JP2010019629A - 圧力センサ及び圧力センサユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒状に形成され軸線方向の基端側に圧力ポートが連結された円筒振動子と、前記円筒振動子の外面に周方向に間隔を開け配置された圧電素子5A,5B,6A,6Bの2つの対と、前記圧電素子5A,5B,6A,6Bの2つの対のうち一対を入力に電気的に接続し他の対を出力に電気的に接続した増幅器と、を備えた圧力センサであって、前記一対の圧電素子5A,6Aの電極11が、前記他の対の圧電素子5B,6Bの電極11よりも小さく形成されることを特徴とする。
【選択図】図5
Description
また、図13に示すように、圧力センサ100の圧電素子105A,105B,106A,106Bは、夫々が略円板状に形成されており、圧電体を間に挟んで一対の電極が積層された構成とされ、互いに同一の形状を有している。
また、1つの圧力ポートに対して複数の圧力センサ100が設けられた圧力センサユニットが知られている。
すなわち、圧力センサ100の前記一対の圧電素子105A,106Aに対し、圧力ポートに連結された他の圧力センサの固有振動周波数が干渉して、円筒振動子102の振動の周波数が変動してしまうことがあった。この周波数の変動幅は、例えば±0.5Hzにも及ぶため、圧力センサ100の測定精度が低減してしまうという問題があった。
すなわち本発明は、円筒状に形成され軸線方向の基端側に圧力ポートが連結された円筒振動子と、前記円筒振動子の外面に周方向に間隔を開け配置された圧電素子の2つの対と、前記圧電素子の2つの対のうち一対を入力に電気的に接続し他の対を出力に電気的に接続した増幅器と、を備えた圧力センサであって、前記一対の圧電素子の電極が、前記他の対の圧電素子の電極よりも小さく形成されることを特徴とする。
本発明に係る圧力センサによれば、圧力センサの一対の圧電素子が、圧力ポートに設けられた他の圧力センサから固有振動周波数の干渉を受けることが確実に防止され、測定精度が向上する。
本発明に係る圧力センサユニットによれば、圧力センサの測定精度が向上して、種々様々な要望、用途に対応することができる。
また、本発明に係る圧力センサユニットによれば、圧力センサの測定精度が向上して、種々様々な要望、用途に対応することができる。
このように圧力センサ1は全体として略円筒状に形成されており、外形寸法が例えば直径φ16mm程度、軸線C方向の高さ20〜30mm程度に設定される。
また、図2に示す円筒振動子2の形状は、該円筒振動子2が周方向に4次振動モードで振動している状態を示している。
また、圧力ポート8の受入口8aには、例えば圧縮機が接続されており、20atm(2.03MPa)程度のエアの圧力Pが該圧力ポート8に供給される。
まず、圧力計測装置の電源を入れ、圧力センサ1の円筒振動子2を自励発振させ固有振動数で振動させる。この状態で、圧力センサ1の円筒振動子2に供給されるエアの圧力Pが変化すると、圧力Pの変化に比例して円筒振動子2の固有振動数が変化する。圧力計測装置では、圧力センサ1の円筒振動子2の固有振動数の変化を用いて、圧力Pを計測する。また、円筒振動子2の固有振動周波数は、例えば40kHz程度とされる。
図7に示すように、従来の圧力センサ100の円筒振動子2の振動の周波数の変動幅の範囲は±0.5Hz程度にも及ぶことがわかった。
従って、圧力センサ1の測定精度が向上する。
また、このような圧力センサ1を複数用いた圧力センサユニット10によれば、各圧力センサ1の測定精度が向上して、種々様々な要望、用途に対応することができる。
図8は本発明の第2の実施形態に係る圧力センサを示す概略側面図、図9は本発明の第2の実施形態に係る圧力センサの周波数の変動幅を説明するグラフ、図10は従来の圧力センサを示す概略側面図、図11は従来の圧力センサの周波数の変動幅を説明するグラフである。
尚、前述の第1の実施形態の圧力センサ1と同一部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、図3に示すように、本実施形態の圧力センサユニット30は、2つの圧力センサ21を備えており、これら圧力センサ21が圧力ポート8を挟んで対向配置された構成とされている。
図11の折れ線グラフは、従来の圧力センサユニットの圧力センサ100における円筒振動子102の振動の周波数の変動幅の経時的な変化の様子を示しており、図11に示すように、従来の圧力センサ100の円筒振動子2の振動の周波数の変動幅の範囲は±0.5Hz程度にも及ぶことがわかった。
例えば、本実施形態では、圧力Pを測定する被測定物としてエアを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、それ以外の気体や液体等であっても構わない。
また、圧電素子5A,5B,6A,6Bの夫々の電極(+)11が複数の分割体11aからなることとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば圧電素子の2つの対のうち、一対の圧電素子5A,6Aの夫々の電極(+)11のみが複数に分割されて形成されていることとしても構わない。
2 円筒振動子
5A,6A,25A,26A 増幅器の入力に接続される圧電素子
5B,6B,25B,26B 増幅器の出力に接続される圧電素子
7 増幅器
8 圧力ポート
10,30 圧力センサユニット
11 電極
11a 電極の分割体
C 円筒振動子の軸線
T 圧電素子配置領域
Claims (6)
- 円筒状に形成され軸線方向の基端側に圧力ポートが連結された円筒振動子と、前記円筒振動子の外面に周方向に間隔を開け配置された圧電素子の2つの対と、前記圧電素子の2つの対のうち一対を入力に電気的に接続し他の対を出力に電気的に接続した増幅器と、を備えた圧力センサであって、
前記一対の圧電素子の電極が、前記他の対の圧電素子の電極よりも小さく形成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1に記載の圧力センサであって、
前記一対の圧電素子の電極が、前記他の対の圧電素子の電極に対し前記軸線方向の先端側に偏倚して配されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1又は請求項2に記載の圧力センサであって、
前記一対の圧電素子の電極が、前記他の対の圧電素子の電極に対し1/2以下の大きさに形成されることを特徴とする圧力センサ。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記圧電素子の2つの対のうち、少なくとも前記一対の圧電素子の電極が、複数に分割されて形成されていることを特徴とする圧力センサ。 - 円筒状に形成され軸線方向の基端側に圧力ポートが連結された円筒振動子と、前記円筒振動子の外面に周方向に間隔を開け設定された圧電素子配置領域に配置される複数の圧電素子と、前記圧電素子に電気的に接続された増幅器と、を備えた圧力センサであって、
前記圧電素子が、前記圧電素子配置領域よりも小さく形成されるとともに、該圧電素子配置領域の前記軸線方向の先端側に偏倚して配置されることを特徴とする圧力センサ。 - 圧力ポートに複数の圧力センサを設けてなる圧力センサユニットであって、
前記圧力センサとして、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の圧力センサを用いたことを特徴とする圧力センサユニット。
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