JP2010210544A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧力センサーに係り、特に圧電振動素子を感圧素子として用いるとともにその駆動基板を内蔵した圧力センサーに関する。 The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a pressure sensor that uses a piezoelectric vibration element as a pressure-sensitive element and incorporates a driving substrate thereof.
従来から、水圧計、気圧計、差圧計などとして圧電振動素子を感圧素子として使用した圧力センサーが知られている。前記圧電振動素子は、例えば、板状の圧電基板上に電極パターンが形成され、力の検出方向に検出軸を設定しており、前記検出軸の方向に圧力が加わると、前記圧電振動子の共振周波数が変化し、前記共振周波数の変化から圧力を検出する。 Conventionally, a pressure sensor using a piezoelectric vibration element as a pressure-sensitive element is known as a water pressure gauge, a barometer, a differential pressure gauge, or the like. In the piezoelectric vibration element, for example, an electrode pattern is formed on a plate-shaped piezoelectric substrate, and a detection axis is set in the force detection direction. When pressure is applied in the direction of the detection axis, The resonance frequency changes, and the pressure is detected from the change in the resonance frequency.
このような圧力センサーとして、特許文献1、2に開示されたものが知られている。これは、センサーハウジング内に一直線上に2つのベローズを配列して間に台座を挟み込み、それぞれのベローズに導入される圧力の差に起因する圧力変動をベローズの伸縮方向に沿った台座の挙動で検出しようとするものである。このため、第1のベローズの一端と第2のベローズの一端との間に振動子接着用台座を挟み込み、第2のベローズの外周側にて、前記台座と第2のベローズの他端側のハウジング壁面とに感圧素子の両端の各々を固定する。そして、第2のベローズを間に挟む線対称位置に補強板を配置し、当該補強板の両端の各々を前記台座と前記ハウジング壁面とに固定してなる構造を採用している。更に、センサーハウジング内壁に、ベローズとの間の隙間を利用して、当該ベローズと平行に、圧電振動素子上の電極パターンと導通した発振回路基板を取り付けている。 As such pressure sensors, those disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known. This is because the two bellows are arranged in a straight line in the sensor housing and the pedestal is sandwiched between them, and the pressure fluctuation caused by the difference in pressure introduced to each bellows is caused by the behavior of the pedestal along the expansion and contraction direction of the bellows. It is something to be detected. For this reason, the vibrator bonding pedestal is sandwiched between one end of the first bellows and one end of the second bellows, and on the outer peripheral side of the second bellows, on the other end side of the pedestal and the second bellows. Each of both ends of the pressure sensitive element is fixed to the housing wall surface. And the structure which arrange | positions a reinforcement board in the line symmetrical position which pinches | interposes a 2nd bellows, and fixes each of the both ends of the said reinforcement board to the said base and the said housing wall surface is employ | adopted. Furthermore, an oscillation circuit board that is electrically connected to the electrode pattern on the piezoelectric vibration element is attached to the inner wall of the sensor housing in parallel with the bellows using a gap between the sensor housing and the bellows.
このような圧力センサーによれば、第1ベローズ内に導入された圧力(例えば大気圧)と、第2ベローズ内に導入された圧力(例えば検出対象液の液圧)との差に起因して、ベローズ間の台座がベローズ伸縮方向に動き、この挙動に応じて圧電振動素子に引張力あるいは圧縮力が作用する。発振回路により圧電振動素子に生じている共振周波数は、前記圧力差に起因して変化するので、この変化を検出することにより圧力を検出することができるようになっている。 According to such a pressure sensor, due to the difference between the pressure introduced into the first bellows (for example, atmospheric pressure) and the pressure introduced into the second bellows (for example, the liquid pressure of the detection target liquid). The base between the bellows moves in the bellows expansion / contraction direction, and a tensile force or a compression force acts on the piezoelectric vibration element according to this behavior. Since the resonance frequency generated in the piezoelectric vibrating element by the oscillation circuit changes due to the pressure difference, the pressure can be detected by detecting this change.
ところで、上記従来の圧力センサーでは、感圧素子を駆動させるための発振回路基板は、センサーハウジングとベローズとの間の隙間を利用して、センサーハウジング内壁面にベローズと平行に取り付けられているため、ハウジング形状を矩形断面形状として内部に平坦面を確保しなければならず、この点で小型化、特に細径化することに限界があった。 By the way, in the conventional pressure sensor, the oscillation circuit board for driving the pressure-sensitive element is attached to the inner wall surface of the sensor housing in parallel with the bellows using the gap between the sensor housing and the bellows. The housing must have a rectangular cross-sectional shape and a flat surface must be secured inside, and there has been a limit to miniaturization, particularly to reduce the diameter.
本発明は、上記従来の問題点に着目し、特に圧力センサーを細径化することを目的とする。また、地下水位などの測定のために地盤に細径管を挿入して内部に圧力センサーを収容させるような場合に好適な構造を持つ圧力センサーを提供することを目的とする。 The present invention pays attention to the above-mentioned conventional problems, and particularly aims at reducing the diameter of the pressure sensor. It is another object of the present invention to provide a pressure sensor having a structure suitable for a case where a small diameter pipe is inserted into the ground for measuring the groundwater level and the like and the pressure sensor is accommodated therein.
本発明は、上述の課題を少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]圧力入力口を有するハウジングと、このハウジングの前記圧力入力口を封止して外面を受圧面とするダイアフラムとを有し、前記ハウジング内には、前記ダイアフラムの受圧面の撓みに連動する力伝達手段と、この力伝達手段に一端を支持されるとともに他端を前記ハウジングに支持され検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と平行または同軸に設定した感圧素子とを内蔵してなり、前記ダイアフラムの前記受圧面と平行に発振回路基板を配置してなることを特徴とする圧力センサー。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following application examples.
[Application Example 1] A housing having a pressure input port and a diaphragm having the pressure input port of the housing sealed and having an outer surface as a pressure receiving surface, and bending of the pressure receiving surface of the diaphragm in the housing. And a pressure-sensitive element having one end supported by the force-transmitting means and the other end supported by the housing and having a detection shaft set parallel or coaxial with the pressure-receiving surface of the diaphragm. A pressure sensor comprising: an oscillation circuit board arranged in parallel with the pressure receiving surface of the diaphragm.
上記構成としたことにより、発振回路基板はダイアフラムと平行に配置されるので、ハウジングの内径はダイアフラムにより規制されるだけとなり、ハウジングの細径化を実現することができる。この結果、例えば、地下水圧検知のために掘削管の内部に圧力センサーを配置した検査を行うことに適用すると、掘削管の直径寸法を小さくすることができるので掘削工事のためのコストの低減化が図れるものとなる。 With the above configuration, since the oscillation circuit board is arranged in parallel with the diaphragm, the inner diameter of the housing is only restricted by the diaphragm, and the housing can be reduced in diameter. As a result, for example, when applied to an inspection in which a pressure sensor is arranged inside the excavation pipe for detecting groundwater pressure, the diameter dimension of the excavation pipe can be reduced, thereby reducing the cost for excavation work. Can be achieved.
[適用例2]一対の同芯配置された圧力入力口を有するハウジングと、このハウジングの前記圧力入力口を封止して外面を受圧面とする一対の同芯配置されたダイアフラムとを有し、前記ハウジング内には、前記ダイアフラムの受圧面同士を接続する力伝達手段と、この力伝達手段に一端を接続されるとともに他端を前記ハウジングに接続され検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と平行に設定した感圧素子とを内蔵してなり、前記ダイアフラムと平行に発振回路基板を配置してなることを特徴とする圧力センサー。
上記構成とすることにより、相対圧検出センサーとして細径ハウジングを持つ構造とすることができる。
Application Example 2 A housing having a pair of concentric pressure input ports and a pair of concentric diaphragms that seal the pressure input ports of the housing and have an outer surface as a pressure receiving surface In the housing, force transmitting means for connecting the pressure receiving surfaces of the diaphragms, one end connected to the force transmitting means and the other end connected to the housing, the detection shaft being parallel to the pressure receiving surface of the diaphragm. A pressure sensor comprising a pressure-sensitive element set in (1) and an oscillation circuit board disposed in parallel with the diaphragm.
With the above configuration, a structure having a small-diameter housing as a relative pressure detection sensor can be obtained.
[適用例3]圧力入力口を有するハウジングと、このハウジングの前記圧力入力口を封止して外面を受圧面とするダイアフラムとを有し、前記ハウジング内には、前記ダイアフラムの受圧面の撓みに連動する力伝達手段と、この力伝達手段に一端を接続されるとともに他端を前記ハウジングに接続され検出軸を前記ダイアフラムの受圧面と同軸に設定した感圧素子とを内蔵してなり、前記ダイアフラムの前記受圧面と平行に発振回路基板を配置してなることを特徴とする圧力センサー。
上記構成とすることで、絶対圧検出センサーとして細径ハウジングを持つ構造とすることができる。
Application Example 3 A housing having a pressure input port and a diaphragm having a pressure receiving surface sealed by sealing the pressure input port of the housing and bending of the pressure receiving surface of the diaphragm in the housing A force transmission means interlocking with the pressure transmission element, and a pressure sensitive element having one end connected to the force transmission means and the other end connected to the housing and having a detection shaft set coaxially with the pressure receiving surface of the diaphragm, An oscillation circuit board is arranged in parallel with the pressure receiving surface of the diaphragm.
With the above configuration, a structure having a thin housing as an absolute pressure detection sensor can be obtained.
[適用例4]前記発振回路基板は前記感圧素子を駆動する発振回路基板であることを特徴とする適用例1〜3のいずれか1に記載の圧力センサー。
これにより、駆動回路を有する圧力センサーとすることができる。
Application Example 4 The pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the oscillation circuit board is an oscillation circuit board that drives the pressure-sensitive element.
Thereby, it can be set as the pressure sensor which has a drive circuit.
[適用例5]前記発振回路基板は前記感圧素子の共振信号を駆動する発振回路基板と、前記圧電素子の温度補正用温度センサーを駆動する発振回路基板とからなり、これらを二層重ね構造として配置したことを特徴とする適用例1〜3のいずれか1に記載の圧力センサー。
上記構成とすることにより、発振回路を圧電素子駆動用と温度センサー駆動用と別にすることができ、出力パワーを大きくすることができる。
Application Example 5 The oscillation circuit board includes an oscillation circuit board that drives a resonance signal of the pressure-sensitive element and an oscillation circuit board that drives a temperature sensor for temperature correction of the piezoelectric element. The pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the pressure sensor is arranged as follows.
With the above configuration, the oscillation circuit can be separated for driving the piezoelectric element and for driving the temperature sensor, and the output power can be increased.
[適用例6]前記発振回路基板は前記感圧素子の共振信号を駆動する発振回路と、前記圧電素子の温度補正用温度センサーを駆動する発振回路とを一体に形成した単層基板であることを特徴とする適用例1〜3のいずれか1に記載の圧力センサー。
上記構成とすることにより、発振回路基板に圧力センサー駆動用と温度センサー駆動用の回路が単一基板に実装されるので、低背化に有利な構造となる。
Application Example 6 The oscillation circuit substrate is a single-layer substrate in which an oscillation circuit that drives a resonance signal of the pressure-sensitive element and an oscillation circuit that drives a temperature correction temperature sensor of the piezoelectric element are integrally formed. The pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein:
By adopting the above configuration, the pressure sensor driving circuit and the temperature sensor driving circuit are mounted on the single circuit board on the oscillation circuit board, so that the structure is advantageous in reducing the height.
[適用例7]前記感圧素子の感圧部が、少なくとも一以上の柱状ビームから構成されていることを特徴とする適用例1〜6のいずれか1に記載の圧力センサー。
この構成によりダイアフラムの動きを圧縮力・引張力で検出することができ、精度の高い圧力検出が可能となる。
Application Example 7 The pressure sensor according to any one of Application Examples 1 to 6, wherein the pressure-sensitive portion of the pressure-sensitive element includes at least one columnar beam.
With this configuration, the movement of the diaphragm can be detected by a compressive force and a tensile force, and highly accurate pressure detection is possible.
以下に、本発明に係る圧力センサーの具体的実施形態を、図面を参照して、詳細に説明する。
図1、図2は本発明に係る圧力センサーの概略構成を示す第1、第2実施形態の模式図を示している。図1に示す圧力センサー10は、一対の同芯配置されたダイアフラム12、14の中心領域を結ぶ軸線上に配置したセンターシャフト(力伝達手段)16により接続し、ダイアフラム12、14の外周縁をハウジング18により囲繞している。これによりハウジング内にはダイアフラム12、14で囲まれた密閉空間20を形成している。密閉空間20内には感圧素子である圧電素子22がセンターシャフト16と平行に配置され、その一端はセンターシャフト16の途中に設けられた可動部19に支持固定され、他端はハウジング18に設けられた固定部21に支持固定され、かつ圧電素子22の検出軸がセンターシャフト16と平行となるように配置されている。図面上、上部の第1ダイアフラム12には大気圧が作用するようにし(18aは大気圧導入口である。)、下部の第2ダイアフラム14には検出対象液の液圧が作用するように設定することにより、差圧分だけダイアフラム12、14に接続されているセンターシャフト16がダイアフラム12,14の中心領域を結ぶ軸線方向に動く。このセンターシャフト16の動きに連動して可動部19が前記軸線方向に動くことにより圧電素子22には圧縮力あるいは引張力が作用し、この力により内部に生じた圧縮応力あるいは引張応力によって圧電素子22の共振周波数が変化し、この変化量を検出することにより相対圧を求めることができる。
Hereinafter, specific embodiments of a pressure sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 are schematic views of first and second embodiments showing a schematic configuration of a pressure sensor according to the present invention. The
ところで、このような圧力センサー10には、圧電素子22を駆動する発振回路と、圧力センサー10の温度補償用の温度センサーを駆動するため発振回路とが必要である。このような回路を備える圧電素子用発振回路基板24と、温度センサー用発振回路基板26をハウジング18に取り付けるため、この実施形態では、第1ダイアフラム12の上部に2層配置した構成となっている。このため、ハウジング18の側壁を上方に立ち上げ、ハウジングに前記ダイアフラム12、14と平行となるようにして、発振回路基板を多段に支持させた構成としたものである。これによって、両発振回路基板24、26は平板構造としつつ、少なくともダイアフラム12、14と同心円の円形基板として構成することができる。結果、発振回路基板24、26並びにダイアフラム12、14の外径寸法によってハウジング18の内径が決まり、ハウジング側壁に取り付ける場合に比較して大幅に外形寸法を小さくすることができる。すなわち、圧力センサー10を細径化することができるものとなったのである。
By the way, such a
図2に示す圧力センサー100は、圧電素子用発振回路と温度センサー用発振回路とを単一の発振回路基板28として構成し、前記第1ダイアフラム12の上部にダイアフラムと平行になるように単一発振回路基板28をハウジング18側に支持させたものである。その他は第1実施形態と同様である。この場合には圧電素子用発振回路と温度センサー用発振回路が同一の単一発振回路基板28に実装されるので、低背化することができ、より小型の圧力センサー100とすることができる。
The
ここで、発振回路の構成としては設計者が用途やニーズに基づいて、適宜仕様を決定し最適な設計をするものであり、その結果、発振回路を構成する部品点数も増減する。しかしながら、本発明の特徴は発振回路の部品点数には影響されることなく、部品点数の数量や各部品のサイズに応じて、回路基板を1枚で構成したり複数枚で構成したりすることが可能であって、これらの回路基板を、ダイアフラム12、14と同心円の円形基板として設計し、ハウジング18の内径を変更することなく構成することができるので、圧力センサー10のハウジング断面を細径化することを実現したのである。
Here, as the configuration of the oscillation circuit, the designer appropriately determines the specifications based on the application and needs and makes an optimal design, and as a result, the number of parts constituting the oscillation circuit also increases or decreases. However, the feature of the present invention is not affected by the number of parts of the oscillation circuit, and the circuit board can be composed of one or more according to the number of parts and the size of each part. These circuit boards can be designed as circular boards concentric with the
次に、第1実施形態に係る圧電センサー10の具体的構造を示す図3〜4に基づいて、より詳細に説明する。
この圧力センサー10は、中空円筒体からなるハウジング18を有している。このハウジング18は第1部材(上端面板)をハーメ端子台30とするとともに、第2部材(下端面板)をフランジ端面板32とし、第3部材である円筒側壁34によって離隔配置した端面板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成したものである。ハーメ端子台30とフランジ端面板32との各外面部には、ハウジング内部空間と連通する第1圧力入力口36、第2圧力入力口38が凹陥部として形成されており、その底板部分にハウジング18の軸芯と同芯の貫通孔40が穿設されて、内外を連通している。この圧力入力口36、38の凹陥部にはそれぞれ第1ダイアフラム12、第2ダイアフラム14が嵌着され、その周囲をハーメ端子台30とフランジ端面板32とに一体的に結合し、これによって内外を遮蔽するようにされている。ハーメ端子台30側の第1ダイアフラム12はハウジングの大気圧導入口52aよりハウジング内部へ導入した大気圧受圧用であり、フランジ端面板32の第2ダイアフラム14は検出対象である例えば液体の圧力受圧用としている。このようなハウジング18も、内外が遮断された状態となっているとともに、図4に示す空気抜き手段42により内部を真空状態に保持できるようにしている。
Next, it demonstrates in detail based on FIGS. 3-4 which show the specific structure of the
The
前記ハウジング18の内部には、前記第1、第2のダイアフラム12、14の内面の中央領域を相互に接続するセンターシャフト(力伝達手段)16がハウジング18の軸芯に沿って配置され、前記貫通孔40を貫通して両者を接着連結している。そして、このセンターシャフト16の途中には感圧素子受け台としての可動部44が一体的に設けられており、この可動部44に対して、検出軸を前記第1、第2ダイアフラム12、14の受圧面と垂直な軸と平行に設定した双音叉振動子からなる圧電素子22の一端部を取り付けるようにしている。圧電素子22の他端部は前記ハウジング18のハーメ端子台30に設けられている内側に突出した圧電素子受け台としてのボス部46に接続するようにしている。これにより、検出対象である例えば液体等の被測定圧力の受圧用第2ダイアフラム14と大気圧受圧用第1ダイアフラム12の差圧によりセンターシャフト16が軸方向移動すると、これに追随して可動部44が位置を変動し、この力が圧電素子22の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
Inside the
感圧素子を構成する圧電素子として、感圧部(振動部)が2本の柱状ビームからなる双音叉振動子を用いたがこれに限らず、振動部が1本の柱状ビームからなる、所謂シングルビーム型圧電素子であっても良い。 As the piezoelectric element constituting the pressure sensitive element, a double tuning fork vibrator having a pressure sensitive part (vibrating part) consisting of two columnar beams is used. A single beam type piezoelectric element may be used.
上記ハウジング18の内部には、前記センターシャフト16と平行であって、その周囲に複数のガイドシャフトであるサイドシャフト48が配置されている。これらは第2部材であるフランジ端面板32と第1部材であるハーメ端子台30との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング18の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしている。また、ハーメ端子50がハーメ端子台30を貫通させており、圧電素子22の信号を密閉空間20から外部に取り出すようにしている。
Inside the
このような圧力センサー10の基本構造に加えて、この第1実施形態では、図1において説明したように、圧電素子22の共振信号を駆動する発振回路を備える圧電素子用発振回路基板24と、圧力センサー10の温度補償用の温度センサーを駆動するため発振回路を備える温度センサー用発振回路基板26と、を第1ダイアフラム12の上部に2層配置した構成となっている。このため、前記ハウジング18の円筒側壁34を上方に立ち上げ、第2ダイアフラム14の上部に基板収容室52を形成し、その内部にて、前記ダイアフラム12、14と平行となるように発振回路基板24、26と多段に支持させた構成としている。各発振回路基板24、26はハーメ端子台30より若干小径の円盤として形成され、図4に示しているように、空気抜き手段42を逃がすための切欠部54がそれぞれに形成されるとともに、固定用ネジ56が貫通するネジ通し孔58が設けられている。これら発振回路基板24、26は一対のサイドシャフト48と同芯位置にて固定されるようにしており、ハーメ端子台30の対応箇所に形成したネジ孔60に前記固定用ネジ56を螺着して固定するものとしている。圧電素子用発振回路基板24とハーメ端子台30との間に隙間を形成するとともに、発振回路基板24、26同士の間隔を保持するためにスペーサ62を介在させている。
In addition to the basic structure of the
圧電素子用発振回路基板24はIC64や定数確定用のコンデンサ66、抵抗68などが実装されており、ハーメ端子50と電気的接続を図ることで圧電素子22を発振させる。また、温度センサー用発振回路基板26は温度センサー素子70やIC72が実装され、ハウジング環境温度を計測し、図示しない外部の制御装置に設けた温度補償回路により圧電素子の温度補正を行う。
The
このような圧力センサー10の構造とすることにより、両発振回路基板24、26は平板構造としつつ、少なくともダイアフラム12、14と同心円の円形基板として構成することができる。したがって、発振回路基板24、26並びにダイアフラム12、14の外径寸法によってハウジング18の内径が決まり、ハウジング側壁に取り付ける場合に比較して大幅に外形寸法を小さくすることができ、圧力センサー10を細径化することができる。
By adopting such a structure of the
なお、上記実施形態において、基板収容室52はハウジング18の円筒側壁34を延長して形成しているが、別体構造として円筒側壁34に捩じ込みや接着などの適宜方法で接続するようにしてもよい。また、基板固定用ネジ56はサイドシャフト48に捩じ込むような構成とすることもできる。
In the above embodiment, the
図2に示した第2実施形態に係る圧力センサー100は、2枚の発振回路基板24、26が単一発振回路基板28となるだけであるので、実質的構造は図3〜4に示した構造と同様である。
Since the
図5は第3実施形態に係る圧力センサー200の断面図を示す。図示の例は絶対圧検出のための圧力センサーとした例である。すなわち、第1実施形態の大気圧検出用の第1ダイアフラム12を取り除いて、単に第1部材をハーメ端子台としてハウジングを密閉するように形成したものである。そして、特にセンターシャフトと圧電素子を同芯配置し、これらを受圧用ダイアフラムの中央領域を通る軸線上に配置した点が先の実施形態と異なる。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a
この圧力センサー200は、中空円筒体からなるハウジング218を有している。このハウジング218は第1部材(上端面板)をハーメ端子台230とするとともに、第2部材(下端面板)を構成する端面板を第1実施形態と同様なフランジ端面板232とし、第3のケースである円筒側壁234によって離隔配置した端面板の周囲を取り囲んで中空密閉容器として構成している。フランジ端面板232には、内部空間と連通する圧力入力口238がハウジング218の軸芯と同芯に貫通されて、凹陥部を形成してその中央部に貫通孔240を形成し、凹陥部に受圧用ダイアフラム214を嵌着してハウジングの内外を遮蔽している。ダイアフラム214は圧力入力口238の凹陥部内壁に接着されて一体的に結合している。ダイアフラム214は測定対象液体の受圧用である。ハーメ端子台230には圧力流入口もダイアフラムも省略された端面板として構成されている。このようなハウジング218も、内外が遮断された状態となっているとともに、図示しない空気抜き手段により内部を真空状態に保持できるようにしているのは第1実施形態と同様である。
The
前記ハウジング218の内部には、前記ダイアフラム214の内面の中央領域にセンターシャフト(力伝達手段)216が垂直に立設されており、これはハウジング218の軸芯に沿って配置されている。そして、このセンターシャフト216の先端部には感圧素子受け台としての可動部244が一体的に設けられており、この可動部244に検出軸をセンターシャフト216と同軸となるように設定した双音叉振動子からなる圧電素子222の一端部を取り付けるようにしている。圧電素子222の他端部は前記ハウジング218のハーメ端子台230の中央領域に設けられている内側に突出した台座274に接続するようにしている。これにより、受圧用ダイアフラム214が測定対象液体の圧力を受けることにより撓むと、センターシャフト216が軸方向に移動し、これに追随して可動部244に連結された圧電素子222の検出軸方向への作用力を発生させるようにしている。
Inside the housing 218, a center shaft (force transmission means) 216 is erected vertically in the central region of the inner surface of the
また、上記ハウジング218の内部には、前記センターシャフト216と平行であって、その周囲に複数のサイドシャフト248が配置されている。これらは第2部材であるフランジ端面板232と第1のケースであるハーメ端子台230との間隔を一定に保持し、外力によるハウジング218の変形や任意の姿勢によって検出精度が低下しないようにしているのは他の実施形態と同様である。
In addition, a plurality of
この実施形態もハーメ端子台230にハーメ端子250を貫通させ、圧電素子222の信号を密閉空間220から後述の基板収容室252に取り出すようにしている。
Also in this embodiment, the
また、前記ハウジング218の円筒側壁234を上方に立ち上げ、ハーメ端子台230の上部に基板収容室252を形成し、その内部にて、前記ダイアフラム214と平行となるように圧電素子用発振回路基板224、温度センサー用発振回路基板226を多段に支持させた構成としている。各発振回路基板224、226はハーメ端子台230より若干小径の円盤として形成され、図示していないが、図4に示しているのと同様に、空気抜き手段を逃がすための切欠部がそれぞれに形成されるとともに、固定用ネジ256が貫通するネジ通し孔が設けられている。これら発振回路基板224、226は一対のサイドシャフト248と同芯位置にて固定されるようにしており、ハーメ端子台230の対応箇所に形成したネジ孔に前記固定用ネジ56を螺着して固定するものとしている。圧電素子用発振回路基板224とハーメ端子台230との間に隙間を形成するとともに、発振回路基板224、226同士の間隔を保持するためにスペーサ262を介在させている。
Further, the cylindrical side wall 234 of the housing 218 is raised upward to form a
このような実施形態においても、両発振回路基板224、226は平板構造としつつ、少なくともダイアフラム214と同心円の円形基板として構成することができる。したがって、発振回路基板224、226並びにダイアフラム214の外径寸法によってハウジング218の内径が決まり、ハウジング側壁に取り付ける場合に比較して大幅に外形寸法を小さくすることができ、圧力センサー200を細径化することができる。
Also in such an embodiment, both the
このように発振回路基板はダイアフラムと平行に配置されるので、ハウジングの内径はダイアフラムにより規制されるだけとなり、ハウジングの細径化を実現することができる。この結果、例えば、図6(b)に示すように、地下水圧検知のために掘削管300の内部に圧力センサー10(200)を配置した検査を行うことに適用すると、掘削管300の直径寸法を小さくすることができるので掘削工事のためのコストの低減化が図れるものとなる。
As described above, since the oscillation circuit board is arranged in parallel with the diaphragm, the inner diameter of the housing is only restricted by the diaphragm, and the housing can be reduced in diameter. As a result, for example, as shown in FIG. 6 (b), when applied to an inspection in which the pressure sensor 10 (200) is disposed inside the
この圧力センサー10(200)を測定対象となる地下水310等の溶液の中へ沈めるためには、図6(a)に示すようにフランジ端板32(232)を容器330に第2ダイアフラムの周囲を囲むように配置されたOリング320を介して搭載してネジ締めにより取り付ける。
In order to sink the pressure sensor 10 (200) into a solution such as
本実施形態では、感圧素子の共振周波数により検出された圧力値を温度補償するための温度補償回路を外部の制御装置に設けた事例にて説明したが、これに限らず、圧電素子用発振回路基板や温度センサー用発振回路基板と同様に、温度補償回路基板を、ダイアフラム12、14と同心円の円形基板として設計し、ハウジング18の内部に配置することができるのは言うまでもない。
In the present embodiment, the temperature compensation circuit for compensating the temperature of the pressure value detected by the resonance frequency of the pressure-sensitive element has been described as an example provided in an external control device. Needless to say, like the circuit board and the temperature sensor oscillation circuit board, the temperature compensation circuit board can be designed as a circular board concentric with the
10………圧力センサー(第1実施形態)、12………第1ダイアフラム、14………第2ダイアフラム、16………センターシャフト、18………ハウジング、20………密閉空間、22………圧電素子、24………圧電素子用発振回路基板、26………温度センサー用発振回路基板、28………単一発振回路基板、100………圧力センサー(第2実施形態)、30………ハーメ端子台、32………フランジ端面板、34………円筒側壁、36………第1圧力入力口、38………第2圧力入力口、40………貫通孔、42………空気抜き手段、44………可動部、46………ボス部、48………サイドシャフト、50………ハーメ端子、52………基板収容室、54………切欠部、56………固定用ネジ、58………ネジ通し孔、60………ネジ孔、62………スペーサ、64………IC、66………コンデンサ、68………抵抗、70………温度センサー素子、72………IC、200………圧力センサー、214………受圧用ダイアフラム、216………センターシャフト、218………ハウジング、220………密閉空間、222………圧電素子、224………圧電素子用発振回路基板、226………温度センサー用発振回路基板、230………ハーメ端子台、232………フランジ端面板、234………円筒側壁、238………圧力入力口、240………貫通孔、244………可動部、248………サイドシャフト、250………ハーメ端子、252………基板収容室、256………固定用ネジ、274………台座。
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CN105606267A (en) * | 2015-12-31 | 2016-05-25 | 中国船舶重工集团公司第七○二研究所 | Measuring device and method of explosive underwater explosion power |
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2009
- 2009-03-12 JP JP2009058981A patent/JP2010210544A/en not_active Withdrawn
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