JP2001116645A - 抵抗変化型真空度測定装置 - Google Patents

抵抗変化型真空度測定装置

Info

Publication number
JP2001116645A
JP2001116645A JP29741499A JP29741499A JP2001116645A JP 2001116645 A JP2001116645 A JP 2001116645A JP 29741499 A JP29741499 A JP 29741499A JP 29741499 A JP29741499 A JP 29741499A JP 2001116645 A JP2001116645 A JP 2001116645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistor
resistance
vacuum
sensing
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29741499A
Other languages
English (en)
Inventor
Kentarou Mizuno
健太朗 水野
Shidan O
詩男 王
Tokuo Fujitsuka
徳夫 藤塚
Hirobumi Funabashi
博文 船橋
Jiro Sakata
二郎 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP29741499A priority Critical patent/JP2001116645A/ja
Publication of JP2001116645A publication Critical patent/JP2001116645A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高真空度においても機能する抵抗変化型真空度
測定装置を提供すること。 【解決手段】抵抗変化型真空度測定装置10は感熱抵抗
から成る感知抵抗RSを雰囲気に配置して真空度を測定
する。感知抵抗RS、第1の抵抗R1、第2の抵抗R2
第3の抵抗R3をこの順につないで閉じた回路とし、第
1の抵抗R1と第2の抵抗R2との接続点と、第3の抵抗
3と感知抵抗RSとの接続点との間に定圧電位VBをか
ける。感知抵抗RSと第1の抵抗R1との接続点の電位V
Sと、第2の抵抗R2と第3の抵抗R3との接続点の電位
3との電位差が0となるよう、第1の抵抗R1と感知抵
抗Rsとの接続点に、制御回路CC0から電流IXを流す
ものとする。VBを適切に設定することで、制御回路C
C0から流す電流IXの変化を大きくすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗変化型熱セン
サを利用した真空度測定装置に関する。尚、本明細書で
は通常、抵抗体などと称すべきところを抵抗と記載し、
抵抗の大きさを抵抗値と記載する。同様に電流の大きさ
を電流値と記載する。
【0002】
【従来の技術】図5は、マイクロマシニング技術により
作成される抵抗変化型熱センサである。シリコン基板9
0に、空洞部91を設けて酸化珪素の絶縁膜92を形成
する。酸化珪素の絶縁膜92には窓部93を設け、空洞
部91と外気を通じておく。この酸化珪素の絶縁膜92
上に金属から成る細線部94と電極部95及び96を形
成して、細線部94を熱による可変抵抗とする。この熱
センサは、その温度変化により抵抗値が変化することを
利用し、真空中において赤外線の検出センサとして利用
されている。また、逆に、雰囲気の真空度により、ある
抵抗値を示すよう一定温度を保つための必要な電力が変
化することを利用し、真空度測定にも利用されている。
【0003】図6は、抵抗変化型の感知抵抗RSを用い
た、真空度測定装置99の回路図である。3個の抵抗R
1、R2、R3と感知抵抗RSをこの順につないで閉じた回
路とし、抵抗R3と感知抵抗RSの接続点を接地する。次
に抵抗R2と抵抗R3の接続点と、抵抗R1と感知抵抗RS
の接続点との間の電位差が0となるよう、制御回路CV
により抵抗R1と抵抗R2との接続点に電圧をかける。こ
のような感知抵抗RSを既知真空度の雰囲気下におき、
制御回路CVの出力電圧V0から雰囲気の真空度を測定
するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記回路によ
る真空度測定装置99では、高真空雰囲気では、出力電
圧V0の変化が小さく、正確な真空度が測定できないと
いう問題があった。このことについて、真空度と抵抗値
の変化について更に詳しく考察する。
【0005】図7は、図6で述べた抵抗変化型の感知抵
抗RSについて、供給される電力1W当たりの抵抗値の変
化率(抵抗感度)SSを示したものである。抵抗感度SS
は室温での初期抵抗値をR0、供給される電力をPS、そ
のときの抵抗値をR0+ΔRとして、次の式(1)で示
されるものである。
【数1】
【0006】図7から、真空度が0.1torrを下回ると、
抵抗感度SSの変化が小さいことがわかる。ここで、図
6の真空度測定装置99においてR1=R2とし、RS
3となるときの電圧V0を求めると、次の通りである。
【数2】
【0007】式(2)のように、出力電圧V0は抵抗感
度SSに依存するので、抵抗感度SSの変化が小さい領域
では出力電圧V0の変化が小さく、真空度測定が困難で
あることが予想できる。実際、図7のような抵抗感度S
Sを有する感知抵抗RSについて、真空度(torr)と出力電
圧V0(V)との関係を求めたものを図8に示す。ただし、
1=R2=R3=10kΩ、R0=7kΩとした。
【0008】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、高真空度においても機能
する抵抗変化型真空度測定装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明によれば、雰囲気中に置かれ
た感知抵抗を用い、その抵抗値の変化から雰囲気の真空
度を測定する抵抗変化型真空度測定装置において、第1
の抵抗と、感知抵抗とを直列接続して定圧電位をかけ、
感知抵抗と第1の抵抗との接続点に電流を流す制御回路
を有し、感知抵抗での電圧降下がある一定値になるとき
の制御回路から接続点に流れる電流値から感知抵抗の置
かれた雰囲気の真空度を求めることを特徴とする。
【0010】また、請求項2に記載の手段によれば、雰
囲気中に置かれた感知抵抗を用い、その抵抗値の変化か
ら雰囲気の真空度を測定する抵抗変化型真空度測定装置
において、感知抵抗と、第1の抵抗と、第2の抵抗と、
第3の抵抗とをこの順につないで閉じた回路とし、第1
の抵抗と第2の抵抗との接続点と、第3の抵抗と感知抵
抗との接続点との間に定圧電位をかけ、感知抵抗と第1
の抵抗との接続点と、第2の抵抗と第3の抵抗との接続
点との間の電位差を0とするよう、感知抵抗と第1の抵
抗との接続点に電流を流す制御回路を有し、その電流値
から感知抵抗の置かれた雰囲気の真空度を求めることを
特徴とする。
【0011】更に請求項3に記載の手段によれば、請求
項1又は請求項2に記載の抵抗変化型真空度測定装置に
おいて、制御回路はカレントミラー回路を内包すること
を特徴とする。
【0012】
【作用及び発明の効果】本発明の概略を図1に示す。図
1(a)は請求項1の発明、図1(b)は請求項2の発
明を説明するための概念図である。図1(a)の装置1
1において、第1の抵抗R1と感知抵抗Rsを直列につな
いで定圧電位VBをかける。第1の抵抗R1と感知抵抗R
sとの接続点に、制御回路CC1から電流IXを流すもの
とする。電流IXは感知抵抗Rsでの電圧降下がある一定
値VSになるよう、制御回路CC1から供給される。す
ると、次の式(3−1)、(3−2)、(3−3)、
(3−4)が成り立つ。尚、R0は感知抵抗Rsの初期抵
抗値、PSは感知抵抗Rsに供給される電力、I1は第1
の抵抗R1を流れる電流である。
【数3】
【0013】式(3−1)、(3−2)からRsを求め
れば次の通りである。
【数4】
【0014】式(3−3)、(3−4)、(4)からR
s、I1を消去すると、IXを次の通り求めることができ
る。
【数5】
【0015】式(2)の根号部分と式(5)を比較する
と、式(5)においてVB、VSを適切に設定すること
で、制御回路CC1から流す電流IXの変化を大きくす
ることができることがわかる。
【0016】全く同様に、図1(b)の装置12でIX
を求める。感知抵抗RS、第1の抵抗R1、第2の抵抗R
2、第3の抵抗R3をこの順につないで閉じた回路とし、
第1の抵抗R1と第2の抵抗R2との接続点と、第3の抵
抗R3と感知抵抗RSとの接続点との間に定圧電位VB
かける。感知抵抗RSと第1の抵抗R1との接続点の電位
Sと、第2の抵抗R2と第3の抵抗R3との接続点の電
位V3との電位差が0となるよう、第1の抵抗R1と感知
抵抗Rsとの接続点に、制御回路CC2から電流IXを流
すものとする。図1の(a)の装置11と全く同様にし
て電流IXは次のように求められる。
【数6】
【0017】式(6−1)、(6−2)においてVB
1、R2、R3を適切に設定することで、制御回路CC
2から流す電流IXの変化を大きくすることができるこ
とがわかる。
【0018】上記のような構成において、カレントミラ
ー回路を加えれば、適当な抵抗を設置することで真空度
を電圧として求めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体的な実施例
を示す。尚、本発明は下記実施例に限定されるものでは
ない。
【0020】図2に、本発明の具体的な一実施例にかか
る真空度測定装置10の回路を示す。感知抵抗RS、第
1の抵抗R1、第2の抵抗R2、第3の抵抗R3をこの順
につないで閉じた回路とし、第1の抵抗R1と第2の抵
抗R2との接続点と、第3の抵抗R3と感知抵抗RSとの
接続点との間に定圧電位VBをかける。感知抵抗RSと第
1の抵抗R1との接続点の電位VSと、第2の抵抗R2
第3の抵抗R3との接続点の電位V3との電位差が0とな
るよう、第1の抵抗R1と感知抵抗Rsとの接続点に、制
御回路CC0から電流IXを流すものとする。制御回路
CC0の出力は2つのトランジスタQ1、Q2から成る
カレントミラー回路に供給され、一方は第1の抵抗R1
と感知抵抗Rsとの接続点に電流IXを出力し、もう一方
は抵抗RLに供給される。抵抗RLの他端は第3の抵抗R
3と感知抵抗RSとの接続点に接続される。
【0021】このような真空度測定装置10の作用はま
さに上述の通りである。式(4)において、SSは図7
に従い、R1=R2=R3=10kΩ、R0=7kΩ、VB=2.7
V、RL=300kΩとして求めた真空度と出力電圧V0=IX
Lとの関係を図3に示す。本発明の真空度測定装置は1
0torr以下で極めて精度良く真空度を測定できることが
わかる。
【0022】また、図4に真空度測定装置10の、定圧
電位VBを変化させたときの、真空度と出力電圧V0との
実測値と式(6−1)、(6−2)による計算値の比較
を示す。本真空度測定装置は真空度を極めて精度良く測
定できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2つの請求項の発明の構成を示す概念
図。
【図2】本発明の具体的な一実施例に係る真空度測定装
置の回路構成を示すブロック図。
【図3】本発明の具体的な実施例に係る真空度測定装置
の真空度と出力電圧の関係を示すグラフ図。
【図4】本発明の具体的な実施例に係る真空度測定装置
の真空度と出力電圧の計算値と実測値を示すグラフ図。
【図5】本発明に用いられる感知抵抗の構造の一例を示
す平面図と断面図。
【図6】従来の真空度測定装置の回路構成を示すブロッ
ク図。
【図7】感知抵抗の真空度と抵抗感度の関係の一例を示
すグラフ図。
【図8】従来の真空度測定装置の真空度と出力電圧の関
係を示すグラフ図。
【符号の説明】
s 感知抵抗(可変抵抗) R1、R2、R3、RL 抵抗(固定抵抗) VB 定圧電源 IX 制御装置から供給される電流(可変電流)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤塚 徳夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 船橋 博文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 坂田 二郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB08 CC43 DD20 EE12 FF07 FF11 GG31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 雰囲気中に置かれた感知抵抗を用い、そ
    の抵抗値の変化から雰囲気の真空度を測定する抵抗変化
    型真空度測定装置において、 第1の抵抗と、前記感知抵抗とを直列接続して定圧電位
    をかけ、 前記感知抵抗と前記第1の抵抗との接続点に電流を流す
    制御回路を有し、 前記感知抵抗での電圧降下がある一定値になるときの前
    記制御回路から前記接続点に流れる電流値から前記感知
    抵抗の置かれた雰囲気の真空度を求めることを特徴とす
    る抵抗変化型真空度測定装置。
  2. 【請求項2】 雰囲気中に置かれた感知抵抗を用い、そ
    の抵抗値の変化から雰囲気の真空度を測定する抵抗変化
    型真空度測定装置において、 前記感知抵抗と、第1の抵抗と、第2の抵抗と、第3の
    抵抗とをこの順につないで閉じた回路とし、 前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との接続点と、前記第
    3の抵抗と前記感知抵抗との接続点との間に定圧電位を
    かけ、 前記感知抵抗と前記第1の抵抗との接続点と、前記第2
    の抵抗と前記第3の抵抗との接続点との間の電位差を0
    とするよう、前記感知抵抗と前記第1の抵抗との接続点
    に電流を流す制御回路を有し、 その電流値から前記感知抵抗の置かれた雰囲気の真空度
    を求めることを特徴とする抵抗変化型真空度測定装置。
  3. 【請求項3】 前記制御回路からの電流はカレントミラ
    ー回路を通して前記感知抵抗と前記第1の抵抗との接続
    点に供給されることを特徴とする請求項1又は請求項2
    に記載の抵抗変化型真空度測定装置。
JP29741499A 1999-10-19 1999-10-19 抵抗変化型真空度測定装置 Pending JP2001116645A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29741499A JP2001116645A (ja) 1999-10-19 1999-10-19 抵抗変化型真空度測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29741499A JP2001116645A (ja) 1999-10-19 1999-10-19 抵抗変化型真空度測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001116645A true JP2001116645A (ja) 2001-04-27

Family

ID=17846207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29741499A Pending JP2001116645A (ja) 1999-10-19 1999-10-19 抵抗変化型真空度測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001116645A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199486A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Seiko Instruments Inc 真空度検査デバイス及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199486A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Seiko Instruments Inc 真空度検査デバイス及びその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5753815A (en) Thermo-sensitive flow sensor for measuring flow velocity and flow rate of a gas
JP2889909B2 (ja) 雰囲気計
JP2001012988A (ja) 熱式流体センサ、流体判別装置及びその方法、フローセンサ、並びに、流量計測装置及びその方法
JP3343801B2 (ja) 湿度センサ
EP1441206B1 (en) Sensor temperature control in a thermal anemometer
JPH0989619A (ja) 感熱式流量計
JP2002365114A (ja) 熱式流量検出装置
JPH0690062B2 (ja) 熱式流速検出装置
JP2946400B2 (ja) 発熱抵抗体の温度制御回路
JPH0625684B2 (ja) 流体の流量検出センサー
JP3331070B2 (ja) 雰囲気検出装置
JP2889910B2 (ja) 雰囲気検出装置
JP2001116645A (ja) 抵抗変化型真空度測定装置
EP3287752B1 (en) Low power operational methodology for a flow sensor
JP4809837B2 (ja) 抵抗による熱損失式圧力センサの動作方法
JP3153787B2 (ja) 抵抗体による熱伝導パラメータセンシング方法及びセンサ回路
JP3959828B2 (ja) 圧力センサー
JPH02120620A (ja) ヒータ温度制御回路
JPS63210666A (ja) 流速センサ及びそれを用いた流速測定装置
JPH0718729B2 (ja) ヒータ温度制御回路
JPH0968447A (ja) 感熱式フローセンサ
JPH11118567A (ja) フローセンサ
CN115468615A (zh) 流量传感器及其整定方法、整定设备
JP2610580B2 (ja) 熱式流速検出装置
KR20020080137A (ko) 유량 계측용 센서 및 이를 이용한 질량유량제어장치 및 방법