(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置を有する密度センサを用いる液状媒体の密度の測定方法であって、
マスバランスを有する周波数発振器（３０）を密度センサとして用い、マスバランス（３０）を有する周波数発振器の振動挙動、励振及び振動評価に関連する全ての構成部品は、マスバランス（３０）を有する周波数発振器に直接取り付けられた測定及び検知電子機器（２３）とともに、ハウジング又はカートリッジに収容されており、及び／又はこれら構成部品（２３）が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）を装着したカートリッジ（２０）に収容され、
マスバランスを有する周波数発振器（３０）が、カートリッジ（２０）と共に、測定基準を利用して調整又は較正され、
マスバランスを有する周波数発振器（３０）を装着したカートリッジ（２０）が、液状媒体を検査する測定作業の開始前に、測定装置（２８）又はその基体（２９）に、取り外し可能に又は交換可能に連結され、
調整又は較正データが、カートリッジ（２０）内の又はカートリッジに設けた記憶媒体（２２）に保存され、電子的に読み取れ、
測定の間、カートリッジ（２０）内のマスバランスを有する周波数発振器（３０）又は該発振器に割り当てられた測定及び検知電子機器（２３）からの測定データ及び調整若しくは較正データが、測定装置（２８）内の評価ユニット（５０）に送られることを特徴とする方法。
【請求項２】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）が、揺動自在に、何等の釣り合い重りもなしにカートリッジ（２０）に収容され、マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）の保持又は拘束キャリヤ（２、３）のみが、カートリッジ（２０）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定の間、マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）の励振の位相整合のための制御信号が、測定及び検知電子機器（２３）からカートリッジ（２０）又は測定装置（２９）内の制御ユニット（５１）に、前記カートリッジ（２０）内の構成部品に関して送信され、及び／又は
マスバランスを有する周波数発振器（３０）のピックアップ信号から発生された電気的周期信号が、密度分析のための特性信号として、カートリッジ（２０）内の測定及び検知電子機器（２３）から測定装置（２８、２９）並びに／或いは制御及び／又は評価ユニット（５０、５１）に送信されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
密度測定の温度、温度平衡並びに／又はカートリッジ（２０）内の測定及び検知電子機器（２３）によるそれらの予備計算を補償する、周囲温度及び／又は発振管（１０、１１、１２、１３）の温度に関連する温度測定信号が、測定装置（２８、２９）並びに／或いは制御及び／又は評価ユニット（５０、５１）に送信されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
液状媒体の密度の測定装置において、請求項１〜４の１つに記載の方法を実施するため、測定装置（２８、２９）が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）として構成され、出力データに関してマスバランスを有する周波数発振器（３０）用の測定装置内に評価ユニット（５０）を備えた密度センサを備えている密度センサであり、
マスバランスを有する周波数発振器（３０）と、その測定及び検知電子機器（２３）とが、カートリッジ（２０）に組み込まれ、このカートリッジによって包囲されており、
カートリッジ（２０）が、測定装置（２８、２９）と、着脱可能に連結され又は連結部材（２９、３０）を介して連結され、
カートリッジ（２０）が、全側面がカートリッジに包囲された又はカートリッジ（２０）内に配置された少なくとも１個の記憶媒体（２２）を有することにより、マスバランスを有する周波数発振器（３０）に取り付けられた、マスバランスを有する周波数発振器（３０）の測定基準を用いて決定された調整又は較正データを記憶し、
測定の間、カートリッジ（２０）内のマスバランスを有する周波数発振器（３０）又は該発振器に割り当てられた測定及び検知電子機器（２３）からの測定データ及び調整若しくは較正データが、測定装置（２８）内の評価ユニット（５０）に送られることを特徴とする測定装置。
【請求項６】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）が、カートリッジ（２０）に連結された又はカートリッジ（２０）内に支持されたキャリヤ（２、３）によって支持されている又はキャリアに取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
測定及び検知電子機器（２３、５０、５１）の発振器挙動と関連する部分が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）と共に、液密の、部分的に透明な及び／又は断熱性のカートリッジ（２０）内に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の測定装置。
【請求項８】
カートリッジ（２０）が、カートリッジ（２０）と測定装置（２８、２９）を互いに着脱可能に連結する、測定装置に設けた連結相手に合った連結部を担持しており、及び／又は
マスバランスを有する周波数発振器（３０）のカートリッジ（２０）と測定装置（２９）とが、プラグ、ねじ、クランプ又はビヨネット型接続部材によって、互いに連結されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項９】
励振増幅器並びに励振器及び振動パラメータのピックアップのためのセンサ、例えば、磁石、圧電要素、電気要素、温度センサ、励振角度用の励振ユニット及び／又は発振管の充填の光学的制御のための照明ユニットが、カートリッジ（２０）内に配置され、これら構成部品が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）と共に、カートリッジ（２０）内に収容され又は包囲された少なくとも１個の印刷回路板に、好ましくは、設けられていることを特徴とする請求項５〜８の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１０】
測定装置（２８、２９）が、制御及び評価電子機器（５０、５１）、キーボード、スクリーン、電圧若しくは電力供給手段及び／又は例えば、シリンジ、ポンプ若しくは試料採集手段の形態の充填補助手段、及び好ましくは、記録とインターフェースの構成のための記憶媒体及び測定データ用の出力ユニットを備えていることを特徴とする請求項５〜９の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１１】
励振増幅器に加えて、評価ユニット（５０）が、有線又は無線のインターフェースを有するマイクロコントローラの形態で、カートリッジ（２０）に好ましくは組み込まれていることを特徴とする請求項５〜１０の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１２】
測定装置（２８、２９）が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）への媒体の供給又はマスバランスを有する周波数発振器（３０）からの媒体の排出のための出口管（２６）又は接続管（２７）を有しており、カートリッジ（２０）と測定装置（２８、２９）との媒体を漏らさない連結のため、カートリッジ（２０）に適合した管部分又はレセプタクルが備えられることを特徴とする請求項５〜１１の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１３】
カートリッジ（２０）が、測定媒体のための接続部を有し、この接続部が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）に通じていることを特徴とする請求項５〜１２の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１４】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）が、カートリッジ（２０）の壁（２１）から距離をおいて配置されていることを特徴とする請求項５〜１３の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１５】
カートリッジ（２０）が２個の部分から構成され、好ましくは、測定及び検知電子機器（２３）が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）から壁によって隔てられて配置されているコンパートメントを有することを特徴とする請求項５〜１４の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１６】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）が、ダブルベンド発振器又はＸ−発振器であることを特徴とする請求項５〜１５の何れか１つに記載の測定装置。
【請求項１７】
請求項５〜１６の１つに記載の測定装置用のカートリッジであって、マスバランスを有する周波数発振器（３０）及びその測定及び検知電子機器（２３）、少なくとも１個の記憶媒体（２２）が、カートリッジ（２０）内にあり、カートリッジによって全面的に包囲されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１８】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）が、カートリッジ（２０）に連結された又はカートリッジ（２０）によって支持されたキャリヤ（２３）によって支持されている又はキャリアに取り付けられていることを特徴とする請求項１７に記載のカートリッジ。
【請求項１９】
測定及び検知電子機器（２３）の発振器挙動と関連する構成部品が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）と共に、液密の、部分的に透明な及び／又は断熱性のカートリッジ（２０）内に配置され、カートリッジが、連結又は終端接続部材（２５）を担持していることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
励振増幅器並びに励振器及び振動パラメータのピックアップのためのセンサ、例えば、磁石、圧電要素、電気要素、温度センサ、励振角度用の励振ユニット及び／又は発振管の充填の光学的制御のための照明ユニットが、カートリッジ（２０）内に配置され、これら構成部品が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）と共に、カートリッジ（２０）内に収容された少なくとも１個の印刷回路板に、随意に配置されていることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１つに記載のカートリッジ。
【請求項２１】
励振増幅器に加えて、評価ユニット（５０）が、有線又は無線のインターフェースを有するマイクロコントローラの形態で、カートリッジ（２０）に好ましくは組み込まれていることを特徴とする請求項１７〜２０の何れか１つに記載のカートリッジ。
【請求項２２】
カートリッジ（２０）が、検査する媒体のための接続部を有し、この接続部が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）に通じていることを特徴とする請求項１７〜２１の何れか１つに記載のカートリッジ。
【請求項２３】
マスバランスを有する周波数発振器（３０）の発振管（１０、１１、１２、１３）が、カートリッジ（２０）の壁（２１）から距離をおいて配置されていることを特徴とする請求項１７〜２２の何れか１つに記載のカートリッジ。
【請求項２４】
カートリッジ（２０）が２個の部分から構成され、好ましくは、測定及び検知電子機器（２３）が、マスバランスを有する周波数発振器（３０）から壁によって隔てられて配置されているコンパートメントを有することを特徴とする請求項１７〜２３の何れか１つに記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立形式の請求項１の公知要件事項部に記載の方法と、独立形式の請求項７の公知要件事項部に記載の測定装置と、測定装置用のカートリッジとに関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数発振器を用いる密度測定は、液状媒体を充填したＵ字管の固有振動が、充填した液状媒体の質量及び一定容積での密度と共に変化し、周波数発振装置による測定を特徴付けるパラメータ、例えば、適切な周波数で励振させた後の固有振動の周期、周波数、振幅、減衰、特性、損失角及び／又はハーモニクスを、例えば、励起された振動の位相位置及び／又は振幅によって測定することで、二元混合物の密度及び／又は濃度の測定が可能になることに基づいている。励振増幅器を用いて、例えば、正のフィードバック又は不減衰化の原理に基づいて周波数発振装置が共鳴位置で不減衰振動を得るのを助ける共鳴を見出す。
【０００３】
実験用測定装置は、通常、適切ならば、更にもう一個の基準発振器を備えた周波数発振器としてのＵ字管の形態である。この場合、周波数発振器は、十分に大きな釣り合い重りを備えることにより、正確で安定した測定結果を得る必要がある。測定は、周波数発振装置における一定の容積に関して行われるからである。これには、クランプ点における発振ノードが変化しないことが必要である。これは、無限に大きな釣り合い重りを備えた場合にのみ、理論的に可能である。
【０００４】
持ち運び可能な密度測定装置は、マスバランスを有する、複数個の周波数発振器を備えていてもよい。こうしたマスバランスを有する周波数発振器は、２個の周波数発振器を互いに振動させる湾曲した連結部材によって連結された２個の周波数発振器を有する、所謂ダブルベンド発振器として構成してよい。そのほか、Ｕ字管の２本の脚部が、これらなす平面において互いに振動させられる、所謂Ｘ−発振器を用いてもよい。こうして、この発振構造体の２本の脚部は、逆位相で発振してマスバランスになり、釣り合い重りは不要となる。
【０００５】
図１及び図２は、こうしたマスバランスを有する周波数発振器、この場合は、２個のＵ字部分が互いに振動するダブルベンド発振器を示している。
【０００６】
図１は、本発明によるマスバランスを有する周波数発振器の基本原理を示している。しかしながら、減衰要素は、使用されているが、図１においては、示されていない。このダブルベンド周波数発振器は、端部又は脚部１０、１１が、各末端部２、３に接続された４個のＵ字発振管９を備えている。密度測定を行うため、流体が、末端部、すなわちキャリヤ２、３を通ってＵ字発振管９を通り過ぎる。図２から明らかなように、ベント部分５、５’において、底部４を有するＵ字発振管９の長手方向中央部分は、末端部２、３の方向に折り返され、すなわち曲げ返され、更に別の脚部１２、１３を構成している。少なくとも一方のベント部分５には、励振手段７があり、それぞれ向かい側のベント部分５’には、少なくとも１個の振動パラメータ、好ましくは振動振幅用の測定ユニット７’がある。したがって、実際には、１個又は２個の励振手段７と１個又は２個の測定ユニット７’がある。励振手段７は、Ｕ字発振管９及びベント部分５、５’を振動させ、ベント部分５、５’は、矢印６で示すように、互いに向かってそして互いから離れるように振動する。振動は、振動検知装置の形態の測定ユニット７’によって検知される。励振及び振動パラメータの検知は、図４に示すように、電磁的に制御され、測定又は検知電子機器２３、及び特に、励振手段７及び振動検知装置７’に接続されている制御ユニット５１によってモニタされるのが好ましい。
【０００７】
Ｕ字発振管のクランプ点は、常に、ダブルベンド周波数発振装置の所謂節点とみなされるが、液状媒体によりクランプ点を越えてＵ字発振管を満たすことは、励振において何の役割も果たさず、測定に影響を与えない。
【０００８】
こうしたダブルベント周波数発振器又はＵ字発振管１０、１１、１２、１３用の材料として、金属とガラスの何れも使用することができる。材料の選択に加えて、Ｕ字発振管の寸法が、ダブルベント周波数発振器の固有振動数の測定範囲と、得られる測定の精度を決定する。材料の選択は、被測定流体によっても左右される。例えば、フッ化水素酸は、ガラス製の発振器には使用できず、一方、電池測定に適した硫酸は、金属製の共振器で検査することができない。
【０００９】
密度測定には、浸出及び／又は希釈が、発振器を溶剤で洗浄する際の問題につながることのある毒性の及び／又は放射性の物質を測定することを要求されることがある。加えて、医療サンプルの測定は、異なるサンプルの間で物質が拡散するのを防止するため、検査において厳密な分離を要することがある。したがって、各々の具体的な測定用途において、容易に交換することのできる測定セルを使用するのが望ましい。
【００１０】
手持ち式の装置のプログラムは、操作と管理の面から、できるだけ簡単であり、較正データの再入力には、適合していない。引き渡しは、通常、工場出荷時に設定してある測定装置である。測定装置の品質は、例えばウォーター・ポイント（ｗａｔｅｒ  ｐｏｉｎｔ）を利用した所謂単一点較正によって検査される。
【００１１】
この場合、発振器は、環境因子と環境条件、例えば霜又は極端な高温、或いは取り扱い、の両方により、実験室の外側の条件によって損なわれることがある。発振器は、発振器の精度を確保するために発振器の再設定を余儀なくさせる老朽化状態になることがある。
【００１２】
ガラス製の発振器は、破損しやすい。激しい衝撃、偶発的な落下又は激しい温度変化により、例えば、冷却したガラス製の発振器に熱い液体を満たすと、ガラス製の発振管が破裂するか又は機械的特性が変化することがある。そのため、ガラス製の発振ユニット全体が、もはや使用に適さない。
【００１３】
例えば、破損による発振器の交換は、通常、特に、測定装置の較正パラメータを、発振器の交換後に、再び決定しなければならないので、時間のかかる作業である。
【００１４】
発振管の交換に続く調整測定は、実施するのが非常に難しい。例えば、少なくとも空気と水の測定点に加えて少なくとも１個の調整基準を、調整のために考慮に入れなければならない。軽量と持ち運び可能なデザインのため、こうした装置は、発振器の洗浄及び乾燥、例えば、溶剤による濯ぎ及びそれに続く、例えば、圧縮空気による乾燥のための精巧な充填システムを有するように構成されていない。
【００１５】
特に、サンプルの温度制御を伴う可能性のある実験用測定機器では、サンプルの密度を、長期間に亘って又はサンプルの特性が変化する特定の温度範囲で、測定しなければならないことがある。これは、例えば、媒体が硬化することにより、測定セル又は発振管を、きれいにすることができなくすることがある。例として、この媒体には、膠、ニス又はポリマー、即ち、セルをもはや空にすることができない全ての媒体が含まれる。ガラスを持続的に不透明にする又はガラスの特性を変え、検査する表面及び／又は構造体に影響を与える媒体を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、したがって、これらの不都合を防止し、製造が容易で、精確な測定を可能にする測定システムを創作する目的に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴要件事項部に記載の特徴を有する上記のタイプの測定方法により達成される。
【００１８】
本発明によれば、
マスバランスを有する周波数発振器を密度センサとして用い、振動挙動、励振及び振動評価についてマスバランスを有する周波数発振器に関連する全ての構成部品は、マスバランスを有する周波数発振器に直接取り付けられた測定及び検知電子装置とともに、ハウジング又はカートリッジに収容されており、及び／又はこれら構成部品が、マスバランスを有する周波数発振器と共にカートリッジ内で用いられ、
カートリッジとともに、マスバランスを有する周波数発振器が、測定基準を用いて調整又は較正され、必要に応じて、特定の用途に適合され、
マスバランスを有する周波数発振器を装着したカートリッジが、液状媒体を検査する測定の開始前に、測定装置又はその基体に、取り外し可能に又は交換可能に連結される。
【００１９】
本発明に係る測定装置は、
マスバランスを有する周波数発振器が、その測定及び検知電子機器とともに、カートリッジに組み込まれ、このカートリッジによって包囲されており、
カートリッジが、カートリッジと測定装置によって構成された連結要素によって、連結され、又は取り外し可能に連結され、
カートリッジが、少なくとも１個の記憶媒体を有するか、又は少なくとも１個の記憶媒体がカートリッジ内に配置されていることにより、マスバランスを有する周波数発振器に関して測定基準を用いて決定されたマスバランスを有する周波数発振器の調整又は較正データを保存する
ことを特徴としている。
【００２０】
こうした測定装置に連結されたカートリッジ、又はこうした測定装置が組み込まれたカートリッジは、マスバランスを有する周波数発振器が、その測定及び検知電子機器並びに少なくとも１個の記憶媒体と共に、カートリッジ内に配置されているか、このカートリッジ若しくはそのハウジングによって全体が収容されていることを特徴としている。
【００２１】
カートリッジの交換可能性のためには、調整又は較正データが、カートリッジ内に収容、又はカートリッジに載せた記録媒体に保存され、記録媒体においては、調整又は較正データは電子的に読み取り可能であり、並びに／又は測定データ及び調整若しくは較正データが、測定中、カートリッジ内に位置するマスバランスを有する周波数発振器から、測定装置内の評価ユニットへ又は連携する測定及び検知電子機器へ送られると好ましい。
【００２２】
測定の間、マスバランスを有する周波数発振器の発振管の励振の位相整合のための制御信号が、測定及び検知電子機器から、カートリッジ又は測定装置内に設けた制御ユニットに、前記カートリッジに収容された構成部品に関して送信されること、マスバランスを有する周波数発振器のピックアップ信号から発生された電気的周期信号が、密度分析のための特性信号として、カートリッジ内に設けた測定及び検知電子機器から、測定装置及び／又は読み取りユニットに送信されること、及び／又は密度測定の温度、温度均等化及び／又はそれらの予備計算を補償するため、周囲温度及び／又は発振管の温度に関連する温度測定信号が、カートリッジ内に設けた測定及び検知電子機器から、測定装置及び／又は読み取りユニットに送信されることが好ましい。
【００２３】
カートリッジが、カートリッジと測定装置を互いに着脱可能に連結する測定装置に付した等価物と同等である連結部を担持しており、カートリッジと測定装置が、マスバランスを有する周波数発振器のカートリッジにおいて互いに連結されると、連結部が、測定装置において、プラグ、ネジ、クランプ又はビヨネット型接続部材を構成することが好ましい。
【００２４】
測定装置の設計又は構成では、励振器及び振動パラメータのピックアップ用センサ（例えば、磁石、圧電要素、電気要素、温度センサ、励振角度用の励振ユニット及び／又は発振管の充填の光学的制御のための照明ユニット）とともに、励振増幅器が、カートリッジ内に設けられ、これら構成部品が、マスバランスを有する周波数発振器と共に、カートリッジ内に収容された少なくとも１個の印刷回路板に、オプションとして配置されていること、測定装置が、制御及び評価システム、キーボード、表示装置、電圧若しくは電力供給手段、及び／又は、例えば、シリンジか、ポンプか、若しくはサンプル採集手段の形態の充填補助手段、及び、好ましくは、記録とインターフェースの構成のための記録媒体及び測定データ用の出力ユニットを備えていること、及び／又はカートリッジ内の励振増幅器に加えて、評価ユニットが、有線又は無線のインターフェースを有するマイクロコントローラの形態で、カートリッジにこのマイクは組み込まれていること、並びに／又はマスバランスを有する周波数発振器への媒体の供給又はマスバランスを有する周波数発振器からの媒体の排出のための出口管又は接続管が、測定装置に設けられ、カートリッジと測定装置との媒体を漏らさない形での連結をするため、カートリッジに適合した管部分又はピックアップ手段が設けられていることが、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるマスバランスを有する周波数発振器の基本概念図を示している。
【図２】２個のＵ字部分が互いに振動するダブルベンド発振器の概念図を示している。
【図３】以下に詳細に説明することになる、本発明によるカートリッジを有する測定装置を示している。
【図４】以下に詳細に説明することになる、本発明によるカートリッジを有する測定装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明による測定装置におけるマスバランスを有する周波数発振器３０は、図１及び図２を参照して既に説明した。こうしたマスバランスを有する周波数発振器３０は、本発明による測定装置又はその一部に組み込まれる。マスバランスを有する周波数発振器３０は、ハウジング２１に組み込まれる。ここで、ハウジング２１は、カートリッジ２０の形態である。このカートリッジ２０は、マスバランスを有する周波数発振器３０を収容する。更に、測定及び検知電子機器２３が、カートリッジ２０内に設けられ、マスバランスを有する周波数発振器３０の振動パラメータを受信するか、それらの振動パラメータを送信するか、及び／又はそれらの振動パラメータを評価する。更に、カートリッジ２０内にはストレージユニット２２があり、このストレージユニットには、測定の開始前にデータが保存され、このデータは、マスバランスを有する周波数発振器３０のための密度測定基準を用いて、得たものである。そのほか、マスバランスを有するもう一つの周波数発振器を用いてもよい。
【００２７】
本発明に係る測定装置の全体が、図３に更に詳しく示されている。この本発明に係る測定装置は、端部２８を有しており、この端部には、表示装置、調節切り替え装置及び／又は測定及び評価ユニット５０を設けることができ、評価ユニットにより、測定及び検知電子機器２３から得たデータが評価される。基本的には、測定及び評価ユニット５０を、カートリッジ２０内に設けてもよい。この測定及び評価ユニット５０は、マスバランスを有する周波数発振器３０の振動運動を制御することもできる。しかしながら、測定及び評価ユニットは、自身の制御ユニット５１を用いて、この制御を行うこともできる。
【００２８】
カートリッジ２０は、接続要素又は接続部２５を有しており、この接続要素又は接続部を介してカートリッジ２０を本発明に係る測定装置の基体２９に接続することができ、基体は、端部２８に接続されている。図３に参照符号３１で示すように、互いに対応して適合した接続部品同士を、基体２９及び／又はカートリッジ２０に設けてもよい。
【００２９】
被測定流体が、接続部２６を経由し、発振管１０、１１、１２、１３を通って出口２６’を経由するように供給される。これらの接続部及び出口は、入口と出口を、直接発振管１０、１１、１２、１３につなぐのが好ましい。評価ユニット５０が接続された対応する接続部２７が、電気信号を送信するために備わっている。制御ユニット５１を、測定装置２８及び／又は基体２９内に設けることにより、マスバランス３０を有する周波数発振器の振動パラメータを調節する。
【００３０】
管３５を、基体２９に接続してもよく、管を介して、検査する媒体を、入口２６を経由してカートリッジ２０に供給することができる。適切な吸引装置又はポンプ装置（図示せず）を用いて、媒体を、この管３５を通じて吸引し、マスバランスを有する周波数発振器３０を通過させて、測定することができる。
【００３１】
挙動特性を把握するため、発振管と共に、測定及び評価電子機器の全ての関連部品を、容易に交換することができ、機械的強度があり、部分的に透明で、断熱性で、液密で、試料に対する耐性を持つ封入容器又はカートリッジに一緒に収容し、着脱可能な接続部を介して、本発明に係る測定装置又はそのハウジングに電気的、機械的又は流体的に接続してもよい。
【００３２】
カートリッジに収容された構成部品には、励振増幅器、励振器及び振動用センサ、例えば磁石、圧電要素、温度センサ、及び／又は例えば励振角度の切換及びセル充填の光学検査のためのバックライトのためのアクチュエータを備えた、関連電子機器がある。これら構成部品は、少なくとも１個の印刷回路板に取り付けられ、周波数発振器と共に、ハウジング内又はカートリッジ内に嵌め込まれているのが好ましい。
【００３３】
このカートリッジは、測定基準の測定により、それぞれの測定装置に関して工場出荷時に設定してあるものでよいが、較正データは、カートリッジを用いて電子的に読み取り可能である。したがって、カートリッジは、独立型部品として入手可能であり、又は在庫として保管してもよい。
【００３４】
本発明に係る測定装置は、オプションとして、ハンドルを備えて、そのハウジング内には、マイクロコントローラ又はコンピュータ、及びキーボード、モニター、電力供給ユニット、電池、蓄電池を含む電圧／電力供給装置を備えた制御及び評価電子機器、充填補助器具（例えばシリンジ、ポンプ又は試料採取器）、適切な場合には、データを記録するための記憶媒体、及び測定したデータを出力するためのインターフェースをも、収容している。本発明に係る測定装置は、別々のカートリッジを備えてもよい。本発明に係る測定装置は、測定値、例えば密度を、カートリッジに保存された較正定数を用いることにより計算するため、使用している各々のカートリッジに関して、カートリッジ毎に保存された較正定数を表示する。
【００３５】
発振器は、使用者により非常に容易く交換することができる。
【００３６】
液密の、衝撃を吸収する、及び／又は断熱性のカートリッジは、電気的若しくは電子的接続用プラグ、グロメット若しくはケーブル、及び接続開口若しくは流体継手用の開口及び機械的固定部材、例えば螺子及び／又はクランプによって、本発明に係る測定装置に連結することができる。
【００３７】
少なくとも以下の電気的な接続が、カートリッジと本発明に係る測定装置との間に形成される。すなわち、励振器メカニズムとピックアップコイルのための電気的接続、若しくは本発明に係る測定装置とカートリッジとの間の励振及びピックアップ圧電要素である。加えて、発振器の励振の位相角のための制御信号が、カートリッジに送信される。発振器のバックライトのオンとオフを切り替えるため、制御信号が、カートリッジに送られる。発振器のピックアップ信号から発生される電気的周期信号が、密度分析のための特性信号として、カートリッジから本発明に係る測定装置に送信される。密度測定又は予め計算した平衡温度の温度補償に必要な、２個が好ましいが少なくとも１個の、例えば環境及び／又は発振器の温度に関する温度測定信号が、カートリッジから本発明に係る測定装置に送信される。
【００３８】
カートリッジへの電圧及び／又は電流が、本発明に係る測定装置から供給される。
【００３９】
１式の（１−Ｗｉｒｅ）バス信号が、較正定数を、カートリッジから本発明に係る測定装置に伝える。加えて、本発明に係る測定装置からの値、例えば、発振器に関するデータ又は測定中の最大加速度を、カートリッジのデータ記憶手段に保存することができ、品質検査、例えば、水質検査も可能である。
【００４０】
そのため、特に、手持ち式の装置では、故障した周波数発振器の現場での簡単な交換を、それらを再設定する必要なしに、確保できる。老朽化後には、工場での再設定により、既存のカートリッジを再び使用することができる。試料流体による本発明に係る測定装置の汚れを防止することができる。破損後、故障した本発明に係る測定装置を、カートリッジを交換することにより、容易に修理することができる。本発明に係る測定装置の修理が、簡単になり、現場で行うことが可能となる。マスバランスを有する周波数発振器に関して、セットを、異なる試料に適したカートリッジに容易に交換することができる。マスバランスを有する周波数発振器は、環境の影響に対して保護することができる。カートリッジ全体を、検査する媒体に浸漬することにより、最適化した温度制御をもたらすことができる。
【００４１】
特定の実施の形態では、励振増幅器に加えて、評価ユニット、例えば、マイクロコントローラが、ＲＳ２３２、ＵＳＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及び／又はＷＬＡＮ等の有線又は無線のインターフェースと共に、カートリッジに組み込まれている。そのため、局所演算もキーボードも視覚化も表示装置もなしに、モジュール又はスマートセンサの形態のカートリッジを有する簡単な密度測定装置を作ることができる。視覚化及び局所演算は、パソコンのプログラム又はアプリケーションを用いてパソコン、タブレット型パソコン又は携帯電話媒体によって行われる。こうしたモジュールのための電力は、通信インターフェース、例えば、ＵＳＧ、ＣＡＮから直接、又はバッテリー電源を通じて、供給することができる。加えて、有線インターフェース、例えば、ＵＢＳからの供給と、無線通信、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈからの供給との組み合わせも、考えられる。
【００４２】
好ましい実施の形態では、カートリッジ又はそのハウジングは、本発明に係る測定装置又は本発明に係る測定装置の追加のハウジング若しくはコンパートメントに、連結部材、特に、ねじ式キャップを介して連結又はねじ止めすることができる。追加のハウジングを、電池室として又は通信ポート、例えば、ＵＳＢ、ＣＡＮのプラグ及びコンセントの支持体として、又は無線のインターフェースの場合には、アンテナの支持体として用いることができる。そのほか、発振管が破損した場合に、評価ユニットを保護するため、評価ユニットを、ハウジング内ではなく、追加のハウジング内に組み込むこともできる。管路又は流体通路を、接続ノズル又はチューブアダプタを介して、この追加のハウジングを通ってマスバランスを有する周波数発振器まで設けることができる。理想的には、この追加のハウジングは、ハウジングが取り付けられるベースとしての役割もする。
【００４３】
カートリッジと本発明に係る測定装置との間の連結は、懸架及び支持点として機能し、オプションとしての交換することのできる流体分配手段を介して行うことができる。試料の供給及び排出に用いられる周波数発振器の２本の脚部は、流体分配手段に連結又は強固に連結されている。
【００４４】
ハウジングにおけるマスバランスを有する周波数発振器のセンサの固定は、センサが支持体に固定されているだけであって、ハウジングの壁とは機械的な接触をしないようになっている。このようにして、発振への影響をなくして、例えば、カートリッジへの衝撃又は応力によって生じる環境的影響からの機械的な切り離しを達成することができる。
【００４５】
本発明に係る測定装置へのカートリッジの取り付けは、本発明に係る測定装置の測定位置における周波数発振器の流体接続部が、例えば、１０°の角度で上方に傾斜しており、本発明に係る測定装置の立ち位置では、特に、それらの流体接続部を、真っ直ぐ上方に方向付けすることができ、そのため、密度測定には厄介な気泡を逃すことができるようになっているのが好都合である。
【００４６】
流体接続部は、マスバランスを有する周波数発振器又は流体分配手段の封止部材によって封止されている。流体の注入及び排出は、基本的には、任意の充填メカニズムによって行うことができる。即ち、試料は。手動ポンプにより手動で供給することもでき、ポンプモーター又はハンドポンプ供給のためのリニアドライブによって、電気的に供給することもできる。ハンドポンプは、例えば、使用者によってばねの力に抗して引っ張られた後、ばねの力の作用の下に試料が自動的に吸い出されるばね仕込みのシリンジの形態でよい。高粘度の液体には好ましい簡単な形態では、試料を、シリンジからマスバランスを有する周波数発振器に送ることができる。シリンジによる試料容器からの制御された引き出しのための手持ち式装置における段取りのような、貯蔵容器からのポンプ式汲み出しによる試料採取も可能である。
【００４７】
本発明に係る測定装置の流体分配手段に、それぞれの充填装置からの接続を行ってもよい。
【００４８】
カートリッジは、位置決めピン、簡易着脱ファスナー、ユニオンナットを有するネジ蓋等の器具によって、本発明に係る測定装置に固定される。
【００４９】
電気的接続は、プラグコンタクトを介して個別に行われるか、又は本発明に係る測定装置には、予めプラグコンタクトを設けて、プラグコンタクトが、精密にぴったりとした挿入となるように、カートリッジが固定される。
【００５０】
カートリッジと本発明に係る測定装置との間に電気的な接続がない連結も可能である。公知の手法、例えば、変圧器、光学結合素子、ＲＦＩＤ（無線ＩＣタグ）等により、電力供給とデータ通信の両方を、無線で行うことができる。こうすると、流体封止の問題又は腐蝕に起因する機械的プラグの不都合、接触の問題、その他を防止することができる。
【００５１】
マスバランスを有する周波数発振器及び電子部品の容器封入は、破損しない材料を用いて行うのが好ましい。金属製発振器の場合には、この容器封入は、金属エンクロージャを用いることによって簡単に行うことができる。
【００５２】
ガラス製発振器の場合には、泡について、充填した流体の目視点検が可能である。したがって、これらのガラス製発振器は、透明な材料で包囲するのが好ましい。この透明な材料は、ガラスでも、例えば、割れにくいプラスチック材料、例えば、ポリカーボネートでもよい。
【００５３】
加えて、カートリッジの少なくとも一部分は透明で、カートリッジは、点検窓を有していてもよい。
【００５４】
カートリッジに、マスバランスを有する周波数発振器用の照明を取り付けることにより、充填した流体の光学制御を容易にすることができる。点検窓の反対側に、発振管の背面にバックライトを取り付けてもよい。
【００５５】
オプションであるが、充填度を観察するための反射性フィルムを、周波数発振器の背後に取り付けてもよい。カートリッジの一部分をルーペの形態にすることにより、目視点検を容易にし、向上させてもよい。
【００５６】
実施の形態の一つでは、カートリッジのハウジングは、断熱されていてもよい。こうすると、特に、手持ち式の機器では、変化する環境状態の影響を最小限にすることができる。断熱することにより、予め計算した温度平衡を用いたハウジングと周波数発振器に関する２個の温度値の測定と組み合わせて、測定時間が短縮化される、安定した測定状態をより迅速に達成できる。
【００５７】
ハウジングは、少なくとも１個、好ましくは２個の温度センサ、例えば、ＮＴＣ、ＰＴＣ、熱電対等を備えて、ハウジング内が安定した温度状態に到達したことを検知する。こうすると、発振器に流体を充填した際の発振管の温度と、カートリッジの内部の温度の両方を、測定することができる。これにより、温度制御なしに、手持ち式の測定装置による測定において、温度が測定できるようにしている。また、これにより、測定時に試料の温度を測定できる。いろいろな試料の密度の温度依存性に関する較正表、オプションとして、較正多項式を用いることにより、任意の温度における試料の密度を決定することができる。試料の温度制御手段を有する実験用装置の場合には、試料の温度を、必要に応じて検査することができる。
【００５８】
温度測定に用いる較正データ及び周波数発振器の測定信号からの密度の評価のための較正定数は、各々の工場出荷時に設定してあるマスバランスを有する周波数発振器毎に決定され、本発明に係る測定装置に組み込むか、又は送信することにより、カートリッジにおいて利用可能になる。
【００５９】
最も簡単な例では、カートリッジは、ユニークな識別子、例えば、数字又はバーコードのような電子的に読み取り可能なコードを有している。較正データは、本発明に係る測定装置との適合性を確保するため、この数字を有するデータシートから入力することができ、測定データの評価のため、記憶媒体内のこの数字によるアクセスが可能である。
【００６０】
それにより、較正データは、データキャリヤ／記憶媒体に送ることもでき、読み取り機を用いて本発明に係る測定装置からコピー又は解釈することができる。較正データは、例えば、インターフェースを用いて電子的に読み取ることができ、本発明に係る測定装置によって読み取ることができる。
【００６１】
実施の形態の一つでは、カートリッジは、本発明に係る測定装置により、自動的に認識され、工場での較正データは、カートリッジの不揮発性メモリに直接保存することができる。発振器が老朽化したら、追加の較正測定により発振器を工場で再設定することができる。
【００６２】
実施の形態の一つでは、較正データは、カートリッジが、不揮発性メモリから直接利用できるようになっており、それらの較正データは、公知の１線式（１−Ｗｉｒｅ）バスシステム、例えば、ダラスのｉＢｕｔｔｏｎを用い、単一接点を介して、本発明に係る測定装置から直接読み取ることができる。
【００６３】
別の実施の形態では、較正データは、工場で無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ−ＴＡＧ）に書き込むことができ、例えば、本発明に係る測定装置に組み込まれた光学的非接触式読み取り機により、本発明に係る測定装置から読み取ることができる。
【００６４】
カートリッジの取り付けは、衝撃吸収のための自由度を増すことにより、発振器が破損する可能性を減らし、且つ本発明に係る測定装置全体の堅牢性を高める。この目的で、本発明に係る測定装置とカートリッジとの間の接続部を、弾性要素、例えば、ゴムシールを用いることにより緩衝することができる。
【００６５】
カートリッジは、内側に配置した構成要素を全面的に又は十分に包囲しているのが好ましい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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