JP2008128762A - Apparatus and method for measuring pressure - Google Patents

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Masahiko Moriya
昌彦 守屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for measuring pressure capable of eliminating errors of a measurement value resulting from noise. <P>SOLUTION: A first vibrator 21, a second vibrator 22 and a third vibrator 23 are disposed on a sensor chip. A selecting section 5 detects a variation in the resonance frequency of the first vibrator 21, the second vibrator 22 or the third vibrator 23 due to the effect of the noise, and selects two vibrators from which no effect of the noise is detected. An operating section 6 computes an amount of deformation of the sensor chip, based on resonance frequencies of the selected two vibrators. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づきセンサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定装置および圧力測定方法に関する。   The present invention relates to a pressure measuring device and a pressure measuring method for measuring pressure by capturing deformation of a sensor chip based on a resonance frequency of a vibrator on the sensor chip.

プラントに設定される差圧伝送器あるいは圧力伝送器として、振動式圧力センサを用いた圧力測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。   As a differential pressure transmitter or a pressure transmitter set in a plant, a pressure measuring device using a vibration pressure sensor is known (see, for example, Patent Document 1).

図４（ａ）は、圧力測定装置に用いられるセンサチップの構成を示す断面図である。センサチップとして機能するシリコン基板１０の表面１１には、第１の振動子１２１と、第２の振動子１２２と、が設けられている。   FIG. 4A is a cross-sectional view showing a configuration of a sensor chip used in the pressure measuring device. A first vibrator 121 and a second vibrator 122 are provided on the surface 11 of the silicon substrate 10 that functions as a sensor chip.

図４（ｂ）は、圧力測定装置の測定系を示すブロック図である。第１の振動子１２１の出力には増幅回路１３１が接続され、増幅回路１３１からの正帰還路１３１ａを設けることで、第１の振動子１２１は所定の共振周波数で自励発振を継続する。その共振周波数はカウンタ１４１で測定され、算出部１０６に与えられる。同様に、第２の振動子１２２の出力には増幅回路１３２が接続され、増幅回路１３２からの正帰還路１３２ａを設けることで、第１の振動子１２２は所定の共振周波数で自励発振を継続する。その共振周波数はカウンタ１４２で測定され、算出部１０６に与えられる。   FIG. 4B is a block diagram showing a measurement system of the pressure measuring device. An amplifier circuit 131 is connected to the output of the first vibrator 121. By providing a positive feedback path 131a from the amplifier circuit 131, the first vibrator 121 continues self-oscillation at a predetermined resonance frequency. The resonance frequency is measured by the counter 141 and given to the calculation unit 106. Similarly, an amplifier circuit 132 is connected to the output of the second vibrator 122, and by providing a positive feedback path 132a from the amplifier circuit 132, the first vibrator 122 self-oscillates at a predetermined resonance frequency. continue. The resonance frequency is measured by the counter 142 and given to the calculation unit 106.

演算部１０６は２つの共振周波数に基づいてシリコン基板１０の変形量、すなわち圧力を算出する。   The computing unit 106 calculates the deformation amount of the silicon substrate 10, that is, the pressure, based on the two resonance frequencies.

図４（ｃ）は、シリコン基板１０の変形量と、第１の振動子１２１および第２の振動子１２２の共振周波数との関係を示す図である。各振動子の共振周波数は、シリコン基板１０の変形量の増加に従って、増加または減少する。   FIG. 4C is a diagram showing the relationship between the deformation amount of the silicon substrate 10 and the resonance frequencies of the first vibrator 121 and the second vibrator 122. The resonance frequency of each vibrator increases or decreases as the deformation amount of the silicon substrate 10 increases.

シリコン基板１０の変形量は、シリコン基板１０で仕切られた領域間の圧力差、すなわち、圧力ＰHおよび圧力ＰLの差（図４（ａ）参照）に予め対応付けられている。また、圧力差（圧力ＰH−圧力ＰL）は予め、２つの振動子の共振周波数ｆ１，ｆ２の関数Ｆ（ｆ１，ｆ２）で定義されている。すなわち、
圧力ＰH−圧力ＰL
＝Ｆ（ｆ１，ｆ２）
である。演算部１０６は、関数Ｆを用いて、圧力ＰH−圧力ＰLを算出する。
特公平７−１０４２１７号公報 Deformation of the silicon substrate 10, the pressure difference between the partitioned regions in the silicon substrate 10, i.e., previously associated with the difference in pressure P H and the pressure P L (see Figure 4 (a)). Further, the pressure difference (pressure P H −pressure P L ) is defined in advance by a function F (f1, f2) of the resonance frequencies f1, f2 of the two vibrators. That is,
Pressure P H -Pressure P L
= F (f1, f2)
It is. The calculation unit 106 calculates pressure P H -pressure P L using the function F.
Japanese Examined Patent Publication No. 7-104217

しかし、上記圧力測定装置では、電気的なノイズを印加すると、そのノイズの影響により振動子の共振周波数がずれる場合がある。このように、ずれが生じた周波数を用いて差圧や圧力を算出すると、測定値に誤差が生じるという問題がある。   However, in the pressure measuring device, when electrical noise is applied, the resonance frequency of the vibrator may shift due to the influence of the noise. Thus, if the differential pressure or pressure is calculated using the frequency at which the deviation has occurred, there is a problem that an error occurs in the measured value.

本発明の目的は、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる圧力測定装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pressure measuring device that can eliminate an error in a measured value caused by noise.

本発明の圧力測定装置は、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定装置において、前記センサチップ上に配置される第１の振動子対と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子対と、ノイズの影響により前記第１の振動子対または前記第２の振動子対を構成する振動子の共振周波数が変動したことを検出する検出手段と、前記検出手段によりノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
この圧力測定装置によれば、ノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択し、選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。 The pressure measuring device according to the present invention is a pressure measuring device that measures pressure by capturing deformation of the sensor chip based on a resonance frequency of the vibrator on the sensor chip, and the first vibrator disposed on the sensor chip. The resonance frequency of the pair, the second vibrator pair disposed on the sensor chip, and the vibrator constituting the first vibrator pair or the second vibrator pair are fluctuated due to noise. Based on the resonance frequency of the vibrators constituting the vibrator pair selected by the selection means, the selection means for selecting the vibrator pair for which the influence of noise was not detected by the detection means, Calculating means for calculating a deformation amount of the sensor chip.
According to this pressure measuring device, the transducer pair in which the influence of noise is not detected is selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the transducer constituting the selected transducer pair. It is possible to eliminate errors in measurement values caused by noise.

本発明の圧力測定装置は、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定装置において、前記センサチップ上に配置される第１の振動子と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子と、前記センサチップ上に配置される第３の振動子と、ノイズの影響により前記第１の振動子、前記第２の振動子または前記第３の振動子の共振周波数が変動したことを検出する検出手段と、前記検出手段によりノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された２つの振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
この圧力測定装置によれば、ノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択し、選択された２つの振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。 The pressure measuring device according to the present invention is a pressure measuring device that measures pressure by capturing deformation of the sensor chip based on a resonance frequency of the vibrator on the sensor chip, and the first vibrator disposed on the sensor chip. A second vibrator disposed on the sensor chip, a third vibrator disposed on the sensor chip, and the first vibrator, the second vibrator, or the Detection means for detecting that the resonance frequency of the third vibrator has fluctuated, selection means for selecting two vibrators for which the influence of noise has not been detected by the detection means, and selection by the selection means And calculating means for calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequency of the two vibrators.
According to this pressure measuring device, two transducers in which the influence of noise has not been detected are selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the two selected transducers. The error of the measured value can be eliminated.

すべての前記振動子の共振周波数は、同時に同一周波数とならないようにすることができる。   The resonance frequencies of all the vibrators can be made not to be the same at the same time.

本発明の圧力測定方法は、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定方法において、前記センサチップ上に配置される第１の振動子対と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子対と、用い、ノイズの影響により前記第１の振動子対または前記第２の振動子対を構成する振動子の共振周波数が変動したことを検出するステップと、前記検出するステップによりノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択するステップと、前記選択するステップ手段により選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出するステップと、を備えることを特徴とする。
この圧力測定方法によれば、ノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択し、選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。 The pressure measuring method of the present invention is a pressure measuring method for measuring pressure by capturing deformation of the sensor chip based on a resonance frequency of the vibrator on the sensor chip, and the first vibrator disposed on the sensor chip. The pair and the second vibrator pair disposed on the sensor chip are used, and the resonance frequency of the vibrator constituting the first vibrator pair or the second vibrator pair varies due to the influence of noise. A step of selecting the transducer pair for which the influence of noise has not been detected by the detecting step, and a resonance frequency of the transducer constituting the transducer pair selected by the selecting step means And calculating a deformation amount of the sensor chip based on the above.
According to this pressure measurement method, the transducer pair in which the influence of noise is not detected is selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the transducer constituting the selected transducer pair. It is possible to eliminate errors in measurement values caused by noise.

本発明の圧力測定方法は、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定方法において、前記センサチップ上に配置される第１の振動子と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子と、前記センサチップ上に配置される第３の振動子と、を用い、ノイズの影響により前記第１の振動子、前記第２の振動子または前記第３の振動子の共振周波数が変動したことを検出するステップと、前記検出するステップによりノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択するステップと、前記選択するステップにより選択された２つの振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出するステップと、を備えることを特徴とする。
この圧力測定装置によれば、ノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択し、選択された２つの振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。 The pressure measuring method of the present invention is a pressure measuring method for measuring pressure by capturing deformation of the sensor chip based on a resonance frequency of the vibrator on the sensor chip, and the first vibrator disposed on the sensor chip. And the second vibrator arranged on the sensor chip and the third vibrator arranged on the sensor chip, and the first vibrator, the second vibrator due to the influence of noise A step of detecting that the resonance frequency of the vibrator or the third vibrator has fluctuated, a step of selecting two vibrators in which the influence of noise is not detected by the step of detecting, and a step of selecting Calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequencies of the two selected vibrators.
According to this pressure measuring device, two transducers in which the influence of noise has not been detected are selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the two selected transducers. The error of the measured value can be eliminated.

すべての前記振動子の共振周波数は、同時に同一周波数とならないようにすることができる。   The resonance frequencies of all the vibrators can be made not to be the same at the same time.

本発明の圧力測定装置によれば、ノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択し、選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。   According to the pressure measurement device of the present invention, a transducer pair in which the influence of noise is not detected is selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the transducer constituting the selected transducer pair. Therefore, it is possible to eliminate an error in measurement values caused by noise.

本発明の圧力測定装置によれば、ノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択し、選択された２つの振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。   According to the pressure measuring device of the present invention, two transducers in which the influence of noise is not detected are selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the two selected transducers. It is possible to eliminate measurement error caused by.

本発明の圧力測定方法によれば、ノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択し、選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。   According to the pressure measurement method of the present invention, a transducer pair in which the influence of noise is not detected is selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the transducer constituting the selected transducer pair. Therefore, it is possible to eliminate an error in measurement values caused by noise.

本発明の圧力測定方法によれば、ノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択し、選択された２つの振動子の共振周波数に基づいてセンサチップの変形量を算出するので、ノイズに起因する測定値の誤差を排除できる。   According to the pressure measurement method of the present invention, two transducers in which the influence of noise is not detected are selected, and the deformation amount of the sensor chip is calculated based on the resonance frequency of the two selected transducers. It is possible to eliminate measurement error caused by.

以下、図１〜図３を参照して、本発明による圧力測定装置の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a pressure measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本実施形態の圧力測定装置に用いられるセンサチップの構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。   1A and 1B are diagrams showing a configuration of a sensor chip used in the pressure measuring device of the present embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line Ib-Ib in FIG. FIG.

図１に示すように、センサチップとして機能するシリコン基板１０の表面１１には、第１の振動子２１と、第２の振動子２２と、第３の振動子２３と、が設けられている。   As shown in FIG. 1, a first vibrator 21, a second vibrator 22, and a third vibrator 23 are provided on the surface 11 of the silicon substrate 10 that functions as a sensor chip. .

図２は、本実施形態の圧力測定装置の測定系を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a measurement system of the pressure measurement device of the present embodiment.

図２に示すように、第１の振動子２１の出力には増幅回路３１が接続され、増幅回路３１からの正帰還路３１ａを設けることで、第１の振動子２１は所定の共振周波数で自励発振を継続する。その共振周波数はカウンタ４１で測定され、検出手段および選択手段を構成する選択部５に与えられる。   As shown in FIG. 2, an amplifier circuit 31 is connected to the output of the first vibrator 21, and by providing a positive feedback path 31 a from the amplifier circuit 31, the first vibrator 21 has a predetermined resonance frequency. Continue self-oscillation. The resonance frequency is measured by the counter 41 and given to the selection unit 5 constituting the detection means and the selection means.

第２の振動子２２の出力には増幅回路３２が接続され、増幅回路３２からの正帰還路３２ａを設けることで、第２の振動子２２は所定の共振周波数で自励発振を継続する。その共振周波数はカウンタ４２で測定され、選択部５に与えられる。   An amplifier circuit 32 is connected to the output of the second vibrator 22, and a positive feedback path 32a from the amplifier circuit 32 is provided, so that the second vibrator 22 continues self-oscillation at a predetermined resonance frequency. The resonance frequency is measured by the counter 42 and given to the selection unit 5.

第３の振動子２３の出力には増幅回路３３が接続され、増幅回路３３からの正帰還路３３ａを設けることで、第３の振動子２３は所定の共振周波数で自励発振を継続する。その共振周波数はカウンタ４３で測定され、選択部５に与えられる。   An amplifier circuit 33 is connected to the output of the third vibrator 23, and by providing a positive feedback path 33a from the amplifier circuit 33, the third vibrator 23 continues self-oscillation at a predetermined resonance frequency. The resonance frequency is measured by the counter 43 and given to the selection unit 5.

選択部５は、第１の振動子２１、第２の振動子２２および第３の振動子２３から２つの振動子を選択し、それらの共振周波数を演算部６に与える。   The selection unit 5 selects two transducers from the first transducer 21, the second transducer 22, and the third transducer 23, and gives their resonance frequencies to the calculation unit 6.

演算部６は選択部５から与えられた共振周波数に基づいてシリコン基板１０の変形量、すなわち圧力を算出する。演算部６は算出手段を構成する。   The calculation unit 6 calculates the deformation amount of the silicon substrate 10, that is, the pressure based on the resonance frequency given from the selection unit 5. The calculation unit 6 constitutes a calculation means.

図３は、シリコン基板１０の変形量と、第１の振動子２１、第２の振動子２２および第３の振動子２３の共振周波数との関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the deformation amount of the silicon substrate 10 and the resonance frequencies of the first vibrator 21, the second vibrator 22, and the third vibrator 23.

図３に示すように、各振動子の共振周波数は、シリコン基板１０の変形量の増加に従って、増加または減少する。しかし、第１の振動子２１、第２の振動子２２および第３の振動子２３の共振周波数は同時に同一周波数をとることはない。   As shown in FIG. 3, the resonance frequency of each vibrator increases or decreases as the deformation amount of the silicon substrate 10 increases. However, the resonance frequencies of the first vibrator 21, the second vibrator 22, and the third vibrator 23 do not take the same frequency at the same time.

次に、圧力測定の手順について説明する。   Next, the pressure measurement procedure will be described.

まず、選択部５はカウンタ４１、カウンタ４２およびカウンタ４３から与えられた共振周波数に基づき、電気的なノイズの影響を受けていない振動子を２つ選択する。振動子の選択に際しては、カウンタ４１、カウンタ４２またはカウンタ４３から得られる共振周波数の変動が一定値以下の振動子を選択する。通常、ノイズの影響を受ける場合には、カウンタで測定される周波数が急激に変動する。このため、一定値以上の変動が検出された場合には、ノイズの影響を受けているものと判断する。例えば、カウンタ４１、カウンタ４２またはカウンタ４３で２回にわたりサンプリングされた周波数の差が一定値以下の振動子を選択することで、ノイズの影響を排除できる。   First, the selection unit 5 selects two vibrators that are not affected by electrical noise based on the resonance frequencies given from the counter 41, the counter 42, and the counter 43. When selecting a vibrator, a vibrator whose resonance frequency fluctuation obtained from the counter 41, the counter 42 or the counter 43 is a predetermined value or less is selected. Usually, when affected by noise, the frequency measured by the counter fluctuates rapidly. For this reason, when the fluctuation | variation beyond a fixed value is detected, it judges that it is influenced by the noise. For example, the influence of noise can be eliminated by selecting a transducer whose frequency difference sampled twice by the counter 41, the counter 42, or the counter 43 is a predetermined value or less.

上記のように、第１の振動子２１、第２の振動子２２および第３の振動子２３の共振周波数は同時に同一周波数をとることはないため、２つ以上の振動子が同時にノイズの同一周波数成分の影響を受けることがない。したがって、２つ以上の振動子が同時にノイズの影響を受け、圧力測定ができなくなる可能性を小さくすることができる。   As described above, the resonance frequencies of the first vibrator 21, the second vibrator 22, and the third vibrator 23 do not take the same frequency at the same time, so two or more vibrators have the same noise at the same time. It is not affected by frequency components. Therefore, it is possible to reduce the possibility that two or more vibrators are simultaneously affected by noise and pressure measurement cannot be performed.

次に、演算部６は、選択部５で選択された２つの振動子の共振周波数に基づいて、シリコン基板１０の変形量を算出する。   Next, the calculation unit 6 calculates the deformation amount of the silicon substrate 10 based on the resonance frequencies of the two vibrators selected by the selection unit 5.

シリコン基板１０の変形量は、シリコン基板１０で仕切られた領域間の圧力差、すなわち、圧力ＰHおよび圧力ＰLの差（図１（ｂ）参照）に予め対応付けられている。また、圧力差（圧力ＰH−圧力ＰL）は予め、２つの振動子の共振周波数の関数として定義されている。 Deformation of the silicon substrate 10, the pressure difference between the partitioned regions in the silicon substrate 10, i.e., previously associated with the difference in pressure P H and the pressure P L (see Figure 1 (b)). The pressure difference (pressure P H −pressure P L ) is defined in advance as a function of the resonance frequency of the two vibrators.

すなわち、第１の振動子２１の共振周波数をｆ１、第２の振動子２２の共振周波数をｆ２、第３の振動子２３の共振周波数をｆ３、とし、振動子の組み合わせに応じた関数を、Ｆａ、Ｆｂ、およびＦｃとすると、
圧力ＰH−圧力ＰL
＝Ｆａ（ｆ１，ｆ２）
＝Ｆｂ（ｆ１，ｆ３）
＝Ｆｃ（ｆ２，ｆ３）
である。 That is, the resonance frequency of the first vibrator 21 is f1, the resonance frequency of the second vibrator 22 is f2, the resonance frequency of the third vibrator 23 is f3, and a function corresponding to the combination of the vibrators, Let Fa, Fb, and Fc be
Pressure P H -Pressure P L
= Fa (f1, f2)
= Fb (f1, f3)
= Fc (f2, f3)
It is.

演算部６は、選択された振動子に応じ、関数Ｆａ、Ｆｂ、またはＦｃのいずれかを用いて、圧力ＰH−圧力ＰLを算出する。例えば、第１の振動子２１および第２の振動子２２が選択されれば、関数Ｆａを用いて圧力差を算出する。第１の振動子２１および第３の振動子２３が選択されれば、関数Ｆｂを用いて圧力差を算出する。同様に、第２の振動子２２および第３の振動子２３が選択されれば、関数Ｆｃを用いて圧力差を算出する。このように、どの組み合わせで振動子が選択されても、圧力差を算出することができる。 The calculation unit 6 calculates pressure P H -pressure P L using one of the functions Fa, Fb, or Fc according to the selected transducer. For example, if the first vibrator 21 and the second vibrator 22 are selected, the pressure difference is calculated using the function Fa. When the first vibrator 21 and the third vibrator 23 are selected, the pressure difference is calculated using the function Fb. Similarly, when the second vibrator 22 and the third vibrator 23 are selected, the pressure difference is calculated using the function Fc. In this way, the pressure difference can be calculated regardless of the combination of transducers selected.

以上のように、本実施形態の圧力測定装置によれば、３つの振動子をセンサチップに配置し、３つの振動子から得られる３つの共振周波数のうち、ノイズの影響を受けない２つの周波数を選択し、これら選択された周波数に基づいて圧力差を算出している。このため、ノイズによって１つの振動子が影響を受けても、残りの振動子から得られる発振周波数によって、常に正確な圧力差を算出することができる。なお、４つ以上の振動子をセンサチップに配置してもよい。   As described above, according to the pressure measuring apparatus of the present embodiment, three vibrators are arranged on the sensor chip, and two frequencies that are not affected by noise among the three resonance frequencies obtained from the three vibrators. And the pressure difference is calculated based on these selected frequencies. For this reason, even if one vibrator is affected by noise, an accurate pressure difference can always be calculated from the oscillation frequency obtained from the remaining vibrators. Four or more vibrators may be arranged on the sensor chip.

振動子を選択する際のアルゴリズムは自由に設定できる。例えば、通常時に使用する２つの振動子を予め定めておき、いずれかの振動子がノイズの影響を受けた場合には、その振動子に代えて予備の振動子から得られる周波数を用いることもできる。   The algorithm for selecting an oscillator can be set freely. For example, two vibrators to be used in normal operation are determined in advance, and when any vibrator is affected by noise, a frequency obtained from a spare vibrator may be used instead of the vibrator. it can.

また、ノイズの影響を検出するに際して、個々の振動子の共振周波数の変動を捉える代りに、最終的に算出される圧力の変動を捉えてもよい。例えば、複数の振動子の組み合わせによる圧力算出を並行して実行し、短期間での圧力の変動が一定値以上の算出結果が得られる場合に、ノイズの影響と判断することもできる。この場合、複数の算出結果のうち、一定値以上の変動がない算出結果を正しいものとして採用すればよい。   Further, when detecting the influence of noise, instead of capturing the fluctuation of the resonance frequency of each vibrator, the fluctuation of the finally calculated pressure may be captured. For example, when the pressure calculation using a combination of a plurality of vibrators is executed in parallel and a calculation result in which the pressure fluctuation in a short period exceeds a certain value is obtained, it can be determined that the influence of noise. In this case, among the plurality of calculation results, a calculation result that does not vary more than a certain value may be adopted as a correct one.

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、差圧伝送器、圧力伝送器に限定されることなく、センサチップ上の振動子の共振周波数に基づきセンサチップの変形を捉えることで圧力を測定する場合に、広く適用することができる。   The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention is not limited to a differential pressure transmitter or a pressure transmitter, and can be widely applied when measuring pressure by capturing deformation of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator on the sensor chip. it can.

一実施形態の圧力測定装置に用いられるセンサチップの構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図。It is a figure which shows the structure of the sensor chip used for the pressure measuring apparatus of one Embodiment, (a) is a top view, (b) is the Ib-Ib sectional view taken on the line of (a). 圧力測定装置の測定系を示すブロック図。The block diagram which shows the measurement system of a pressure measuring device. シリコン基板の変形量と振動子の共振周波数との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the deformation amount of a silicon substrate, and the resonant frequency of a vibrator | oscillator. 従来の装置を示す図であり、（ａ）はセンサチップの構成を示す断面図、（ｂ）は測定系を示すブロック図、（ｃ）はシリコン基板の変形量と振動子の共振周波数との関係を示す図。It is a figure which shows the conventional apparatus, (a) is sectional drawing which shows the structure of a sensor chip, (b) is a block diagram which shows a measurement system, (c) is a deformation | transformation amount of a silicon substrate, and the resonant frequency of a vibrator | oscillator. The figure which shows a relationship.

符号の説明Explanation of symbols

５ 選択部（検出手段、選択手段）
６ 演算部（算出手段）
２１ 第１の振動子
２２ 第２の振動子
２３ 第３の振動子 5 Selection unit (detection means, selection means)
6. Calculation unit (calculation means)
21 First vibrator 22 Second vibrator 23 Third vibrator

Claims (6)

センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定装置において、
前記センサチップ上に配置される第１の振動子対と、
前記センサチップ上に配置される第２の振動子対と、
ノイズの影響により前記第１の振動子対または前記第２の振動子対を構成する振動子の共振周波数が変動したことを検出する検出手段と、
前記検出手段によりノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする圧力測定装置。 In a pressure measurement device that measures pressure by capturing deformation of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator on the sensor chip,
A first vibrator pair disposed on the sensor chip;
A second vibrator pair disposed on the sensor chip;
Detection means for detecting that the resonance frequency of the vibrator constituting the first vibrator pair or the second vibrator pair has fluctuated due to the influence of noise;
Selection means for selecting a transducer pair for which the influence of noise was not detected by the detection means;
Calculating means for calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator constituting the vibrator pair selected by the selecting means;
A pressure measuring device comprising: センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定装置において、
前記センサチップ上に配置される第１の振動子と、
前記センサチップ上に配置される第２の振動子と、
前記センサチップ上に配置される第３の振動子と、
ノイズの影響により前記第１の振動子、前記第２の振動子または前記第３の振動子の共振周波数が変動したことを検出する検出手段と、
前記検出手段によりノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された２つの振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする圧力測定装置。 In a pressure measurement device that measures pressure by capturing deformation of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator on the sensor chip,
A first vibrator disposed on the sensor chip;
A second vibrator disposed on the sensor chip;
A third vibrator disposed on the sensor chip;
Detection means for detecting that the resonance frequency of the first vibrator, the second vibrator, or the third vibrator has changed due to the influence of noise;
Selection means for selecting two vibrators for which the influence of noise was not detected by the detection means;
Calculation means for calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequency of the two vibrators selected by the selection means;
A pressure measuring device comprising: すべての前記振動子の共振周波数は、同時に同一周波数とならないことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力測定装置。 The pressure measuring device according to claim 1 or 2, wherein the resonance frequencies of all the vibrators do not become the same frequency at the same time. センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定方法において、
前記センサチップ上に配置される第１の振動子対と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子対と、用い、ノイズの影響により前記第１の振動子対または前記第２の振動子対を構成する振動子の共振周波数が変動したことを検出するステップと、
前記検出するステップによりノイズの影響が検出されなかった振動子対を選択するステップと、
前記選択するステップ手段により選択された振動子対を構成する振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする圧力測定方法。 In a pressure measurement method for measuring pressure by capturing deformation of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator on the sensor chip,
A first vibrator pair arranged on the sensor chip and a second vibrator pair arranged on the sensor chip are used, and the first vibrator pair or the second vibrator pair is affected by noise. Detecting that the resonance frequency of the vibrators constituting the vibrator pair has fluctuated;
Selecting a transducer pair for which the influence of noise was not detected by the detecting step;
Calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator constituting the vibrator pair selected by the selecting means;
A pressure measurement method comprising: センサチップ上の振動子の共振周波数に基づき前記センサチップの変形を捉えることで圧力を測定する圧力測定方法において、
前記センサチップ上に配置される第１の振動子と、前記センサチップ上に配置される第２の振動子と、前記センサチップ上に配置される第３の振動子と、を用い、
ノイズの影響により前記第１の振動子、前記第２の振動子または前記第３の振動子の共振周波数が変動したことを検出するステップと、
前記検出するステップによりノイズの影響が検出されなかった２つの振動子を選択するステップと、
前記選択するステップにより選択された２つの振動子の共振周波数に基づいて前記センサチップの変形量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする圧力測定方法。 In a pressure measurement method for measuring pressure by capturing deformation of the sensor chip based on the resonance frequency of the vibrator on the sensor chip,
Using a first vibrator disposed on the sensor chip, a second vibrator disposed on the sensor chip, and a third vibrator disposed on the sensor chip,
Detecting that the resonance frequency of the first vibrator, the second vibrator, or the third vibrator has fluctuated due to the influence of noise;
Selecting two transducers in which the influence of noise was not detected by the detecting step;
Calculating the deformation amount of the sensor chip based on the resonance frequency of the two vibrators selected in the selecting step;
A pressure measurement method comprising: すべての前記振動子の共振周波数は、同時に同一周波数とならないことを特徴とする請求項４または５に記載の圧力測定方法。 6. The pressure measuring method according to claim 4, wherein the resonance frequencies of all the vibrators do not become the same frequency at the same time.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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