JP2003506706A - カプセルに封入された共振部材を備えた容量性圧力センサー - Google Patents

カプセルに封入された共振部材を備えた容量性圧力センサー

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JP2003506706A JP2001515937A JP2001515937A JP2003506706A JP 2003506706 A JP2003506706 A JP 2003506706A JP 2001515937 A JP2001515937 A JP 2001515937A JP 2001515937 A JP2001515937 A JP 2001515937A JP 2003506706 A JP2003506706 A JP 2003506706A
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ケイ．ブリーファー デニス
エイ．ピントー ジーノ
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セトラ システムズ インコーポレイテッド
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance

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Abstract

(57)【要約】 容量性圧力センサー（１００）は弾性部材（１０２）の平らな伝導性の表面と容量性板（１１６）の対応する平らな表面との間に隙間（１２６）を形成するように、弾性部材に隣接して配置されている容量性板を含む。隙間（１２６）、容量性板（１１６）、及び弾性部材（１０２）は協働して、容量特性（または、固有容量）を持ったコンデンサーを画定する。センサー（１００）はさらに、関連するインダクタンス値によって特徴付けられる、細長い電気導線（１２０）を含む。容量性板（１１６）と弾性部材（１０２）との間の隙間（１２６）は容量が変化するように、弾性部材（１０２）に加えられる圧力の予め決められた関数として変化する。コンデンサー（１３０）及び電気導線（１２０）は協働して、共振周波数特性（または、固有共振周波数）を持つ電気共振器を形成する。したがって、タンク回路の共振周波数は弾性部材に加えられた圧力（の大きさ）を指示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は圧力センサーに関し、特に、圧力の変動を表すために容量の変化を利
用する圧力センサーに関する。
【０００２】 （発明の背景） 容量性圧力センサーはこの分野において周知である。そのようなセンサーは通
常、実質的に平行な平板コンデンサーの一方の平面を形成する、剛性で、平らな
伝導性の表面を持った、固定された要素（または、部材）を含む。金属製のダイ
アフラム（または、振動板）、または、金属被膜されたセラミックダイアフラム
等の、金属被膜（または、めっき）された非伝導性部材等の、（固定された要素
に対して）移動可能な伝導性要素（または、部材）がコンデンサーのもう一方の
平板を形成する。一般に、ダイアフラムは縁で保持されており、中央の部分は固
定された板に実質的に平行に面している。
【０００３】 センサーは全体的に平行な平板コンデンサーの形状を持つので、センサーの容
量特性（または、固有容量）Ｃは以下の式によって近似されるだろう。
【数１】 ここで、εは平行な板の間の材料の誘電率であり、Ａは平行な板の表面（の面積
）であり、ｄは板の間の距離を表す。容量特性（または、固有容量）はダイアフ
ラムと固定された部材の伝導性の表面との間の距離に逆比例する。ダイアフラム
の両側に圧力の差が生ずることを可能にするために、ダイアフラムの一方の側の
領域は反対側の領域から封止される。
【０００４】 実際に製造する場合、ダイアフラムの弾性は、ダイアフラムの両側に目的とす
る範囲の圧力差がダイアフラムの中央部分の（適当な）ずれを生ずるように選択
される。この圧力差によって誘引されるずれ（または、移動）は２つのコンデン
サーの板の間の距離ｄに対応する変化を生じさせ、さらに、センサーコンデンサ
ー（すなわち、センサーとして働くコンデンサー）による容量の変化を生ずる。
比較的高い感度を達成するために、そのようなセンサーは比較的小さい距離の変
化への応答で、容量が大きく変化することが要求される。式１に関してさらに述
べると、ε及びＡが一定に保たれた場合、ｄが小さいほど、ｄ対Ｃのグラフの傾
斜が大きくなる。したがって、感度を良くするためには、デバイス（または、装
置）が平衡状態にあるときの距離を可能な限り小さくし、かつ、センサーは圧力
がかけられたときに距離ｄが変化するように設計されなければならない。ε及び
Ａの乗法的な作用はＣに対するｄの感度を増大させるので、可能な限り高い感度
を達成するためにε及びＡは最大にされなければならない。
【０００５】 典型的な従来技術において、固定された伝導性表面及びダイアフラムによって
形成されるセンサーコンデンサーは導体（または、導線）を介して発振回路に電
気的に接続される。発振回路は通常、遠隔な場所に配置されたセンサーコンデン
サーと共にタンク回路を形成するインダクターを含む。このＬＣタンク回路は発
振回路の周波数を与え、発振回路の出力周波数はタンク回路の共振周波数の直接
的な関数となる。そして、タンク回路の共振周波数はインダクターのインダクタ
ンスＬ及びセンサーコンデンサーの容量Ｃの直接的な関数となる。当業者にとっ
て単純なＬＣタンク回路の共振周波数ω0が以下の式によって与えられることは
明らかであろう。
【数２】 インダクター及びコンデンサーの値が両方とも固定されている限り、発振回路の
出力周波数は一定である。しかしながら、センサーコンデンサーの容量はダイア
フラムに加えられた圧力の関数として変化するので、発振回路の出力周波数もま
た、加えられた圧力の直接的な関数として変化する。
【０００６】 そのような構成は、それの周波数が遠隔のセンサーに適用された圧力を示す信
号を生成する。この構成の１つの欠点は、容量性センサーを遠隔に配置すること
により、タンク回路の予期される共振周波数に、環境によって誘引される誤差が
生ずる可能性があることである。例えば、各部材の物理的な構成及び配置のデザ
インにも依るが、インダクターのインダクタンス値Ｌ及びコンデンサーの容量値
Ｃが両方とも温度に、ある程度、依存することがこの分野で周知である。特定の
部材の容量またはインダクタンスに対する温度の影響は、その部材に関連する温
度係数により定量化される。
【０００７】 温度係数を最小にし、デバイス（または、装置）の測定値に対する温度の影響
を小さくするように部材を設計することも可能であるが、商業上入手可能な部材
は通常、部材の特性に影響する、測定可能な温度係数を持つ。また、（複数の）
部材全体に対する温度の正味の影響を実質的ににゼロになるように、温度係数が
相補的な部材を選択することも可能である。しかしながら、容量性センサーと発
振回路のインダクター等の、２つの部材が一緒に配置されない場合（または、近
接して配置されない場合）、周囲の温度は部材によって異なる場合が多いので、
相補的な温度係数は温度変化にたいしてゼロの感度を生じない可能性がある。
【０００８】 容量性センサーを遠隔に配置する場合のもう１つの欠点は、センサーを発振回
路に電気的接続するために使用される導線が基本的なＬＣタンク回路に対して浮
遊容量や浮遊インダクタンスを発生することである。浮遊値が一定に保たれれば
、この欠点は軽減することもできるが、浮遊値は環境的な要因、導線の移動等に
よって変化してしまう。
【０００９】 本発明の目的は上述の従来技術の短所や欠点を実質的に克服することである。
【００１０】 （発明の要約） 前述及び他の目的は、１つの側面において、少なくとも第１の実質的に平らな
表面を持ち、少なくとも１つの縁で保持されている、伝導性で弾性の部材、また
は金属被膜（または、めっき）された非伝導性で弾性の部材に加えられる圧力を
測定するための容量性センサーから成る本発明によって達成される。
【００１１】 センサーは弾性の部材をそれの縁で保持するための筐体を含み、それにより、
（ｉ）第１の平らな表面に対応する弾性部材の側に配置された、制御された圧力
の小室、及び、弾性部材の前記第１の側の反対側の側に配置された可変の圧力の
小室を形成する。センサーはまた、弾性部材に実質的に隣接して配置された容量
性の板（または、コンデンサーの平板）を含み、その容量性の板は第１の平らな
表面と容量性の板の対応する平らな表面との間の隙間（または、距離）を画定す
るように配置される。隙間（または、距離）、容量性の板（以降、容量性板と呼
ぶ）、及び弾性部材は協働して、容量特性（または、固有容量）を持ったコンデ
ンサーを画定する。
【００１２】 センサーはさらに、関連する（または、それが持つ）インダクタンス値によっ
て特徴付けられる細長い電気導線を含む。導線は容量性板に固定され、電気的に
接続される。容量性板と弾性部材との間の距離は容量特性（または、固有容量）
を変化させるために、弾性部材に加えられた圧力の予め決められた関数として変
化する。コンデンサーと電気導線は協働して、共振周波数特性（または、固有共
振周波数）を持ったタンク回路を形成し、このタンク回路の容量の変化はタンク
回路の共振周波数を変化させる。したがって、タンク回路の共振周波数は弾性部
材に加えられた圧力を表す。
【００１３】 本発明のもう１つの実施例において、弾性部材に加えられる圧力は（ｉ）弾性
部材の第１の平らな表面、及び（ii）第１の平らな表面に実質的に平行に配置さ
れた弾性部材の第２の平らな表面の両側の圧力の差によって生成される。１つの
実施例において、この圧力の差は弾性部材の第１平らな表面と接触している一定
で、制御された環境と、第２平らな表面と接触している、圧力下の流体との結果
として生ずる。
【００１４】 もう１つの実施例において、電気導線は容量性板に対して実質的に平行な平面
内の渦巻き状の構成に配置される。さらなる実施例において、センサーはさらに
、容量性板と電気導線との間に配置された絶縁体を含む。絶縁体は容量性板、電
気導線、または両者に固定されてもよい。もう１つの実施例において、センサー
はさらに、容量性板及び伝導性部材に固定された補剛部材（stiffening element
）を含む。
【００１５】 本発明は以下の説明を付随する図面と共に読むことにより、本発明の前述及び
他の目的、本発明の多様な特徴と共に、さらに理解されるであろう。
【００１６】 （好まれる実施例の説明） 図１は本発明に従って構成された、容量性圧力センサー１００の好まれる実施
例の断面図を示している。容量性圧力センサー１００は（例えば、流体媒体を介
した圧力等の）センサー１００に加えられた圧力に比例する容量特性（または、
固有容量）を生成する。センサー１００は可変な圧力の領域（以降、可変圧力領
域と呼ぶ）１０４と制御された圧力の領域（以降、制御圧力領域と呼ぶ）１０６
との物理的な境界を形成している電気伝導性の弾性部材１０２を含む。図２は可
変圧力領域１０４に制御圧力領域１０６より高い圧力が加わった状態の、図１の
容量性センサーを示している。弾性部材１０２は支持部材１１０によって、その
周囲１０８で保持されている。支持部材１１０は、本出願人に譲渡された米国特
許No.5,442,962（この特許出願は本願にも参照として取り込まれる）で開示され
、詳細に説明されているように、圧力センサー１００の筐体を含んでもよいし、
または、圧力センサー１００の筐体に一体化されてもよい。
【００１７】 この実施例において、弾性部材１０２の平らな表面は実質的に円形であるが、
他の実施例においては、他の形状であってもよい。電極組立品１１４を保持する
ための接続支柱１１２は弾性部材１０２に固定されている。
【００１８】 接続支柱１１２はろう付、はんだ付け、溶接、接着、プレスばめ、ボルト留め
、または、この分野で周知の他の取り付け方法により、弾性部材１０２に取り付
けることができる。（図１に示されているように）弾性部材１０２の断面は接続
支柱１１２の取り付けのための基礎（または、土台）を与えるために、周辺に比
べて、中央部分がやや厚めになっている。しかしながら、同様な結果を与えるた
めに他の支持部材１０２の断面が使用されてもよい。同様に、電極組立品１１４
もろう付、はんだ付け、溶接、接着、プレスばめ、ボルト留め、または、この分
野で周知の他の取り付け方法により、接続支柱１１２に取り付けることができる
。
【００１９】 電極組立品１１４は容量性の板（または、コンデンサーの平板）１１６、絶縁
体１１８、及び平らな誘導性コイル（または、インダクターを形成するコイル）
１２０を含む。（図３Ａにそれの下からの図が示されている）容量性の板（以降
、容量性板と呼ぶ）１１６は電気伝導性の弾性部材１０２の平らな表面と実質的
に一致するような形状、サイズ、輪郭を持つ。好まれる実施例において、容量性
板１１６はガラス繊維、ポリイミド、ガラス、またはセラミック等の、絶縁性の
基台１１７に接合された銅、銀、または金のシート（または、薄板）を含むが、
容量性板１１６及び絶縁性基台１１７を形成するために、この分野で周知の他の
材料が利用されてもよい。あるいは、容量性板１１６はプリント回路の製造の分
野で周知の処理を使用して、銅で被覆された基板からエッチングされたり、厚膜
技術を使用してスクリーン印刷（screening）と焼成（firing）により作製され
たりしてもよい。
【００２０】 絶縁体１１８は容量性板１１６及び誘導性コイル１２０に隣接して接合された
絶縁材料の分離した部分を含んでもよいし、または、容量性板１１６からの絶縁
体基台の拡張部分を含んでもよい。絶縁体１１８はガラス繊維、ポリイミド、セ
ラミック、または、この分野で周知の他の絶縁材料を含んでもよい。
【００２１】 （図３Ｂにそれの上からの図が示されている）誘導性コイル１２０の好まれる
実施例は容量性板１１６に実質的に平行な平面内で渦巻き状に巻かれた、細長い
電気導線を含む。誘導性コイル１２０は、この分野で周知のプリント回路板の技
術を使用して、容量性板１１６と共に、絶縁体１１８に接合した伝導性ホイル（
または、金属箔）のシート（または、薄板）からエッチングされてもよい。ある
いは、コイルはこの分野で周知の厚膜技術を使用して、スクリーン印刷（screen
ing）と焼成（firing）により作製されてもよい。
【００２２】 他の実施例において、コイル１２０は、図３Ｂに示されているような形状に巻
かれ、絶縁体１１８に接合された、単体の長い導線を含んでもよい。結果として
作製されたコイル１２０が、ここで説明するインダクタンス特性を示せば、コイ
ル１２０を製造するための、この分野で周知の他の方法（例えば、気相成長、フ
ォトエッチング等）が使用されてもよい。図３Ｂに示されているように、コイル
１２０の端は絶縁体１１８を貫通している、金属被膜（または、めっき）された
スルーホール１２８に接続される。金属被膜されたスルーホール１２８はまた、
容量性板１１６に電気的に接続されるので、したがって、コイル１２０は容量性
板１１６に電気的に接続される。代替的な実施例において、コイル１２０と容量
性板１１６との間の電気接続は絶縁体１１８の側部の周りの導線のラッピング（
または、巻き付け）、または、この分野で周知の他の方法による、絶縁体１１８
を貫通する電気導線によって達成されてもよい。
【００２３】 容量性板１１６、伝導性弾性部材１０２、及び容量性板１１６と弾性部材１０
２との間に形成された隙間（または、距離）１２６は容量特性（または、固有容
量）を持ったコンデンサー１３０を形成する。一般に、そのような構成の容量特
性は容量性板１１６及び弾性部材１０２の領域（の面積）に正比例し、容量性板
１１６と弾性部材１０２との間の距離に逆比例する。
【００２４】 本発明の好まれる実施例において、圧力センサー１００は可変圧力領域１０４
に存在する流体媒体を介して弾性部材に加わる圧力を感知する。制御圧力領域１
０６の圧力は周囲の大気圧であってもよいし（すなわち、単に外気にさらされて
もよいし）、正確に、一定の基準圧力にされてもよい。２つの領域１０４と１０
６の間の圧力の差は弾性部材１０２に正味の圧力の差１２４を発生する。可変圧
力領域１０４（の圧力）が制御圧力領域１０６より大きい場合、弾性部材の動き
の方向は、図２に示されているように、可変圧力領域１０４から制御圧力領域１
０６の方向になる。可変圧力領域１０４内の周囲の圧力の変化は弾性部材１０２
の対応する大きさのずれ（または、移動）を生ずる。
【００２５】 図１は中立の状態の弾性部材１０２のずれの位置、すなわち、弾性部材１０２
の両側の圧力差が実質的にゼロの場合を示している。中立のずれの位置において
は、容量性板１１６と弾性部材１０２との間には実質的に均等な隙間１２６が存
在する。図２は弾性部材１０２が制御圧力領域１０６に向かって移動し、弾性部
材１０２が制御圧力領域１０６内に凸面状の表面を持っている状態を示している
。この凸面状のずれの位置においては、容量性板１１６と弾性部材１０２との間
には非均等な隙間１２６が存在する。非均等な隙間１２６の接続支柱１１２付近
の幅は、中立のずれの位置での均等な隙間１２６と実質的に同じであり、非均等
な隙間１２６の幅は支柱１１２から離れるほど増大する。弾性部材１０２が制御
圧力領域１０６の方向にずれ、隙間１２６の距離が増大することにより、容量特
性が減少する。したがって、容量性板１１６、伝導性の弾性部材１０２、及び、
それらの間の隙間によって形成されるコンデンサー１３０の容量特性（または、
固有容量）は弾性部材１０２に加わる圧力の差１２４の大きさに逆比例する。
【００２６】 本発明の１つの実施例において、コンデンサー１３０は、図４Ａに概略的に示
されているように、以下の式で表される共振周波数を持つ直列共振タンク回路１
３２を形成するために、誘導性コイル１２０に直列に電気的に接続される。
【数３】 あるいは、コンデンサー１３０は、図４Ｂに概略的に示されているように、以下
の式で表される共振周波数を持つ並列共振タンク回路１３２を形成するために、
誘導性コイルに並列に電気的に接続される。
【数４】
【００２７】 どちらの場合においても、タンク回路（１３２または１３４）は、直列共振タ
ンク回路１３２に対して図５に示されているように、タンク回路１３２を基準周
波数（または、周波数リファレンス）として使用する発振回路１３６に電気的に
接続される。発振回路１３６はインダクター端子１２９とコンデンサー端子１３
１とに電気的に接続されている導線を介してタンク回路１３２に電気的に接続さ
れる。
【００２８】 発振回路の出力は以下の式で表される周波数を持つ信号ＳOUTであり、
【数５】 容量Ｃは周波数の関数であり、以下の式で表される。
【数６】 コンデンサー１３０の容量特性は弾性部材１０２に加えられた圧力の差１２４の
大きさに正比例するので、出力信号ＳOUTの周波数ωOUTも圧力差１２４の大きさ
の関数となる。誘導性コイル１２０とコンデンサー１３０が相互に接近して配置
されるので、タンク回路１３２の両方の要素に対して常に同様な環境条件が保証
される。
【００２９】 図６に示されている、圧力センサー２００の閉じた隙間の実施例は筐体２１０
によって、その周囲２０８で固定された電気伝導性の弾性部材２０２を含む。本
発明のこの形式において、筐体２１０は上部分２１０ａ及び下部分２１０ｂを含
み、弾性部材２０２は、その周囲２０８で、２つの部分の間に取り付けられる。
弾性部材は筐体２１０の上部分２１０ａと下部分２１０ｂとの間に、ろう付、溶
接、接着等の、この分野で周知の接合技術によって固定されてもよいし、圧力（
すなわち、圧締めまたはクランピング）によって取り付けられてもよい。
【００３０】 図１に示されている実施例と同様に、弾性部材２０２は可変圧力領域２０４と
制御圧力領域２０６との間に物理的な境界を形成する。しかしながら、閉じた隙
間の実施例においては、電極組立品２１４は（接続支柱を介して）弾性部材２０
２に（機械的には）接続されない。というより、電極組立品２１４は吊り下げ式
支柱２１２によって筐体２１０から吊り下げられ、電極組立品２１４は弾性部材
２０２に実質的に隣接して配置される。この実施例において、電極組立品２１４
は弾性部材２０２に取り付けられないので、弾性部材２０２の断面は、図１に示
されている弾性部材１０２の非均等な（すなわち、中央が厚く周囲にいくほど薄
くなっている）断面とは異なり、図６に示されているように、比較的均等である
。
【００３１】 この実施例の電極組立品２１４の構成も、図１に示されている本発明の電極組
立品と本質的に同じであり、容量性板２１６、絶縁体２１８、及び平面性の誘電
性コイル２２０を含む。誘電性コイル２２０及び容量性板２１６は金属被膜（ま
たは、めっき）されたスルーホール２２８を介して電気的に接続される。容量特
性（または、固有容量）Ｃを持ったコンデンサー２３０は容量性板２１６、伝導
性弾性部材２０２、及び板２１６と部材２０２との間に形成された可変な隙間（
または、距離）２２６によって形成される。容量性板２１６及び弾性部材２０２
の領域（の面積）は変化しないので、容量特性Ｃは隙間（または、距離）２２６
だけの関数として変化する。
【００３２】 圧力の差２２４が可変圧力領域２０４から制御圧力領域２０６の方向に加わる
と、弾性部材は電極組立品２１４の方向にたわみ、制御圧力領域内で実質的に凸
面状になる。この圧力によって誘引された、電極組立品の方向へのたわみは可変
な隙間２２６を狭くし（または、閉じ）、容量特性Ｃを増大させる。このように
、本発明のこの実施例の場合、容量特性Ｃは弾性部材２０２に加えられた圧力の
差２２４の大きさに正比例する。コンデンサー２３０への電気的なアクセス（ま
たは、接続）は第１電気端子２２９及び第２電気端子２３１によって達成される
。１つの好まれる実施例において、第１電気端子２２９は電気伝導性の吊り下げ
式支柱２１２を通して誘電性コイル２２０に電気的に接続され、第２電気端子２
３１は、それの周囲２０８で、弾性部材に電気的に接続される。
【００３３】 １つの実施例において、電極組立品２１４は、図７に示されているように、補
剛部材１４０を含む。補剛部材１４０は電極組立品全体のたわみ（または、曲が
り）を防止し、容量性板１１６をそれの通常の平面１４２に維持する。部分的に
可変な隙間１２６によって形成された、図１のコンデンサー１３０の安定性は実
質的に平面状態の容量性板１１６に依存する（または、容量性板１１６の平面性
に依存する）。温度変化や（振動やショック等の）他の環境の力による板１１６
のたわみはコンデンサー１３０の容量特性の測定値の信頼性を下げる。容量特性
の（測定値の）誤差（または、間違い）はタンク回路１３２の共振周波数ωoの
誤差（または、間違い）を生じさせ、結果的に、圧力の差１２４の測定の誤差（
または、間違い）を生ずる。補剛部材１４０はセラミックや、周囲の温度変化に
対して、ほとんど膨張または収縮を起こさないことが知られている他の材料を含
んでもよい。
【００３４】 本発明のもう１つの実施例において、図１の誘電性コイル１２０は多層の誘電
性コイルを含んでもよい。図８に示されているコイル１５０は金属被膜（または
、めっき）されたスルーホール１５２を介して直列に電気的に接続された、２層
の電気導線を含んでいるが、他の実施例においては、３層以上の導線が使用され
てもよい。電気導線の２つの層は、プリント回路板の多層構造と同様に、絶縁層
１５４の両面に接合されている。
【００３５】 多層の誘電性コイル１５０の１つの効用は導線の長さの増大による、高いイン
ダクタンス値の特性である。多層誘電性コイル１５０のもう１つの効用は温度変
化に対する、コイルのインダクタンス特性（または、固有インダクタンス）の変
化の補正の能力である。この分野において、平面性の渦巻き状のコイル１５０の
渦巻きの平面が広がり、単体のコイルの隣接する巻きの間の距離ｄ１が大きくな
ると、コイルのインダクタンス特性が増大することは周知である（図９参照）。
また、２つのコイルの間の距離ｄ２が広がると、コイルのインダクタンス特性（
または、固有インダクタンス）Ｌが減少することも周知である。温度変化による
絶縁層の膨張はｄ１及びｄ２の両方の、対応する増大を生ずる。寸法ｄ１及びｄ
２の適当な初期値を選択することにより、さらに、（温度に対する）適当な膨張
係数を持つ絶縁層の材料を選択することにより、ｄ１及びｄ２の変化によるコイ
ル１５０のインダクタンス特性の変化を相殺させることができる。
【００３６】 図１０に示されているような、本発明のもう１つの形式において、コンデンサ
ー３３０の電極組立品３１４の部分は、上部分３１０ａ及び下部分３１０ｂから
形成される筐体３１０内に配置され、絶縁体３１８及びインダクター３２０の部
分は筐体３１０の外側に配置される。電気伝導性の支柱３１２は筐体３１０の上
部分３１０ａを貫通して拡張し、非伝導性のスリーブ３２２によって適当な場所
に固定される。スリーブ３２２は伝導性の支柱を筐体３１０から電気的に絶縁す
る。インダクター３２０及びコンデンサー３３０によって形成される共振器への
電気的なアクセス（または、接続）は第１端子３２９及び第２端子３３１を介し
て達成される。第１端子３２９は、周囲３０８で、ダイアフラム３０２に電気的
に接続される。第２端子３３１はインダクター３２０の第１の端に電気的に接続
される。インダクター３２０の第２の端は、容量性板３１６と同様に、伝導性の
支柱３１２に電気的に接続される。このように、伝導性の支柱は容量性板３１６
及びインダクター３２０を支持するだけではなく、インダクター３２０をコンデ
ンサー３３０に電気的に接続する。
【００３７】 本発明はそれの意図または本質的な特徴から外れることなく、他の特定の形式
で実施されてもよい。したがって、説明された実施例は制限ではなく図解のため
であり、前述の説明ではなく、付随する請求の範囲で規定される本発明の範囲及
び、請求の範囲と等価な意味及び範囲内の変更は本願に含まれると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 容量性圧力センサーの１つの好まれる実施例の断面図を示している。
【図２】 可変な圧力領域に、制御された圧力領域より高い圧力が加わった状態の、図１
の容量性センサーを示している。
【図３Ａ】 容量性板の下からの図である。
【図３Ｂ】 誘導性コイルの上からの図である。
【図４Ａ】 直列の共振タンク回路として接続されたコンデンサー及び誘導性コイルを示し
ている。
【図４Ｂ】 並列の共振タンク回路として接続されたコンデンサー及び誘導性コイルを示し
ている。
【図５】 発振回路に接続された、図４Ａのタンク回路を示している。
【図６】 図１の圧力センサーの、隙間が閉じた場合の実施例を示している。
【図７】 電極組立品に取り付けられた補剛部材を含む、図１のセンサーを示している。
【図８】 図１のセンサーの誘導性コイルの、代替的な、多層の実施例を示している。
【図９】 図８に示されている多層誘導性コイルのもう１つの図を示している。
【図１０】 図１に示されているセンサーのもう１つの実施例を示している。
【符号の説明】
１００ 容量性圧力センサー １０２ 弾性部材 １０４ 可変圧力領域 １０６ 制御圧力領域 １０８ 弾性部材の周囲部 １１０ 支持部材 １１２ 接続支柱 １１４ 電極組立品 １１６ 容量性板 １１７ 絶縁性基台 １１８ 絶縁体 １２０ 誘導性コイル １２４ 圧力差による圧力 １２６ 隙間（距離） １２８ スルーホール １２９ インダクター端子 １３０ コンデンサー １３１ コンデンサー端子 １３２ タンク回路 １３６ 発振回路 １４０ 補剛部材 １５０ 多層の誘電性コイル １５２ スルーホール １５４ 絶縁層 ２００ 容量性圧力センサー ２０２ 弾性部材 ２０４ 可変圧力領域 ２０６ 制御圧力領域 ２０８ 弾性部材の周囲部 ２１０ 筐体 ２１０ａ 筐体の上部分 ２１０ｂ 筐体の下部分 ２１２ 吊り下げ式支柱 ２１４ 電極組立品 ２１６ 容量性板 ２１８ 絶縁体 ２２０ 誘電性コイル ２２４ 圧力差による圧力 ２２６ 隙間 ２２８ スルーホール ２２９ 第１電気端子 ２３０ コンデンサー ２３１ 第２電気端子 ３０２ ダイアフラム ３０８ ダイアフラムの周囲 ３１０ 筐体 ３１０ａ 筐体の上部分 ３１０ｂ 筐体の下部分 ３１２ 支柱 ３１６ 容量性板 ３１８ 絶縁体 ３２０ インダクター ３２２ スリーブ ３２９ 第１端子 ３３０ コンデンサー ３３１ 第２端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD07 DD09 DD11 EE25 FF11 GG11

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも第１の実質的に平らで伝導性の表面を持ち、少な
    くとも１つの縁によって支持されている弾性部材にかかる圧力を測定するための
    センサーであって： （ｉ）前記第１の平らな表面に対応する前記弾性部材の第１の側に配置された
    制御圧力小室と、（ii）前記弾性部材の前記第１の側の反対側の第２の側に配置
    された可変圧力領域とを形成する、前記弾性部材を前記縁で支持するための筐体
    ； 電気的伝導性の容量性板であって、前記第１の平らな表面と前記容量性板の対
    応する平らな表面との間に隙間を画定するように、前記弾性部材に実質的に隣接
    して配置され、前記隙間、容量性板、及び弾性部材が特定の容量特性を持ったコ
    ンデンサーを画定する容量性板；及び、 前記容量性板に固定され、且つ、電気的に接続された、関連するインダクタン
    ス値によって特徴付けられる、細長い電気導線、 から成り、前記容量特性を変化させ、結果的に、前記コンデンサー及び前記電気
    導線によって形成されるタンク回路の共振周波数を変化させるように、前記隙間
    が前記圧力の予め決められた関数として変化するセンサー。
  2. 【請求項２】 前記圧力が（ｉ）前記容量性板の前記平らな表面に実質的に
    平行に配置された前記弾性部材の前記第１の平らな表面と（ii）前記弾性部材の
    第２の平らな表面とにかかる圧力の差によって生ずる、請求項１に記載のセンサ
    ー。
  3. 【請求項３】 前記圧力の差が前記弾性部材の前記第１の平らな表面と接触
    している、一定で制御された環境と、前記第２の平らな表面と接触している圧力
    下にある流体とから生ずる、請求項２に記載のセンサー。
  4. 【請求項４】 前記電気導線が前記容量性板に実質的に平行な平面内に、渦
    巻き状の構成で配置されている、請求項１に記載のセンサー。
  5. 【請求項５】 前記容量性板と前記電気導線との間に配置され、固定されて
    いる絶縁体をさらに含む、請求項１に記載のセンサー。
  6. 【請求項６】 前記容量性板及び前記伝導性の部材に固定されている補剛部
    材をさらに含む、請求項１に記載のセンサー。
  7. 【請求項７】 前記補剛部材がセラミック材料を含む、請求項６に記載のセ
    ンサー。
  8. 【請求項８】 前記電気導線が互い違いになった絶縁材料の層によって分離
    されている少なくとも２つの電気導線の層を含み、前記少なくとも２つの電気導
    線の層の各々が、他の電気導線の層に平行な面に渦巻き状に配置され、隣接する
    電気導線の層と電気的に接続している、請求項１に記載のセンサー。
  9. 【請求項９】 前記弾性部材が電気伝導性である、請求項１に記載のセンサ
    ー。
  10. 【請求項１０】 前記弾性部材が非電気伝導性であり、前記伝導性の表面を
    形成する金属被膜（または、めっき）を含む、請求項１に記載のセンサー。
  11. 【請求項１１】 弾性部材にかかる圧力を測定するためのセンサーであって
    ： 前記弾性部材の第１の側に制御圧力領域を形成し、前記弾性部材の第２の側に
    可変圧力領域を形成する、前記弾性部材を支持するための筐体； 容量性板であって、前記第１の平らな表面と前記容量性板の対応する平らな表
    面との間に隙間を画定するように、前記弾性部材に実質的に平行に配置され、前
    記隙間、容量性板、及び弾性部材が特定の容量特性を持ったコンデンサーを画定
    する容量性板；及び、 前記容量性板に固定され、且つ、電気的に接続された、細長い導線、 から成り、前記容量特性を変化させ、結果的に、前記コンデンサー及び前記電気
    導線によって形成されるタンク回路の共振周波数を変化させるように、前記隙間
    が前記圧力の予め決められた関数として変化するセンサー。
  12. 【請求項１２】 前記圧力が（ｉ）前記容量性板の前記平らな表面に実質的
    に平行に配置された前記弾性部材の前記第１の平らな表面と（ii）前記弾性部材
    の第２の平らな表面とにかかる圧力の差によって生ずる、請求項１１に記載のセ
    ンサー。
  13. 【請求項１３】 前記圧力の差が前記弾性部材の前記第１の平らな表面と接
    触している、一定で制御された環境と、前記第２の平らな表面と接触している圧
    力下にある流体とから生ずる、請求項１２に記載のセンサー。
  14. 【請求項１４】 前記電気導線が前記容量性板に実質的に平行な平面内で、
    渦巻き状の構成で配置されている、請求項１１に記載のセンサー。
  15. 【請求項１５】 前記容量性板と前記電気導線との間に配置され、固定され
    ている絶縁体をさらに含む、請求項１１に記載のセンサー。
  16. 【請求項１６】 前記容量性板及び前記伝導性の部材に固定されている補剛
    部材をさらに含む、請求項１１に記載のセンサー。
  17. 【請求項１７】 前記補剛部材がセラミック材料を含む、請求項１６に記載
    のセンサー。
  18. 【請求項１８】 前記電気導線が互い違いになった絶縁材料の層によって分
    離されている少なくとも２つの電気導線の層を含み、前記少なくとも２つの電気
    導線の層の各々が、他の電気導線の層に平行な面に渦巻き状に配置され、隣接す
    る電気導線の層と電気的に接続している、請求項１１に記載のセンサー。
  19. 【請求項１９】 前記弾性部材が電気伝導性である、請求項１１に記載のセ
    ンサー。
  20. 【請求項２０】 前記弾性部材が非電気伝導性であり、前記伝導性の表面を
    形成する金属被膜（または、めっき）を含む、請求項１１に記載のセンサー。
  21. 【請求項２１】 少なくとも第１の実質的に平らで電気伝導性の表面を持ち
    、少なくとも１つの縁によって支持されている弾性部材にかかる圧力を測定する
    ためのセンサーであって： （ｉ）前記第１の平らな表面に対応する前記弾性部材の第１の側に配置された
    制御圧力小室と、（ii）前記弾性部材の前記第１の側の反対側の第２の側に配置
    された可変圧力領域とを形成する、前記弾性部材を前記縁で支持するための筐体
    ； 電気的伝導性の容量性板であって、前記第１の平らな表面と前記容量性板の対
    応する平らな表面との間に隙間を画定するように、前記弾性部材に実質的に隣接
    して配置され、前記隙間、容量性板、及び弾性部材が特定の容量特性を持ったコ
    ンデンサーを画定する容量性板；及び、 前記容量性板に電気的に接続された、関連するインダクタンス値によって特徴
    付けられる、細長い電気導線、 から成り、前記容量特性を変化させ、結果的に、前記コンデンサー及び前記電気
    導線によって形成されるタンク回路の共振周波数を変化させるように、前記隙間
    が前記圧力の予め決められた関数として変化するセンサー。
  22. 【請求項２２】 前記容量性板が前記筐体内に配置されており、前記細長い
    導線が前記筐体の外側に配置されている、請求項２１に記載のセンサー。
  23. 【請求項２３】 前記容量性板及び前記細長い導線が、各々伝導性の支柱に
    電気的に接続している、請求項２１に記載のセンサー。
  24. 【請求項２４】 前記伝導性の支柱が電気的に非伝導性のスリーブを介して
    前記筐体に取り付けられ貫通しており、前記容量性板が前記支柱の前記筐体内に
    拡張している部分に固定されており、前記細長い導線が前記支柱の前記筐体の外
    側に拡張している部分に固定されている、請求項２３に記載のセンサー。
  25. 【請求項２５】 前記細長い導線が絶縁基板に固定されている、請求項２１
    に記載のセンサー。
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