ、ｔ）ｆｉ＝Ｆ（ａｐｘ「ｂｐ、ｔ） ‘１｝ｆｋ＝Ｆ
（ｃｐｘ、ｄｐ、ｔ）ただし、ａ、ｂ：振動モードｉ、ｉによって決まる定数ｃ、ｄ：
振動モードｉ、ｋによって決まる定数【１１式を連立方
程式として考え、ｐｘ、ｐ、ｔについて解くと、ｐｘ、
ｐ、ｔはｆｉ、ｆｊ、ｆｋの関数として示すことができ
る。

すなわち、次式が成り立つ。ｐｘ＝Ｇ（ｆｉ、ｆｉ、ｆ
ｋ）ｐ：日（ｆｉ、ｆｊ、ｆｋ） ■ｔ＝１（ｆ
ｉ、ｆｊ、ｆｋ）ｆｉ、ｆｊ、ｆｋは、それぞれアンプ９５，９６，９７
の出力信号に対応したものであるから、‘２１式より、
密度ｐｘ、圧力ｐ、温度ｔのいずれをも、必要に応じて
求めることができる。

この演算を行うのが演算回路９８である。現実には、■
式の近似式を求めて行う。なお、上記の説明においては
、振動膜部分が円筒状のものを示したが、平板状等のも
のであっても同様である。

また、励振用、検出用手段として圧電素子を用いたもの
を示したが、他の手段であっても良い。さらに、励振用
、検出用の圧電素子等を複数個設けるように構成するこ
ともできる。また、振動子１を一定時間毎に異なる振動
モードで振動させる例を示したが、三種類の振動モード
を重畳させた状態で同時に振動させても良い。以上説明
したように、本発明によれば、密度、圧力および温度の
測定を同時に行うことが可能な検出装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検出装置の薮液部分の−実施例を
示す断面図、第２図は第１図のＡＡ′断面図、第３図は
駆動部および演算部の一実施例を示す構成図である。１・・・・・・振動子、２，３・・・・・・圧電素子、
４・・・…ボディ、９１〜９３……アンプ、９４……ス
イッチ、９５〜９７・・・…変換回路、９８…・・・演
算回路、９９・・・・・・制御回路。努′鶴第２図弟Ｊ′２

Claims

【特許請求の範囲】

１一方の面は基準圧力を受け他方の面は被測定流体中
に露出するような振動膜部分を有する振動子と、この振
動子上にもうけられて振動を検出する検出手段と、この
検出手段からの信号のうち少なくとも３種類の振動モー
ドの信号のみを出力する選択増幅手段と、前記振動子上
にもうけられ前記選択増幅手段からの出力により前記振
動子を振動させる励振手段と、上記振動子の各振動モー
ドにおける固有振動数に対応した信号を入力とし被測定
流体の密度、圧力および温度を求める演算部とを具備し
た検出装置。