JP2002188973A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor

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JP2002188973A
JP2002188973A JP2000388377A JP2000388377A JP2002188973A JP 2002188973 A JP2002188973 A JP 2002188973A JP 2000388377 A JP2000388377 A JP 2000388377A JP 2000388377 A JP2000388377 A JP 2000388377A JP 2002188973 A JP2002188973 A JP 2002188973A
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JP
Japan
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substrate
diaphragm
pressure
pressure sensor
electrode
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Application number
JP2000388377A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroteru Kato
博照 加藤
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor capable of detecting the pressure highly accurately with a simple formation. SOLUTION: In this sensor, an upper glass 2 having an opening part 7 formed on the center, silicone 3 having a diaphragm 3b formed on the center, and a lower glass 4 having an opening part 9 formed on the center are laminated. A resonance driving circuit 5 is installed between the upper glass 2 and the diaphragm 3b, and a voltage having a prescribed frequency is applied to the diaphragm 3b, to thereby vibrate the diaphragm 3b. An amplitude measuring circuit 6 is installed between the lower glass 4 and the diaphragm 3b, to measure the amplitude of vibration generated on the diaphragm 3b. The pressure on the pressure side to be measured is acquired based on the measured amplitude in a pressure detection part 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス供給時等の圧
力を測定する圧力センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure sensor for measuring a pressure during gas supply or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ガス供給時等における内部圧力
を測定するために用いられる圧力センサとして、従来よ
り、特開平5−90615号公報(以下、第1の従来例
という)、特開平8−5494号公報(以下、第2の従
来例という)に記載されたものが知られている。
2. Description of the Related Art For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 5-90615 (hereinafter referred to as a first conventional example) and Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 8- Japanese Patent No. 5494 (hereinafter referred to as a second conventional example) is known.

【0003】図5は、第1の従来例に記載された圧力セ
ンサの構成を示す外観図、図6は、回路構成図である。
図5に示すように、圧力センサ101は、「H」形状を
なす振動子104が取り付けられたシリコンダイヤフラ
ム102を具備している。また、振動子104は、シェ
ル103にて覆われており、振動子104が振動する空
間は、真空に保たれている。
FIG. 5 is an external view showing a configuration of a pressure sensor described in a first conventional example, and FIG. 6 is a circuit configuration diagram.
As shown in FIG. 5, the pressure sensor 101 includes a silicon diaphragm 102 to which a vibrator 104 having an “H” shape is attached. The vibrator 104 is covered with a shell 103, and the space in which the vibrator 104 vibrates is kept in a vacuum.

【0004】そして、図6に示すように、「H」形状を
なす振動子104の、図中矢印Hの方向に磁界Hを与
え、振動子104の一方の梁104aに駆動用の交流電
流iを流すと、梁104aに電磁力が発生し、振動子1
04はフレミング左手の法則により紙面の垂直方向に向
けて振動を始める。
As shown in FIG. 6, a magnetic field H is applied to a vibrator 104 having an “H” shape in a direction indicated by an arrow H in FIG. Causes an electromagnetic force to be generated in the beam 104a,
04 starts to vibrate in the direction perpendicular to the paper surface according to Fleming's left hand rule.

【0005】また、振動子104の他方の梁104bに
は、導体が磁束を横切ることにより、交番起電力eが発
生する。そして、この起電力eを増幅器105で増幅し
た後、駆動電流側に正帰還すると、振動子104は、そ
の固有振動数で自励起することになる。また、増幅器1
05より出力される電圧信号の振動の大きさに基づい
て、シリコンダイヤフラム102に加えられた圧力を検
出することができる。
[0005] In the other beam 104b of the vibrator 104, an alternating electromotive force e is generated by the conductor crossing the magnetic flux. Then, after the electromotive force e is amplified by the amplifier 105 and then positively fed back to the drive current side, the vibrator 104 self-excites at its natural frequency. Amplifier 1
The pressure applied to the silicon diaphragm 102 can be detected based on the magnitude of the oscillation of the voltage signal output from the signal line 05.

【0006】ところが、第1の従来例に記載された圧力
センサでは、シリコンダイヤフラム102に搭載する振
動子104、或いはこれを覆うシェル103を形成する
ために高度な処理を加える必要があるので、複雑なシリ
コンプロセスが必要となる。更に、磁気を発生させる機
構が必要であるので、構成が複雑になる。
However, the pressure sensor described in the first conventional example requires complicated processing because it is necessary to perform advanced processing to form the vibrator 104 mounted on the silicon diaphragm 102 or the shell 103 covering the vibrator 104. Silicon process is required. Furthermore, the structure becomes complicated because a mechanism for generating magnetism is required.

【0007】また、第2の従来例に開示されている圧力
センサは、シリコン上に多数配置したダイヤフラムを用
いて圧力を測定する構成を有している。しかし、該圧力
センサでは、多数のセンサを配置することにより、広範
囲の真空圧力を1つのセンサで測定するようにしている
ので、測定範囲を広げることができるものの、全体とし
てセンサが大型化してしまう。
Further, the pressure sensor disclosed in the second conventional example has a configuration for measuring pressure by using a large number of diaphragms arranged on silicon. However, in this pressure sensor, a wide range of vacuum pressure is measured by one sensor by arranging a large number of sensors. Therefore, although the measurement range can be expanded, the sensor becomes large as a whole. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、第1の
従来例に記載された圧力センサでは、高精度な圧力検出
が可能になるものの、ダイヤフラムを制作する段階で複
雑なプロセスを必要とし、且つ、回路が複雑化するの
で、装置の大型化、及びコスト的に高価になるという欠
点がある。また、第2の従来例に記載された圧力センサ
では、測定範囲を広くとることができるものの、センサ
が大型化、複雑化するという欠点がある。
As described above, the pressure sensor described in the first conventional example enables high-precision pressure detection, but requires a complicated process at the stage of manufacturing the diaphragm. In addition, since the circuit becomes complicated, there is a disadvantage that the device becomes large and the cost becomes high. Further, in the pressure sensor described in the second conventional example, although the measurement range can be widened, there is a disadvantage that the sensor becomes large and complicated.

【0009】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、簡単な構成で、且つ、高精度に圧力を検出すること
が可能な圧力センサを提供することにある。
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a pressure detecting device having a simple structure and capable of detecting pressure with high accuracy. It is to provide a sensor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項1に記載の発明は、被測定圧側と、大気
圧側との間に設置して、前記被測定圧側の圧力を検出す
る圧力センサであって、中央部にダイヤフラムが形成さ
れ、周辺側が支持部とされたダイヤフラム基板と、前記
ダイヤフラム基板の一方の面側の前記支持部に固着さ
れ、中心部近傍に開口部を有し、前記被測定圧側に配設
される第1の基板と、前記ダイヤフラム基板の他方の面
側の前記支持部に固着され、中心部近傍に開口部を有
し、前記大気圧側に配設される第2の基板と、前記第1
の基板に形成される第1の電極と、前記第2の基板に形
成される第2の電極と、前記第1の電極と、前記ダイヤ
フラム基板との間に電圧を印加して前記ダイヤフラムを
振動させる振動発生手段と、前記ダイヤフラムに発生す
る振動の振幅を測定する振幅測定手段と、前記振幅測定
手段にて測定された振幅の大きさに基づいて、前記被測
定圧側の圧力を測定する圧力検出手段と、を有すること
が特徴である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application is installed between a measured pressure side and an atmospheric pressure side to detect the pressure on the measured pressure side. A pressure sensor having a diaphragm formed in a central portion and a peripheral portion serving as a supporting portion, a diaphragm substrate fixed to the supporting portion on one surface side of the diaphragm substrate, and having an opening near the central portion. A first substrate disposed on the pressure side to be measured, and the support portion on the other surface side of the diaphragm substrate, having an opening near a central portion, and disposed on the atmospheric pressure side; A second substrate to be
A voltage is applied between the first electrode formed on the first substrate, the second electrode formed on the second substrate, the first electrode, and the diaphragm substrate to vibrate the diaphragm. Vibration generating means, amplitude measuring means for measuring the amplitude of vibration generated in the diaphragm, and pressure detection for measuring the pressure on the measured pressure side based on the magnitude of the amplitude measured by the amplitude measuring means. And means.

【0011】また、請求項2に記載の発明は、前記ダイ
ヤフラム基板はシリコンで形成され、前記ダイヤフラム
は、シリコンダイヤフラムであることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the diaphragm substrate is formed of silicon, and the diaphragm is a silicon diaphragm.

【0012】請求項3に記載の発明は、前記第1の電極
は、前記第1の基板の開口部内側面、及び上面側、下面
側の開口部近傍に設けられ、前記第2の電極は、前記第
2の基板の開口部内側面、及び上面側、下面側の開口部
近傍に設けられたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the first electrode is provided on the inner surface of the opening of the first substrate and near the upper and lower openings, and the second electrode is The second substrate is provided near the inner surface of the opening and the upper and lower openings.

【0013】請求項4に記載の発明は、前記第1の基
板、及び第2の基板は、ガラスで構成されることを特徴
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the first substrate and the second substrate are made of glass.

【0014】請求項5に記載の発明は、前記第1の基板
と前記ダイヤフラム基板間、及び前記第2の基板と前記
ダイヤフラム基板間は、陽極接合により固着されること
を特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that the first substrate and the diaphragm substrate and the second substrate and the diaphragm substrate are fixed by anodic bonding.

【0015】請求項6に記載の発明は、前記第1の基板
は矩形状を成し、且つ少なくとも1つの隅部が切り欠か
れ、前記第1の基板とダイヤフラム基板とを固着した際
に前記切り欠かれた部分から露出する前記ダイヤフラム
基板の上面を、前記振動発生手段、及び振幅測定手段と
の接続点とすることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, when the first substrate has a rectangular shape, and at least one corner is cut out, the first substrate and the diaphragm substrate are fixed when the first substrate is fixed to the diaphragm substrate. The upper surface of the diaphragm substrate exposed from the cutout portion is a connection point with the vibration generating means and the amplitude measuring means.

【0016】請求項7に記載の発明は、前記第1の基
板、前記ダイヤフラム基板はそれぞれ矩形状を成し、且
つ少なくとも1つの隅部が切り欠かれ、前記第1の基
板、ダイヤフラム基板、及び第2の基板を固着した際
に、前記切り欠かれた部分から露出する前記第2の基板
の上面側に、前記第2の電極と連結した端部電極を形成
したことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, the first substrate and the diaphragm substrate each have a rectangular shape, and at least one corner is cut out. An end electrode connected to the second electrode is formed on an upper surface side of the second substrate exposed from the cutout portion when the second substrate is fixed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る
圧力センサの構成を示す分解斜視図、図2は該圧力セン
サの断面図である。図1に示のように、この圧力センサ
1は、上部ガラス(第1の基板)2と、シリコン(ダイ
ヤフラム基板)3と、下部ガラス(第2の基板)4とに
大別して構成されており、更に、図2に示すように、共
振駆動回路(振動発生手段)5と、振幅測定回路(振幅
測定手段)6、及び圧力検出部(圧力検出手段)13
と、を具備している。なお、本実施形態では、上部ガラ
ス2側を「上側」とし、下部ガラス4側を「下側」とす
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure sensor. As shown in FIG. 1, the pressure sensor 1 is roughly divided into an upper glass (first substrate) 2, a silicon (diaphragm substrate) 3, and a lower glass (second substrate) 4. Further, as shown in FIG. 2, a resonance driving circuit (vibration generating means) 5, an amplitude measuring circuit (amplitude measuring means) 6, and a pressure detecting section (pressure detecting means) 13
And In the present embodiment, the upper glass 2 is referred to as “upper”, and the lower glass 4 is referred to as “lower”.

【0018】上部ガラス2は、略矩形状の平板形状を成
し、4つの隅部のうち対角線の位置となる2つの隅部が
円弧形状に欠切されている。また、上部ガラス2の中央
部には円形状の開口部7が形成され、該開口部7の内部
側面、及び上面、下面の各周辺部を覆うように、電極
(第1の電極)8が形成されている。電極8は、アルミ
ニウム等の金属を蒸着することにより形成することがで
きる。
The upper glass 2 has a substantially rectangular flat plate shape, and two diagonal corners of the four corners are cut off in an arc shape. A circular opening 7 is formed in the center of the upper glass 2, and an electrode (first electrode) 8 is formed so as to cover the inner side surface of the opening 7 and the peripheral portions of the upper surface and the lower surface. Is formed. The electrode 8 can be formed by evaporating a metal such as aluminum.

【0019】シリコン3は、略矩形状の平板形状を成
し、4つの隅部のうち、1つの隅部は、円弧形状に欠切
されている。また、該シリコン3の周囲部は厚さの大き
い支持部3aとされ、中央部には、厚さの小さい円形状
のダイヤフラム3bとされている。
The silicon 3 has a substantially rectangular flat plate shape, and one of the four corners is cut off in an arc shape. A peripheral portion of the silicon 3 is a supporting portion 3a having a large thickness, and a central portion thereof is a circular diaphragm 3b having a small thickness.

【0020】下部ガラス4は、やはり略矩形状の平板形
状を成し、4つの隅部のうち、1つの隅部は、円弧形状
に欠切され、欠切部4aとされている。また、中央部に
は、前述の上部ガラス2に形成された開口部7と同心状
で、且つ同一径となる開口部9が形成されている。更
に、該開口部9の内部側面、及び上面、下面の各周辺部
を覆うように、電極(第2の電極)10が形成されてい
る。また、該電極10は、当該下部ガラス4の下面側に
形成された連結用電極11を介して、欠切部4aに形成
された端部電極12と連結されている。該端部電極12
は、欠切部4aの側面部を介して上部ガラス2の上面側
に達している。従って、この上面側の電極部12aに
て、振幅測定回路6との電気的な接続ができるようにな
っている。
The lower glass 4 also has a substantially rectangular flat plate shape, and one of the four corners is cut off in an arc shape to form a cutout 4a. Further, an opening 9 having the same diameter as that of the opening 7 formed in the upper glass 2 is formed at the center. Further, an electrode (second electrode) 10 is formed so as to cover the inner side surface of the opening 9 and the peripheral portions of the upper surface and the lower surface. The electrode 10 is connected to an end electrode 12 formed in the cutout 4a via a connection electrode 11 formed on the lower surface of the lower glass 4. The end electrode 12
Reaches the upper surface of the upper glass 2 via the side surface of the notch 4a. Therefore, the electrode section 12a on the upper surface side can be electrically connected to the amplitude measuring circuit 6.

【0021】前述の上部ガラス2、シリコン3、及び下
部ガラス4は、図1に示す向きで積層され、且つ、それ
ぞれの接触部は、陽極接合により強固に張り合わされて
いる。その結果、上方から見ると、図3に示す如くの構
成となっている。
The above-mentioned upper glass 2, silicon 3 and lower glass 4 are laminated in the direction shown in FIG. 1, and their contact portions are firmly bonded by anodic bonding. As a result, when viewed from above, the configuration is as shown in FIG.

【0022】また、図2に示すように、上部ガラス2に
形成された電極8と、シリコン3との間には、共振駆動
回路5が接続されており、上部ガラス2とダイヤフラム
3bとの間に一定周波数の電圧を印加することができる
ように構成されている。共振駆動回路5は、図3に示す
符号P1にて露出するシリコン3と、電極8に接続さ
れ、振幅測定回路6は、符号P1にて露出するシリコン
3と、電極部12aに接続される。
As shown in FIG. 2, a resonance drive circuit 5 is connected between the electrode 8 formed on the upper glass 2 and the silicon 3 so that the resonance drive circuit 5 is connected between the upper glass 2 and the diaphragm 3b. Is configured to be able to apply a voltage of a fixed frequency. The resonance drive circuit 5 is connected to the silicon 3 exposed at reference numeral P1 shown in FIG. 3 and the electrode 8, and the amplitude measurement circuit 6 is connected to the silicon 3 exposed at reference numeral P1 and the electrode portion 12a.

【0023】更に、下部ガラス4に形成された電極10
(端部電極12)と、シリコン3との間には、振幅測定
回路6が接続されており、ダイヤフラム3bに発生する
振動の振幅を測定することができるように構成されてい
る。
Further, the electrode 10 formed on the lower glass 4
An amplitude measuring circuit 6 is connected between the (end electrode 12) and the silicon 3, so that the amplitude of the vibration generated in the diaphragm 3b can be measured.

【0024】そして、当該圧力センサ1は、上部ガラス
2側を大気圧側に配置し、下部ガラス4側を被測定圧側
(例えば、ガスボンベの中)に配置して、被測定圧側の
圧力を測定するものである。
The pressure sensor 1 measures the pressure on the measured pressure side by arranging the upper glass 2 side on the atmospheric pressure side and the lower glass 4 side on the measured pressure side (for example, in a gas cylinder). Is what you do.

【0025】次に、上記した実施形態の作用について説
明する。本実施形態の圧力センサ1では、ダイヤフラム
3bに振動を与え、発生した振動の振幅を測定すること
により、被測定圧側の圧力を検出する。以下、この原理
について説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be described. In the pressure sensor 1 of the present embodiment, the pressure on the measured pressure side is detected by applying vibration to the diaphragm 3b and measuring the amplitude of the generated vibration. Hereinafter, this principle will be described.

【0026】ダイヤフラム3bの共振周波数は、以下の
(1)式で示される。
The resonance frequency of the diaphragm 3b is expressed by the following equation (1).

【0027】[0027]

【数1】 ここで、fは共振周波数、kはバネ定数、mは質量であ
る。
(Equation 1) Here, f is a resonance frequency, k is a spring constant, and m is a mass.

【0028】また、振動変位xは、以下の(2)式で示
される。
The vibration displacement x is expressed by the following equation (2).

【0029】[0029]

【数2】 ここで、ω=2πfである。(Equation 2) Here, ω = 2πf.

【0030】(1)式に示したように、物質が共振した
とき、理想状態であれば、振幅xは無限大である。しか
し、実際には様々な制約により、理想状態とはならな
い。特に、本実施形態のようにダイヤフラム3bが振動
する場合には、該ダイヤフラム3bと接触する大気が振
動を妨げる大きな要因となる。
As shown in equation (1), when the material resonates, the amplitude x is infinite in an ideal state. However, due to various restrictions, the state is not ideal. In particular, when the diaphragm 3b vibrates as in the present embodiment, the atmosphere in contact with the diaphragm 3b is a major factor that hinders the vibration.

【0031】ここで、振動の減衰比hは、以下の(3)
式のように定義される。
Here, the vibration damping ratio h is given by the following (3)
Defined as an expression.

【0032】[0032]

【数3】 更に、(3)式に基づき、感度係数MAは、以下の
(4)式で求めることができる。
(Equation 3) Further, based on the equation (3), the sensitivity coefficient MA can be obtained by the following equation (4).

【0033】[0033]

【数4】 但し、(4)式において、uは振動数比であり、u=f
/fn=(測定すべき振動の振動数)/(振子の(不減
衰)固有振動数)で示される。
(Equation 4) Here, in the equation (4), u is a frequency ratio, and u = f
/ Fn = (frequency of vibration to be measured) / (undamped natural frequency of pendulum).

【0034】図4は、振動数比u(=f/fn)と、感
動係数MAとの関係を示す特性図であり、図4における
u=1.0に注目すると、感度係数MAは、減衰比hの
変化に対して大きく変化していることが理解される。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the frequency ratio u (= f / fn) and the sensation coefficient MA. When attention is paid to u = 1.0 in FIG. It is understood that the ratio changes greatly with the change in the ratio h.

【0035】ここで、振幅を減衰させる要因が、大気の
みであるとすれば、減衰比hを気圧として考えることが
できる。従って、本実施形態に係る圧力センサ1では、
ダイヤフラム3bを該ダイヤフラム3bの共振周波数で
振動させたときの振幅を測定し、減衰比h=0(即ち、
図2に示すダイヤフラム3bの上下の圧力差がゼロ)の
ときの振幅と比較することにより、気圧を測定する。
Here, if the factor that attenuates the amplitude is only the atmosphere, the attenuation ratio h can be considered as the atmospheric pressure. Therefore, in the pressure sensor 1 according to the present embodiment,
The amplitude when the diaphragm 3b is vibrated at the resonance frequency of the diaphragm 3b is measured, and the damping ratio h = 0 (ie,
The air pressure is measured by comparing with the amplitude when the pressure difference between the upper and lower portions of the diaphragm 3b shown in FIG. 2 is zero).

【0036】振幅xは、減衰比hの大きさに応じてそれ
ぞれ異なる式により求められる。即ち、以下に示す
(5)式、(6)式、(7)式となる。
The amplitude x is obtained by different equations according to the magnitude of the attenuation ratio h. That is, the following equations (5), (6) and (7) are obtained.

【0037】[0037]

【数5】 (Equation 5)

【数6】 (Equation 6)

【数7】 但し、A,Bは定数である。(Equation 7) Here, A and B are constants.

【0038】そして、上記(5)〜(7)式を、減衰比
hについて解くことにより、振幅xから減衰比hを求め
ることができる。更には、該減衰比hに基づいて、圧力
を求めることができるのである。
By solving the above equations (5) to (7) for the damping ratio h, the damping ratio h can be obtained from the amplitude x. Further, the pressure can be obtained based on the damping ratio h.

【0039】このようにして、本実施形態に係る圧力セ
ンサ1では、大気圧側と被測定圧側との間にダイヤフラ
ム3bを設置し、且つ、該ダイヤフラム3bを共振周波
数で振動させ、この際ダイヤフラム3bに発生する振動
の振幅を測定し、この振幅に基づいて被測定圧側の圧力
を測定している。従って、極めて簡単な構成で、且つ精
度の高い圧力検出が可能となる。
As described above, in the pressure sensor 1 according to the present embodiment, the diaphragm 3b is installed between the atmospheric pressure side and the measured pressure side, and the diaphragm 3b is vibrated at the resonance frequency. The amplitude of the vibration generated in 3b is measured, and the pressure on the measured pressure side is measured based on the amplitude. Therefore, highly accurate pressure detection can be achieved with a very simple configuration.

【0040】また、図1に示したように、上部ガラス
2、シリコン3、及び下部ガラス4が積層構造とされ、
且つ、共振駆動回路5、及び振幅測定装置6を接続する
ための電極が積層構造の上面側に形成されるので、配線
が容易となり、取り付け作業等を簡素化することができ
る。
As shown in FIG. 1, the upper glass 2, the silicon 3, and the lower glass 4 have a laminated structure.
Further, since the electrodes for connecting the resonance drive circuit 5 and the amplitude measuring device 6 are formed on the upper surface side of the laminated structure, the wiring becomes easy, and the mounting operation and the like can be simplified.

【0041】以上、本発明の圧力センサを図示の実施形
態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の
構成のものに置き換えることができる。
Although the pressure sensor according to the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and each component may have any configuration having the same function. Can be replaced.

【0042】例えば、ダイヤフラム3bは、必ずしも円
形のものとする必要は無く、矩形状、或いは楕円形状の
ものとすることができる。また、上部ガラス2、及び下
部ガラス4の代わりに、他の同様の機能を有する基板を
用いることも可能である。
For example, the diaphragm 3b does not necessarily have to be circular, but may be rectangular or elliptical. Further, in place of the upper glass 2 and the lower glass 4, a substrate having another similar function can be used.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧力
センサでは、第1の基板と第2の基板とにより、ダイヤ
フラム基板を挟み付けて積層し、ダイヤフラムに振動を
与え、この振動の振幅を求める。そして、この振幅に基
づいて、被側定圧側の圧力を測定している。従って、構
成を簡素化することができ、且つ、高精度な圧力の測定
が可能となる。
As described above, in the pressure sensor according to the present invention, the diaphragm substrate is sandwiched between the first substrate and the second substrate so as to be laminated, and the diaphragm is subjected to vibration, and the amplitude of the vibration is given. Ask for. Then, based on the amplitude, the pressure on the side of the driven constant pressure is measured. Therefore, the configuration can be simplified, and highly accurate pressure measurement can be performed.

【0044】また、第1の基板の一つの隅部を切り欠
き、第1の基板とダイヤフラム基板とを積層した際に、
この切り欠いた部分にて露出するダイヤフラム基板の上
面に振動発生手段、及び振幅測定手段を接続するので、
電気配線の接続が容易となる。更に、第1の基板、及び
ダイヤフラム基板の一つの隅部を切り欠き、第1の基
板、ダイヤフラム基板及び第2の基板を積層した際に、
この切り欠いた部分にて露出する第2の基板の上面に、
端部電極を形成し、該端部電極を用いて電気配線を接続
するので、電気配線の接続を容易に行うことができる。
Further, one corner of the first substrate is cut out, and when the first substrate and the diaphragm substrate are laminated,
Since the vibration generating means and the amplitude measuring means are connected to the upper surface of the diaphragm substrate exposed at the notched portion,
Connection of electric wiring becomes easy. Furthermore, when the first substrate and one corner of the diaphragm substrate are cut out, and the first substrate, the diaphragm substrate and the second substrate are laminated,
On the upper surface of the second substrate exposed at the notched portion,
Since the end electrodes are formed and the electric wires are connected using the end electrodes, the electric wires can be easily connected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る圧力センサの構成を
示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る圧力センサの断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of a pressure sensor according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態に係る圧力センサを上方か
ら見たときの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram when a pressure sensor according to an embodiment of the present invention is viewed from above.

【図4】振動数比に対する感度係数の変化の様子を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing how a sensitivity coefficient changes with respect to a frequency ratio.

【図5】第1の従来例に記載された圧力センサの構成を
示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a pressure sensor described in a first conventional example.

【図6】第1の従来例に記載された圧力センサに用いら
れる回路の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a circuit used in the pressure sensor described in the first conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧力センサ 2 上部ガラス(第1の基板) 3 シリコン(ダイヤフラム基板) 3a 支持部 3b ダイヤフラム 4 下部ガラス(第2の基板) 4a 欠切部 5 共振駆動回路(振動発生手段) 6 振幅測定回路(振幅測定手段) 7 開口部 8 電極(第1の電極) 9 開口部 10 電極(第2の電極) 11 連結用電極 12 端部電極 12a 上面側電極部 13 圧力検出部(圧力検出手段) REFERENCE SIGNS LIST 1 pressure sensor 2 upper glass (first substrate) 3 silicon (diaphragm substrate) 3a support 3b diaphragm 4 lower glass (second substrate) 4a notch 5 resonance drive circuit (vibration generating means) 6 amplitude measurement circuit ( Amplitude measuring means) 7 Opening 8 Electrode (first electrode) 9 Opening 10 Electrode (second electrode) 11 Connecting electrode 12 End electrode 12a Upper electrode 13 Pressure detector (Pressure detector)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定圧側と、大気圧側との間に設置し
て、前記被測定圧側の圧力を検出する圧力センサであっ
て、 中央部にダイヤフラムが形成され、周辺側が支持部とさ
れたダイヤフラム基板と、 前記ダイヤフラム基板の一方の面側の前記支持部に固着
され、中心部近傍に開口部を有し、前記被測定圧側に配
設される第1の基板と、 前記ダイヤフラム基板の他方の面側の前記支持部に固着
され、中心部近傍に開口部を有し、前記大気圧側に配設
される第2の基板と、 前記第1の基板に形成される第1の電極と、 前記第2の基板に形成される第2の電極と、 前記第1の電極と、前記ダイヤフラム基板との間に電圧
を印加して前記ダイヤフラムを振動させる振動発生手段
と、 前記ダイヤフラムに発生する振動の振幅を測定する振幅
測定手段と、 前記振幅測定手段にて測定された振幅の大きさに基づい
て、前記被測定圧側の圧力を測定する圧力検出手段と、 を有することを特徴とする圧力センサ。
1. A pressure sensor installed between a measured pressure side and an atmospheric pressure side to detect a pressure on the measured pressure side, wherein a diaphragm is formed in a central portion and a peripheral portion is a support portion. A diaphragm substrate, a first substrate fixed to the support portion on one surface side of the diaphragm substrate, having an opening near a central portion, and disposed on the measurement pressure side; A second substrate fixed to the supporting portion on the other surface side, having an opening near the center, and disposed on the atmospheric pressure side; and a first electrode formed on the first substrate A second electrode formed on the second substrate; a vibration generating means for applying a voltage between the first electrode and the diaphragm substrate to vibrate the diaphragm; Amplitude measuring means for measuring the amplitude of a vibrating vibration , A pressure sensor, characterized in that it comprises, based on the magnitude of the amplitude measured by the amplitude measuring means, and a pressure detecting means for measuring the pressure of the object to be measured pressure side.
【請求項2】 前記ダイヤフラム基板はシリコンで形成
され、前記ダイヤフラムは、シリコンダイヤフラムであ
ることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the diaphragm substrate is formed of silicon, and the diaphragm is a silicon diaphragm.
【請求項3】 前記第1の電極は、前記第1の基板の開
口部内側面、及び上面側、下面側の開口部近傍に設けら
れ、前記第2の電極は、前記第2の基板の開口部内側
面、及び上面側、下面側の開口部近傍に設けられたこと
を特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載
の圧力センサ。
3. The first electrode is provided on the inner surface of the opening of the first substrate and near the upper and lower openings, and the second electrode is provided on the opening of the second substrate. The pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure sensor is provided in the vicinity of the opening on the inner side surface, the upper surface side, and the lower surface side.
【請求項4】 前記第1の基板、及び第2の基板は、ガ
ラスで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3
のいずれか1項に記載の圧力センサ。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said first substrate and said second substrate are made of glass.
The pressure sensor according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 前記第1の基板と前記ダイヤフラム基板
間、及び前記第2の基板と前記ダイヤフラム基板間は、
陽極接合により固着されることを特徴とする請求項1〜
請求項4のいずれか1項に記載の圧力センサ。
5. The method according to claim 1, wherein the first substrate and the diaphragm substrate are disposed between the first substrate and the diaphragm substrate, and the second substrate and the diaphragm substrate are disposed between the second substrate and the diaphragm substrate.
Attached by anodic bonding, characterized in that:
The pressure sensor according to claim 4.
【請求項6】 前記第1の基板は矩形状を成し、且つ少
なくとも1つの隅部が切り欠かれ、前記第1の基板とダ
イヤフラム基板とを固着した際に前記切り欠かれた部分
から露出する前記ダイヤフラム基板の上面を、前記振動
発生手段、及び振幅測定手段との接続点とすることを特
徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の圧
力センサ。
6. The first substrate has a rectangular shape and has at least one corner cut out, and is exposed from the cutout when the first substrate and the diaphragm substrate are fixed. The pressure sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein an upper surface of the diaphragm substrate is used as a connection point with the vibration generating means and the amplitude measuring means.
【請求項7】 前記第1の基板、前記ダイヤフラム基板
はそれぞれ矩形状を成し、且つ少なくとも1つの隅部が
切り欠かれ、前記第1の基板、ダイヤフラム基板、及び
第2の基板を固着した際に、前記切り欠かれた部分から
露出する前記第2の基板の上面側に、前記第2の電極と
連結した端部電極を形成したことを特徴とする請求項1
〜請求項6のいずれか1項に記載の圧力センサ。
7. The first substrate and the diaphragm substrate each have a rectangular shape, and at least one corner is cut out to fix the first substrate, the diaphragm substrate, and the second substrate. 2. An end electrode connected to the second electrode is formed on an upper surface of the second substrate exposed from the cutout portion.
The pressure sensor according to claim 6.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257807A (en) * 2008-04-14 2009-11-05 Yokogawa Electric Corp Physical quantity measuring device
JP2010210371A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Yokogawa Electric Corp Vibration sensor measuring apparatus
JP2011524988A (en) * 2008-06-18 2011-09-08 クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Pressure measurement using a MEMS device
WO2023129865A1 (en) * 2021-12-31 2023-07-06 Dresser, Llc Detecting noise on flow controls

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