JPS60611B2 - detection device - Google Patents
detection deviceInfo
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- JPS60611B2 JPS60611B2 JP643779A JP643779A JPS60611B2 JP S60611 B2 JPS60611 B2 JP S60611B2 JP 643779 A JP643779 A JP 643779A JP 643779 A JP643779 A JP 643779A JP S60611 B2 JPS60611 B2 JP S60611B2
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- detection device
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a detection device for detecting the density, pressure, and temperature of a fluid to be measured.
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。In a process, it is often desirable to detect all quantities of density, pressure and temperature.
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。In such cases, conventionally, a density meter, a pressure gauge, and a thermometer have been respectively arranged. For this reason, there are problems in that installation is troublesome and the configuration of the detector portion is complicated. An object of the present invention is to realize a detection device that can simultaneously measure density, pressure, and temperature.
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below using the drawings.
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。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a liquid-contacting portion of a detection device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a vibrator made of a stepped container having a section 11. As shown in FIG. This vibrator 1 has a hole 12 raised along the central axis, forming a thin cylindrical portion 13 (vibrating membrane portion) and a thick cylindrical portion 14 continuous thereto. Furthermore, two counterbore holes 15 and 16 are formed in the thick-walled cylindrical portion 14 near the step portion 11 of the vibrator 1, reaching from the outer peripheral surface to near the inner wall. Also, this counterbore hole 1
Holes 17 and 18 perpendicular to holes 5 and 16 are also formed. Further, the thick-walled cylindrical portion 14 has a hole 19 penetrating through the thick-walled portion.
is formed. Reference numerals 2 and 3 denote a detection piezoelectric element and an excitation piezoelectric element, respectively, which are attached to the bottoms of the counterbore holes 15 and 16 of the vibrator 1.
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。4 is a body in which hermetic seal portions 41 and 42 are provided at the center of the recess.
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。Lead wires of the piezoelectric element 2 are connected to terminals of the hermetic part 41 via holes 15 and 17. Further, the lead wire of the piezoelectric element 3 is connected to the terminal of the hermetic seal portion 42 via the holes 16 and 18. Reference numeral 5 denotes a cable for connecting signals taken out to the outside via the hermetic seals 41 and 42 to a drive circuit (not shown).
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。This cable 5 is connected to the body 4 by the insulating filling 43.
Fixed. 6 and 7 are metal balls for sealing that are press-fitted into the holes 15 and 16.
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。Further, 8 is a metal ball for sealing the hole 19. In this embodiment, the metal ball 8 is press-fitted after the inner chamber of the vibrator 1, which is formed by the hole 12, etc., is evacuated. FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a driving section and a calculating section connected to the piezoelectric elements 2 and 3 of FIGS. 1 and 2. FIG.
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。In the figure, 91, 92, 93 and 94 constitute selective amplification means, and 91, 92, 93 indicate different vibration modes (hereinafter, i, respectively) from the output signal of the piezoelectric element 2.
The natural frequency (f
An amplifier 94 selects and amplifies a signal representing (i, fi, fk), and a switch 94 supplies one of the output signals of the amplifiers 91, 92, and 93 to the piezoelectric element 3. A closed loop consisting of the vibrator 1, the piezoelectric elements 2 and 3, and any one of the amplifiers 91, 92, and 93 is configured so that almost no phase shift occurs during one round. 95～
97 is a conversion circuit that receives the output signals of the amplifiers 91 to 93 obtained through the fixed contacts of the switch 94 and outputs a voltage corresponding to the frequency thereof.
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。These conversion circuits 95 to 97 also have a hold function. Reference numeral 98 is an arithmetic circuit that receives output signals from the conversion circuits 95 to 97 and outputs signals corresponding to the density, pressure, and temperature of the fluid to be measured.
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。99 is a control circuit which sequentially switches the switch 94 at regular intervals, and when the amplifiers 91 to 93 form a closed loop,
In order to operate the conversion circuits 95 to 97, respectively, and to hold the output signals of the conversion circuits 95 to 97 when the amplifiers 91 to 93 do not constitute a closed loop to the values when they constitute a closed loop, Immediately before the switch 94 is switched, a hold command is issued to the conversion circuits 95 to 97 (corresponding to the amplifiers forming the closed loop among the amplifiers 91 to 93).
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。Since the amplifiers 91 to 93 have signal selectivity, the frequency of the oscillator 1 is fi when the amplifier 91 forms a closed loop, and the frequency of the oscillator 1 when the amplifier 92 forms a closed loop. The frequency is fi, and the frequency of the vibrator 1 when the amplifier 93 forms a closed loop is fk.
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。Therefore, from the conversion circuits 95 to 97, the frequencies fi,
Signals corresponding to fj and fk are output. Here, fi
, fj, and fk are the natural frequencies of the vibrator placed in the fluid to be measured, so they are functions of the density px, pressure p, and temperature t of the fluid to be measured. Further, in this case, the rate of change (ie, sensitivity) of the natural frequencies fi, fj, and fk with respect to changes in the density px and pressure p differs depending on the vibration mode. Therefore, the following formula holds. fi=F(px
, p, t) fi=F(apx "bp, t) '1}fk=F
(cpx, dp, t) However, a, b: Vibration mode i, constants determined by i, c, d:
Constants determined by vibration modes i and k [Considering equation 11 as a simultaneous equation and solving for px, p, and t, px,
p and t can be expressed as functions of fi, fj, and fk.
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。That is, the following formula holds true. px=G(fi, fi, f
k) p: day (fi, fj, fk) ■t = 1 (f
i, fj, fk) fi, fj, fk are amplifiers 95, 96, 97, respectively
Since it corresponds to the output signal of , from the '21 formula,
Any of the density px, pressure p, and temperature t can be determined as necessary.
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。The calculation circuit 98 performs this calculation. In reality, ■
This is done by finding an approximation of the equation. Note that in the above description, the vibrating membrane portion is shown as having a cylindrical shape, but the same applies even if the vibrating membrane portion is in the shape of a flat plate or the like.
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。Further, although a piezoelectric element is used as the excitation and detection means, other means may be used. Furthermore, it is also possible to provide a plurality of piezoelectric elements for excitation and detection. Further, although an example has been shown in which the vibrator 1 is vibrated in different vibration modes at regular intervals, three types of vibration modes may be vibrated simultaneously in a superimposed state. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a detection device that can simultaneously measure density, pressure, and temperature.
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′２FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the filtration part of the detection device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA' in FIG. 1, and FIG. FIG. 1... Vibrator, 2, 3... Piezoelectric element,
4... Body, 91-93... Amplifier, 94... Switch, 95-97... Conversion circuit, 98... Arithmetic circuit, 99... Control circuit. Tsutomu'Tsuru 2nd figure younger brother J'2
Claims (1)
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。1. A vibrator having a vibrating membrane portion on which one surface has a reference pressure and the other surface is exposed in the fluid to be measured, a detection means provided on the vibrator for detecting vibration, and this detection means. selective amplification means for outputting only signals in at least three vibration modes among the signals from the oscillator; excitation means provided on the vibrator for vibrating the vibrator by the output from the selective amplification means; A detection device comprising an arithmetic unit that receives signals corresponding to the natural frequencies in each vibration mode and calculates the density, pressure, and temperature of the fluid to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643779A JPS60611B2 (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP643779A JPS60611B2 (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5598314A JPS5598314A (en) | 1980-07-26 |
| JPS60611B2 true JPS60611B2 (en) | 1985-01-09 |
Family
ID=11638367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP643779A Expired JPS60611B2 (en) | 1979-01-19 | 1979-01-19 | detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60611B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532985A (en) * | 2015-08-31 | 2018-11-08 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Electroactive polymer sensor and detection method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59162442A (en) * | 1983-02-22 | 1984-09-13 | ユ−オ−ピ−・インコ−ポレ−テツド | Device for determining unknown quantity of gas sample |
| JPS59153130A (en) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Vibration type transducer |
| US4535638A (en) * | 1983-10-03 | 1985-08-20 | Quartztronics, Inc. | Resonator transducer system with temperature compensation |
-
1979
- 1979-01-19 JP JP643779A patent/JPS60611B2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018532985A (en) * | 2015-08-31 | 2018-11-08 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | Electroactive polymer sensor and detection method |
| US10905334B2 (en) | 2015-08-31 | 2021-02-02 | Koninklijke Philips N.V. | Electroactive polymer sensors and sensing methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5598314A (en) | 1980-07-26 |
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