JP2018165672A - 検出装置および回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】出力素子からの電荷信号を積分回路で積分して電圧信号とする場合に、電荷信号に対する感度の低下を抑制しつつ、電圧信号におけるノイズの低減を図る。【解決手段】回路基板５７は、圧電素子３３からの電荷信号が入力される反転入力端子と、電源回路からの基準電圧が入力される非反転入力端子と、出力信号を出力する出力端子とを有する第１演算増幅器ＯＰ１と、反転入力端子と出力端子とに接続される帰還コンデンサＣ１および帰還抵抗Ｒ１とを備え、出力信号として電荷信号を積分した電圧信号を出力する積分回路５７１を備える。また、積分回路５７１の入力側には、圧電素子３３と並列に接続される入力コンデンサＣ０が接続されており、入力コンデンサＣ０は、帰還コンデンサＣ１よりも静電容量が小さく設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、物理量を検出する検出装置および回路基板に関する。

例えば内燃機関を有する自動車等の装置に対し、内燃機関の燃焼圧を検出する検出装置を搭載することが検討されている。このような装置では、検出装置による燃焼圧の検出結果に基づき、ＥＣＵ（Engine Control Unit）と呼ばれる制御装置が、内燃機関の動作等に関する制御を行う。

この種の検出装置として、受けた圧力に応じた信号を出力する、圧電素子等の出力素子を使用したものが提案されている。
例えば特許文献１には、圧電素子（出力素子）から供給される電荷信号を演算増幅器およびコンデンサを含む積分回路で積分し、得られた電圧信号を増幅回路で増幅した後に、制御装置へと出力することが記載されている。

特開２０１３−１５６１７１号公報

ここで、制御装置と検出装置とを、電線を介して接続する構成を採用した場合、外部からの電波等に対して、電線がアンテナとして機能してしまうことがある。すると、電線を介して、検出装置に設けられた電荷信号の処理回路にノイズが侵入し、結果として、処理回路から出力される信号にノイズが重畳されてしまうことがあった。
本発明は、出力素子からの電荷信号を積分回路で積分して電圧信号とする場合に、電荷信号に対する感度の低下を抑制しつつ、電圧信号におけるノイズの低減を図ることを目的とする。

本発明の検出装置は、物理量の変化に応じた電荷信号を出力する出力素子と、前記電荷信号が入力される反転入力端子と、基準電圧が入力される非反転入力端子と、出力信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、当該反転入力端子と当該出力端子とに接続される帰還コンデンサとを備え、当該出力信号として当該電荷信号を積分した電圧信号を出力する積分回路と、前記反転入力端子に前記出力素子と並列に接続され、前記帰還コンデンサよりも容量が小さい入力側コンデンサとを含んでいる。
このような検出装置において、前記積分回路は、前記反転入力端子と前記出力端子とに接続されることで、前記帰還コンデンサと並列に接続される帰還抵抗をさらに備え、前記帰還コンデンサおよび前記帰還抵抗の時定数が１ｓｅｃ以上であることを特徴とすることができる。
また、前記積分回路は、前記反転入力端子と前記出力端子とに接続されることで、前記帰還コンデンサと並列に接続される帰還抵抗をさらに備え、前記帰還抵抗の抵抗値が１ＧΩ以上であることを特徴とすることができる。
さらに、前記積分回路から入力されてくる前記電圧信号を増幅する増幅回路をさらに含むことを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明の回路基板は、物理量の変化に応じた電荷信号を出力する出力素子からの当該電荷信号が入力される反転入力端子と、基準電圧が入力される非反転入力端子と、出力信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、当該反転入力端子と当該出力端子とに接続される帰還コンデンサとを備え、当該出力信号として当該電荷信号を積分した電圧信号を出力する積分回路と、前記反転入力端子に前記出力素子と並列に接続されるように設けられ、前記帰還コンデンサよりも容量が小さい入力側コンデンサと、前記積分回路および前記入力側コンデンサを実装する基板とを含んでいる。

本発明によれば、出力素子からの電荷信号を積分回路で積分して電圧信号とする場合に、電荷信号に対する感度の低下を抑制しつつ、電圧信号におけるノイズの低減を図ることができる。

実施の形態に係る圧力検出システムの概略構成図である。 圧力検出装置の斜視図である。 圧力検出装置の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図）である。 圧力検出装置の先端側の拡大断面図である。 圧力検出装置に設けられた回路基板の概略構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は、各回路構成におけるＢＣＩ試験の結果を、グラフとして示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、各回路構成における出力電圧波形の形状を、それぞれ示す図である。 各回路構成における入力側コンデンサおよび帰還コンデンサの静電容量値と、出力電圧波形との関係を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［圧力検出システムの構成］
図１は、実施の形態に係る圧力検出システム１の概略構成図である。
この圧力検出システム１は、内燃機関１０における燃焼室Ｃ内の圧力（燃焼圧）を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０に対する給電を行うとともに圧力検出装置２０が検出した圧力に基づいて内燃機関１０の動作を制御する制御装置８０と、圧力検出装置２０と制御装置８０とを電気的に接続する接続ケーブル９０とを備えている。

ここで、圧力の検出対象となる内燃機関１０は、内部にシリンダが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダ内を往復動するピストン１２と、シリンダブロック１１に締結されてピストン１２等とともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド１３とを有している。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔１３ａが設けられている。この連通孔１３ａの内部には雌ねじ（図示せず）が形成されており、圧力検出装置２０の外周面に形成された雄ねじ（図示せず）をねじ込むことで、内燃機関１０に対して圧力検出装置２０を取り付けている。そして、内燃機関１０を構成するシリンダブロック１１、ピストン１２およびシリンダヘッド１３は、鋳鉄やアルミニウム等、導電性を有する金属材料で構成されている。なお、連通孔１３ａの両端部側には、シリンダヘッド１３と圧力検出装置２０との間に介在して、燃焼室Ｃ内の気密性を保つためのシール部材（図示せず）が設けられている。

［圧力検出装置の構成］
図２は、圧力検出装置２０の斜視図である。また、図３は、圧力検出装置２０の断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図）である。さらに、図４は、圧力検出装置２０の先端側の拡大断面図である。

検出装置の一例としての圧力検出装置２０は、物理量の一例としての圧力を検出する検出部３０と、検出部３０による圧力の検出に伴って得られた電気信号に各種処理を施す処理部５０とを有している。そして、この圧力検出装置２０は、図１に示す内燃機関１０に対し、検出部３０が燃焼室Ｃ（図１において下方）を向くとともに処理部５０が外部（図１において上方）を向くように取り付けられる。なお、以下の説明では、図２において、図中左下に向かう側（検出部３０側）を圧力検出装置２０の「先端側」と称し、図中右上に向かう側（処理部５０側）を圧力検出装置２０の「後端側」と称する。また、以下の説明では、図２に一点鎖線で示す圧力検出装置２０の中心線方向を、単に中心線方向と称する。

［検出部の構成］
検出部３０は、処理部５０に設けられた後端側筐体５１（詳細は後述する）の先端側とはめ合う先端側筐体３１と、先端側筐体３１の先端側に取り付けられたダイアフラムヘッド３２とを有している。

これらのうち、先端側筐体３１は、中空構造を有し且つ全体として筒状を呈する部材である。この先端側筐体３１は、導電性を有するともに耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この先端側筐体３１は、相対的に先端側に位置する第１先端側筐体３１１と、相対的に後端側に位置する第２先端側筐体３１２とを備えている。ここで、先端側筐体３１では、第１先端側筐体３１１の後端側の外周面と、第２先端側筐体３１２の先端側の内周面とを、レーザ溶接することで、両者を一体化させる構成となっている。そして、第１先端側筐体３１１の先端側には、レーザ溶接によってダイアフラムヘッド３２が取り付けられるとともに、第２先端側筐体３１２の後端側には、はめ合いによって後端側筐体５１が取り付けられる。なお、第２先端側筐体３１２の中心線方向中央部の外周面には、シリンダヘッド１３の連通孔１３ａ（図１参照）の内周面に設けられた雌ねじ（図示せず）と噛み合う雄ねじ（図示せず）が形成されている。

一方、ダイアフラムヘッド３２は、全体として円板状を呈する部材である。このダイアフラムヘッド３２は、導電性を有するとともに耐熱性および耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。特に、この例では、ダイアフラムヘッド３２および上記先端側筐体３１を、同じ材料で構成している。このダイアフラムヘッド３２は、外部（燃焼室Ｃ側）に露出することで圧力を受ける圧力受面（表面）３２ａと、圧力受面３２ａの裏側となる裏面を環状に切り欠くことによって設けられた凹部３２ｂと、凹部３２ｂの存在により、結果として圧力受面３２ａの裏面の中央部から後端側に向けて突出する凸部３２ｃとを有している。このダイアフラムヘッド３２は、第１先端側筐体３１１の先端側の開口部を塞ぐように設けられている。そして、ダイアフラムヘッド３２と第１先端側筐体３１１との境界部には、外周面の一周にわたってレーザ溶接が施されている。

また、検出部３０は、先端側筐体３１の内側に配置（収容）された、圧電素子３３、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第１加圧部材３７、第２加圧部材３８、支持部材３９、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５をさらに備えている。

出力素子の一例としての圧電素子３３は、全体として円柱状を呈する部材である。この圧電素子３３は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を備えている。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。この圧電素子３３は、先端側筐体３１の内側であって、ダイアフラムヘッド３２の後端側に配置されている。この圧電素子３３は、中心線方向が応力印加軸の方向となるように、先端側筐体３１内に収容されている。ここで、圧電素子３３は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、この第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。また、圧電素子３３の外径は、この圧電素子３３を内部に収容する絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、圧電素子３３の先端側の面は、先端電極部材３５の後端側の面と接触している。一方、圧電素子３３の後端側の面は、後端電極部材３６の先端側の面と接触している。また、圧電素子３３の外周面は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の内周面と圧電素子３３の外周面との間に、絶縁パイプ４０を設けることにより、第１加圧部材３７および圧電素子３３は、直接には接触しない。

次に、圧電素子３３に圧電横効果を利用した場合を例示する。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を加えると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生することをいう。薄板状に薄く形成した圧電体を複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。圧電素子３３で使用可能な圧電体としては、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＴＧＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを使用することを例示することができる。なお、本実施の形態の圧電素子３３では、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。

絶縁プレート３４は、全体として円板状を呈する部材である。この絶縁プレート３４は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この絶縁プレート３４は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の先端側に存在する開口部を塞ぐ位置に配置されている。そして、絶縁プレート３４は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、先端電極部材３５の先端側に配置されている。また、絶縁プレート３４の外径は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内径よりもわずかに小さく、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁プレート３４の先端側の面は、ダイアフラムヘッド３２の凸部３２ｃと接触している。一方、絶縁プレート３４の後端側の面は、先端電極部材３５の先端側の面と接触している。また、絶縁プレート３４の外周面は、第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の内周面と対峙している。

先端電極部材３５は、全体として円柱状を呈する部材である。この先端電極部材３５は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この先端電極部材３５は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ただし、先端電極部材３５は、上述した圧電素子３３とは異なり、絶縁パイプ４０内に収容されていない。そして、先端電極部材３５は、絶縁プレート３４の後端側であって、圧電素子３３の先端側に配置されている。また、先端電極部材３５の外径は、この先端電極部材３５を内部に収容する第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。そして、先端電極部材３５の先端側の面は、絶縁プレート３４の後端側の面と第１加圧部材３７の先端側に設けられた開口部の裏側の面とに接触している。一方、先端電極部材３５の後端側の面は、圧電素子３３の先端側の面に接触している。また、先端電極部材３５の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。

後端電極部材３６は、全体として円柱状を呈する部材である。この後端電極部材３６は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この後端電極部材３６は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。ここで、後端電極部材３６の先端側は、第１加圧部材３７の内部に設けられた絶縁パイプ４０の内側に配置されている。これに対し、後端電極部材３６の後端側は、この絶縁パイプ４０の外側に配置されている。この後端電極部材３６における後端側の面の中央部には、第２加圧部材３８の先端側を挿入するための座ぐり穴３６ａが形成されている。また、後端電極部材３６の外径は、圧電素子３３の外径とほぼ同じであって、絶縁パイプ４０の内径よりもわずかに小さい。そして、後端電極部材３６の先端側の面は、圧電素子３３の後端側の面と接触している。一方、後端電極部材３６の後端側の面は、第１絶縁リング４１の先端側の面と接触し、後端電極部材３６の後端側に設けられた座ぐり穴３６ａの底面は、第２加圧部材３８の先端側と接触している。また、後端電極部材３６の外周面の先端側は、絶縁パイプ４０の内周面と対峙している。これに対し、後端電極部材３６の外周面の後端側は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の内周面と対向している。このように、第１加圧部材３７の内周面と後端電極部材３６の外周面との間に、絶縁パイプ４０およびエアギャップを設けることで、第１加圧部材３７と後端電極部材３６とは、直接には接触しない。

第１加圧部材３７は、全体として筒状を呈する部材である。この第１加圧部材３７は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この第１加圧部材３７は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側に設けられた開口部を塞ぐように絶縁プレート３４が配置され、その内部に、圧電素子３３、先端電極部材３５、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、支持部材３９の先端側、絶縁パイプ４０および第１絶縁リング４１を収容している。そして、第１加圧部材３７は、ダイアフラムヘッド３２の後端側であって、処理部５０を構成する緩衝部材５５（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第１加圧部材３７の外径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりも小さい。さらに、第１加圧部材３７の内径は、絶縁プレート３４、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０（圧電素子３３、後端電極部材３６）および第１絶縁リング４１と対峙する部位では、これらの外径よりも大きく、支持部材３９と対峙する部位では、支持部材３９の外径よりもわずかに小さい。ここで、第１加圧部材３７の後端側の外周面と第１先端側筐体３１１の後端側の内周面との間には、相対的に先端側となる位置に第２絶縁リング４２が、相対的に後端側となる位置に第３絶縁リング４３が、それぞれ配置されている。そして、第１加圧部材３７の先端側の面（開口部の表側の面）は、ダイアフラムヘッド３２の後端側に設けられた凹部３２ｂと対峙している。一方、第１加圧部材３７の後端側は、緩衝部材５５の先端側に接触している。また、第１加圧部材３７の外周面の後端側は、第２絶縁リング４２の内周面と接触し、その最後端側は、エアギャップを介して第３絶縁リング４３と対峙している。さらに、第１加圧部材３７の外周面の先端側は、エアギャップを介して第１先端側筐体３１１の内周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７の先端側の面とダイアフラムヘッド３２の裏面との間に、凹部３２ｂによるエアギャップを設け、且つ、第１加圧部材３７の外周面と先端側筐体３１の第１先端側筐体３１１の内周面との間に、第２絶縁リング４２を設けることで、先端側筐体３１およびダイアフラムヘッド３２と第１加圧部材３７とは、直接には接触しない。これに対し、第１加圧部材３７の内周面は、先端電極部材３５、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１および支持部材３９の各外周面とは、直接に接触する。また、第１加圧部材３７の内周面は、圧電素子３３および後端電極部材３６の各外周面とは、直接には接触しない。

第２加圧部材３８は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮するコイルスプリングである。この第２加圧部材３８は、導電性を有するとともに先端側筐体３１よりも導電性が高い真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この第２加圧部材３８は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側であって、第１加圧部材３７の内側に位置する支持部材３９および第１絶縁リング４１を通過して後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに到達するように配置されている。そして、第２加圧部材３８は、後端電極部材３６の後端側であって、処理部５０に設けられた伝導部材５３（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、第２加圧部材３８の外径は、支持部材３９の先端側に設けられた開口部の内径、第１絶縁リング４１に設けられた貫通孔の内径、および、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内径よりも小さい。さらに、第２加圧部材３８の内径は、伝導部材５３の先端側に設けられた先端側凸部５３ａ（詳細は後述する）の外径よりも大きい。そして、第２加圧部材３８の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａに挿入されることで後端電極部材３６と接触している。一方、第２加圧部材３８の後端側は、伝導部材５３の先端側凸部５３ａが挿入されることで伝導部材５３と接触している。また、第２加圧部材３８の外周面の先端側は、後端電極部材３６の座ぐり穴３６ａの内周面および第１絶縁リング４１の貫通孔の内周面に対峙している。さらに、第２加圧部材３８の外周面の後端側は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と第２加圧部材３８との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８とは、直接には接触しない。

支持部材３９は、全体として筒状を呈する部材である。この支持部材３９は、導電性を有するとともに耐熱性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。この支持部材３９は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は第１加圧部材３７の外側に、それぞれ位置している。また、支持部材３９は、その内部に、第２加圧部材３８の後端側を収容するとともに、処理部５０の先端側に位置する伝導部材５３および被覆部材５４（詳細は後述する）の先端側を収容している。そして、支持部材３９は、第１絶縁リング４１の後端側であって、処理部５０を構成する収容部材５６（詳細は後述する）の先端側に配置されている。また、支持部材３９の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに大きい。さらに、支持部材３９の内径は、中心線方向の位置によって異なるが、すべての位置において処理部５０に設けられた伝導部材５３および被覆部材５４の外径よりも大きい。そして、支持部材３９の先端側の面（開口部の表側の面）は、第１絶縁リング４１の後端側の面と接触している。一方、支持部材３９の後端側の面は、エアギャップを介して被覆部材５４と対峙している。また、支持部材３９の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と接触している。さらに、支持部材３９の内周面は、エアギャップを介して第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４と対峙している。このように、支持部材３９の内周面と、第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４との間に、エアギャップを設けることで、支持部材３９と第２加圧部材３８、伝導部材５３および被覆部材５４とは、直接には接触しない。

絶縁パイプ４０は、全体として円筒状を呈する部材である。この絶縁パイプ４０は、絶縁性を有するＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマ）等の合成樹脂材料によって構成されている。この絶縁パイプ４０は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この絶縁パイプ４０は、内部に、圧電素子３３と後端電極部材３６の先端側とを収容している。そして、絶縁パイプ４０は、先端電極部材３５の後端側であって、第１絶縁リング４１の先端側に配置されている。また、絶縁パイプ４０の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、絶縁パイプ４０の内径は、圧電素子３３および後端電極部材３６のそれぞれの外径よりもわずかに大きい。そして、絶縁パイプ４０の先端側は、先端電極部材３５の後端側の面に対峙している。一方、絶縁パイプ４０の後端側は、第１絶縁リング４１の先端側の面に対峙している。また、絶縁パイプ４０の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、絶縁パイプ４０の内周面は、圧電素子３３の外周面および後端電極部材３６の外周面と対峙している。このように、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６との間に、絶縁パイプ４０および絶縁パイプ４０によるエアギャップを設けることにより、第１加圧部材３７と圧電素子３３および後端電極部材３６とは、直接には接触しない。

第１絶縁リング４１は、全体として環状を呈する部材である。この第１絶縁リング４１は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第１絶縁リング４１は、先端側筐体３１の内部に設けられた第１加圧部材３７の内側に配置されている。この第１絶縁リング４１の中央部には、中心線方向に沿って第１絶縁リング４１を貫通する貫通孔が形成されている。また、第１絶縁リング４１の外径は、第１加圧部材３７の内径よりもわずかに小さい。さらに、第１絶縁リング４１の貫通孔の内径は、第２加圧部材３８の外径よりもわずかに大きい。そして、第１絶縁リング４１の先端側の面は、後端電極部材３６の後端側の面と接触している。一方、第１絶縁リング４１の後端側の面は、支持部材３９の先端側の面と接触している。また、第１絶縁リング４１の外周面は、第１加圧部材３７の内周面と対峙している。さらに、第１絶縁リング４１の内周面は、第２加圧部材３８の外周と対峙している。

第２絶縁リング４２は、全体として環状を呈する部材である。この第２絶縁リング４２は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第２絶縁リング４２は、先端側筐体３１の内側であって、第１加圧部材３７の後端側且つ外側に配置されている。この第２絶縁リング４２の中央部には、中心線方向に沿って第２絶縁リング４２を貫通する貫通孔が形成されている。また、第２絶縁リング４２の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第２絶縁リング４２の内径は、第１加圧部材３７の外径よりもわずかに小さい。そして、第２絶縁リング４２の先端側の面は、第１加圧部材３７の外周面から外側に突出する突出部の後端側の面と接触している。一方、第２絶縁リング４２の後端側の面は、第３絶縁リング４３の先端側の面と接触している。また、第２絶縁リング４２の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第２絶縁リング４２の内周面は、第１加圧部材３７の外周面と接触している。

第３絶縁リング４３は、全体として環状を呈する部材である。この第３絶縁リング４３は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第３絶縁リング４３は、先端側筐体３１の内側であって第１加圧部材３７の外側に配置されている。この第３絶縁リング４３の中央部には、中心線方向に沿って第３絶縁リング４３を貫通する貫通孔が形成されている。また、第３絶縁リング４３の外径は、先端側筐体３１（より具体的には第１先端側筐体３１１）の内径よりもわずかに大きい。さらに、第３絶縁リング４３の内径は、第１加圧部材３７の外径よりも大きく、第２絶縁リング４２の内径よりも大きい。そして、第３絶縁リング４３の先端側の面は、第２絶縁リング４２の後端側の面と接触している。一方、第３絶縁リング４３の後端側の面は、その後端側に設けられたエアギャップと対峙している。また、第３絶縁リング４３の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第３絶縁リング４３の内周面は、エアギャップを介して第１加圧部材３７の外周面と対峙している。

第４絶縁リング４４は、全体として環状を呈する部材である。この第４絶縁リング４４は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第４絶縁リング４４は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の後端側且つ外側に配置されている。この第４絶縁リング４４の中央部には、中心線方向に沿って第４絶縁リング４４を貫通する貫通孔が形成されている。また、第４絶縁リング４４の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第４絶縁リング４４の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第４絶縁リング４４の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第４絶縁リング４４の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第４絶縁リング４４の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第４絶縁リング４４の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。

第５絶縁リング４５は、全体として環状を呈する部材である。この第５絶縁リング４５は、絶縁性を有するとともに耐熱性が高いアルミナ等のセラミックス材料によって構成されている。この第５絶縁リング４５は、先端側筐体３１（より具体的には第２先端側筐体３１２）の内側であって、処理部５０に設けられた収容部材５６（詳細は後述する）の外側に配置されている。この第５絶縁リング４５の中央部には、中心線方向に沿って第５絶縁リング４５を貫通する貫通孔が形成されている。また、第５絶縁リング４５の外径は、先端側筐体３１の内径よりもわずかに大きい。さらに、第５絶縁リング４５の内径は、収容部材５６の外径よりもわずかに小さい。そして、第５絶縁リング４５の先端側の面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。一方、第５絶縁リング４５の後端側の面は、収容部材５６の外周面と接触している。また、第５絶縁リング４５の外周面は、先端側筐体３１の内周面と接触している。さらに、第５絶縁リング４５の内周面は、収容部材５６の外周面と接触している。

このように、先端側筐体３１と処理部５０を構成する収容部材５６との間に、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５を設けることにより、先端側筐体３１と収容部材５６とは、直接には接触しない。

［処理部の構成］
処理部５０は、上述した先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側とはめ合う後端側筐体５１と、先端側は後端側筐体５１の後端側の内部に収容されるとともに、後端側は後端側筐体５１の後端側の外部に露出するように設けられ、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる接続部材５２とを有している。

これらのうち、後端側筐体５１は、中空構造を有し全体として筒状を呈する部材である。この後端側筐体５１は、導電性を有するとともに耐酸性が高いステンレス等の金属材料によって構成されている。そして、この後端側筐体５１の先端側には、はめ合いによって先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の後端側が取り付けられるとともに、その後端側には、はめ込みによって接続部材５２が取り付けられる。

一方、接続部材５２は、全体として柱状を呈する部材である。この接続部材５２は、絶縁性を有するＰＰＴ（Polypropylene Terephthalate：ポリプロピレンテレフタレート）等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含んでいる。ただし、接続部材５２のうち、上述した後端側筐体５１と接触する部位（外周面）は合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させない（接続部材５２と接触させない）ようになっている。また、接続部材５２の先端側には、それぞれが電気的な接続端子となる第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３が、先端側に向かって突出して設けられている。これに対し、接続部材５２の後端側には、凹んだ形状を有するとともに後端側に向かって開口する開口部５２０が形成されている。そして、開口部５２０の内部には、接続ケーブル９０（図１参照）の接続対象となる第１接続端子５２ａ、第２接続端子５２ｂおよび第３接続端子５２ｃが、後端側に向かって突出して設けられている。ここで、第１基板側端子５２１は第１接続端子５２ａと、第２基板側端子５２２は第２接続端子５２ｂと、第３基板側端子５２３は第３接続端子５２ｃと、それぞれ電気的に接続されている。

また、処理部５０は、先端側筐体３１および／または後端側筐体５１の内側に配置（収容）された、伝導部材５３、被覆部材５４、緩衝部材５５、収容部材５６、回路基板５７および保持部材５８をさらに備える。

伝導部材５３は、全体として棒状を呈する部材である。この伝導部材５３は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この伝導部材５３には、その先端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい先端側凸部５３ａが設けられており、その後端に、中心線方向の中央部よりも直径が小さい後端側凸部５３ｂが設けられている。この伝導部材５３は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その後端側は収容部材５６の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は緩衝部材５５の内側に、それぞれ位置している。そして、伝導部材５３は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。また、伝導部材５３の先端側凸部５３ａの外径は、第２加圧部材３８の内径よりもわずかに大きい。さらに、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂの外径は、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａ（詳細は後述する）の内幅とほぼ同じである。さらにまた、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径は、被覆部材５４の内径とほぼ同じである。伝導部材５３は、被覆部材５４に中心線方向に沿って設けられた貫通孔を貫通するように配置されており、先端側凸部５３ａは被覆部材５４の先端よりも先端側に突出し、後端側凸部５３ｂは被覆部材５４の後端側に設けられた凹部よりも後端側に突出している。そして、伝導部材５３の先端側凸部５３ａは、第２加圧部材３８の内側に挿入されることで、第２加圧部材３８と接触している。一方、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂは、被覆部材５４に設けられた後端保持部５４ａにはめ込まれている。また、伝導部材５３の中心線方向中央部の外周面は、被覆部材５４の内周面と接触している。

被覆部材５４は、全体として筒状を呈する部材である。この被覆部材５４は、絶縁性を有するＰＰＴ等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線および端子等とを含む。ただし、被覆部材５４のうち、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６と対向する部位（外周面）は、合成樹脂材料で構成されており、この部位に金属材料を露出させないようになっている。また、被覆部材５４の後端側には、金属材料で構成され、伝導部材５３の後端側凸部５３ｂをはめ込んで保持する後端保持部５４ａが設けられている。この被覆部材５４は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の内側に、その区端側は収容部材５６の内側に、先端側と後端側との間に位置する中間部は緩衝部材５５の内側に、それぞれ位置している。そして、被覆部材５４は、第２加圧部材３８の後端側であって、回路基板５７の先端側に配置されている。この被覆部材５４の外周面は、先端側から後端側に向かって、外径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この被覆部材５４の中央部には、中心線方向に沿って被覆部材５４を貫通する貫通孔が形成されている。また、被覆部材５４の先端側の外径は、支持部材３９の内径よりも小さく、被覆部材５４の後端側の外径は、収容部材５６の内径よりも小さい。さらに、被覆部材５４の内径は、伝導部材５３の中心線方向中央部の外径とほぼ同じである。そして、被覆部材５４の先端は、伝導部材５３の先端側に設けられ、自身の中心線方向中央部よりも若干外径が太い膨出部の後端と接触している。一方、被覆部材５４の後端は、回路基板５７の先端に接触している。また、被覆部材５４の外周面は、エアギャップを介して支持部材３９の内周面と対峙している。さらに、被覆部材５４の内周面は、伝導部材５３と接触している。

緩衝部材５５は、全体として螺旋状を呈する部材であって、中心線方向に伸縮するコイルスプリングである。この緩衝部材５５は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この緩衝部材５５は、先端側筐体３１の内部に設けられており、その先端側は第１加圧部材３７の外側に、その後端側は収容部材５６の外側に、それぞれ位置している。すなわち、緩衝部材５５は、第１加圧部材３７と収容部材５６とに跨って配置されている。また、緩衝部材５５の外径は、先端側筐体３１（具体的には第２先端側筐体３１２）の内径よりも小さい。さらに、緩衝部材５５の内径は、第１加圧部材３７の後端の外径および収容部材５６の先端側の外径よりもわずかに小さい。そして、緩衝部材５５の外周は、エアギャップを介して先端側筐体３１と対峙している。一方、緩衝部材５５の先端側の内周は、第１加圧部材３７の後端側の外周面と接触し、緩衝部材５５の後端側の内周は、収容部材５６の先端側の外周面と接触している。このように、緩衝部材５５の外周と先端側筐体３１の内周面との間に、エアギャップを設けることで、緩衝部材５５と先端側筐体３１とは、直接には接触しない。

収容部材５６は、全体として筒状を呈する部材である。この収容部材５６は、導電性を有する真ちゅう等の金属材料によって構成されている。この収容部材５６は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。そして、収容部材５６は、第１加圧部材３７の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この収容部材５６の外周面および内周面は、先端側から後端側に向かって、外径および内径が階段状に大きくなっていく形状を有している。この収容部材５６の中央部には、中心線方向に沿って収容部材５６を貫通する貫通孔が形成されている。また、収容部材５６の先端側の外径は、先端側筐体３１の内径よりも小さく、収容部材５６の後端側の外径は、後端側筐体５１の内径よりも小さい。ここで、収容部材５６の外周面と先端側筐体３１の内周面との間には、相対的に先端側となる部位に第４絶縁リング４４が、相対的に後端側となる部位に第５絶縁リング４５が、それぞれ配置されている。さらに、収容部材５６の先端側の内径は、被覆部材５４の外径よりも大きく、収容部材５６の後端側の内径は、保持部材５８の外径よりわずかに小さく、収容部材５６の先端側と後端側との間に位置する中間部の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに大きい。そして、収容部材５６の先端側は、緩衝部材５５の後端側と接触している。一方、収容部材５６の後端側は、エアギャップを介して接続部材５２と対峙している。また、収容部材５６の先端側の外周面は、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらによって形成されたエアギャップを介して先端側筐体３１と対峙し、収容部材５６の後端側の外周面は、エアギャップを介して後端側筐体５１と対峙している。

回路基板５７は、全体として矩形板状を呈する部材である。この回路基板５７は、受けた圧力に応じて圧電素子３３が出力する微弱な電荷による電気信号（電荷信号）に、電気回路を用いた各種処理を施すものであって、所謂プリント配線基板によって構成されている。この回路基板５７は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨って設けられている。また、回路基板５７は、伝導部材５３および被覆部材５４の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。さらに、この回路基板５７は、その全体が収容部材５６の内側に配置されており、回路基板５７の後端側の外周面と収容部材５６の後端側の内周面との間には、保持部材５８が設けられている。そして、回路基板５７の後端側には、上述した第１基板側端子５２１、第２基板側端子５２２および第３基板側端子５２３の接続対象となる受電端子５７０ｃ、出力信号端子５７０ｄおよび出力接地端子５７０ｅが設けられている。ここで、受電端子５７０ｃは第１基板側端子５２１と、出力信号端子５７０ｄは第２基板側端子５２２と、出力接地端子５７０ｅは第３基板側端子５２３と、それぞれ電気的に接続されている。なお、詳細は後述するが、受電端子５７０ｃは回路基板５７に対する電源の供給に用いられ、出力信号端子５７０ｄは回路基板５７からの信号の出力に用いられ、出力接地端子５７０ｅは回路基板５７の接地に用いられる。この回路基板５７の詳細については後述する。

保持部材５８は、全体として筒状を呈する部材である。この保持部材５８は、絶縁性を有するＰＰＴ等の合成樹脂材料によって構成された基材と、導電性を有する銅等の金属材料で構成された配線等とを含んでいる。この保持部材５８は、先端側筐体３１の内部と後端側筐体５１の内部とに跨るとともに、収容部材５６の内側且つ回路基板５７の外側となる位置に設けられている。そして、保持部材５８は、第５絶縁リング４５の後端側であって、接続部材５２の先端側に配置されている。この保持部材５８の中央部には、中心線方向に沿って保持部材５８を貫通する貫通孔が形成されている。また、保持部材５８の外径は、収容部材５６の後端側の内径よりもわずかに大きい。さらに、保持部材５８の先端側の内径は、回路基板５７の外径よりもわずかに小さい。そして、保持部材５８の外周面は、収容部材５６の後端側の内周面と接触している。一方、保持部材５８の先端側の内周面は、回路基板５７の後端側の外周面と接触している。ここで、保持部材５８に設けられた配線は、その外周面において収容部材５６の内周面と接触し、その内周面において回路基板５７の入力接地端子５７０ｂ（後述する図５参照）に接続される。

［圧力検出装置における電気的な接続構造］
ここで、圧力検出装置２０における電気的な接続構造について説明を行う。
圧力検出装置２０において、圧電素子３３の後端側の端面（正極）は、金属製の後端電極部材３６と電気的に接続され、後端電極部材３６は、金属製の第２加圧部材（コイルスプリング）３８を介して、金属製の伝導部材５３に接続される。そして、金属製の伝導部材５３は、基本的に絶縁体で構成された被覆部材５４のうち、金属製の後端保持部５４ａと電気的に接続され、後端保持部５４ａは、回路基板５７に設けられた入力信号端子５７０ａ（後述する図５参照）と電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の後端側の面から、後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７０ａに至る電気的な経路を、『正の経路』と称する。

一方、圧力検出装置２０において、圧電素子３３の先端側の端面（負極）は、金属製の先端電極部材３５と電気的に接続され、先端電極部材３５は、金属製の第１加圧部材３７（および金属製の支持部材３９）を介して、金属製の緩衝部材５５と電気的に接続される。そして、金属製の緩衝部材５５は、金属製の収容部材５６と電気的に接続され、収容部材５６は、基本的に絶縁体で構成された保持部材５８に設けられた金属製の配線を介して、回路基板５７に設けられた入力接地端子５７０ｂ（後述する図５参照）と電気的に接続される。以下では、圧電素子３３の先端側の面から、先端電極部材３５、第１加圧部材３７（支持部材３９）、緩衝部材５５、収容部材５６および保持部材５８の配線を介して、回路基板５７の入力接地端子５７０ｂに至る電気的な経路を、『負の経路』と称する。

他方、圧力検出装置２０において、金属製の先端側筐体３１（第１先端側筐体３１１および第２先端側筐体３１２）は、金属製のダイアフラムヘッド３２および金属製の後端側筐体５１と電気的に接続されている。以下では、ダイアフラムヘッド３２から先端側筐体３１を介して後端側筐体５１に至る電気的な経路を、『筐体経路』と称する。

このように、本実施の形態の圧力検出装置２０では、正の経路の外側に負の経路が存在している。そして、正の経路と負の経路とは、絶縁パイプ４０、第１絶縁リング４１、被覆部材５４およびこれらにより形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。

また、この圧力検出装置２０では、負の経路の外側に筐体経路が存在している。そして、負の経路と筐体経路とは、絶縁プレート３４、第２絶縁リング４２、第３絶縁リング４３、第４絶縁リング４４、第５絶縁リング４５およびこれらにより形成されるエアギャップによって、電気的に絶縁されている。

そして、この圧力検出装置２０では、正の経路と負の経路とが電気的に絶縁され、且つ、負の経路と筐体経路とが電気的に絶縁されることにより、正の経路と筐体経路とが、電気的に絶縁されていることになる。

なお、以下の説明においては、先端側筐体３１、ダイアフラムヘッド３２および後端側筐体５１を、まとめて「筐体６０」と称することがある（図２および図３参照）。また、以下の説明においては、先端電極部材３５、第１加圧部材３７、支持部材３９、緩衝部材５５および収容部材５６を、まとめて「遮へい体７０」と称することがある（図３参照）。

ここで、筐体６０は、圧力検出装置２０において外部に露出する部位であり、特にダイアフラムヘッド３２は、燃焼に伴って酸性度が高くなる燃焼室Ｃに対峙する部位である。これに対し、遮へい体７０は、圧力検出装置２０において筐体６０の内部に収容される部位であり、この例においては、負の経路を形成する部位でもある。このため、遮へい体７０は、筐体６０よりも導電性が高い材料で構成することが好ましく、また、筐体６０は、遮へい体７０よりも耐酸性が高い材料で構成することが好ましい。

本実施の形態の圧力検出装置２０を、図１に示す内燃機関１０のシリンダヘッド１３に取り付けた場合、シリンダヘッド１３と筐体６０とが接触することにより、シリンダヘッド１３やシリンダブロック１１等を含む内燃機関１０の金属部材と筐体６０とが電気的に接続されることになる。ただし、上述したように、本実施の形態の圧力検出装置２０では、正の経路と負の経路と筐体経路とが、電気的に絶縁されていることから、内燃機関１０の金属部材と圧力検出装置２０の正の経路および負の経路とは、電気的に絶縁されることになる。

［回路基板の構成］
図５は、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７の概略構成図である。
本実施の形態の回路基板５７は、複数の電子部品（回路素子）を実装するための配線（回路パターン）が形成されたプリント配線基板５７０を備えている。また、回路基板５７は、プリント配線基板５７０に実装された、積分回路５７１と、増幅回路５７２と、ノイズ抑制回路５７３と、電源回路（Ｖｒｅｇ）５７４とをさらに備えている。

この回路基板５７では、圧電素子３３から入力されてくる電荷信号（後述する入力電荷Ｑｉ）を、積分回路５７１で積分することで電圧信号（後述する内部出力電圧Ｖｉ）に変換し、積分回路５７１から入力されてくる電圧信号を、増幅回路５７２で増幅して得た出力信号（後述する外部出力電圧Ｖｏ）を、外部（例えば図１に示す制御装置８０）に出力している。また、ノイズ抑制回路５７３は、圧電素子３３から回路基板５７に入力される電荷信号に対するノイズの重畳を抑制している。そして、電源回路５７４は、積分回路５７１および増幅回路５７２で使用する電圧（後述する内部電源電圧Ｖｒ）の作成および出力を行う。

本実施の形態では、プリント配線基板５７０としてガラス布基材エポキシ樹脂をベースとした所謂ガラエポ基板を用いている。そして、プリント配線基板５７０には、入出力用の端子として、入力信号端子５７０ａ、入力接地端子５７０ｂ、受電端子５７０ｃ、出力信号端子５７０ｄおよび出力接地端子５７０ｅが設けられている。

ここで、入力信号端子５７０ａには、圧力検出装置２０における正の経路が接続され、入力接地端子５７０ｂには、圧力検出装置２０における負の経路が接続される。すなわち、入力信号端子５７０ａには圧電素子３３の正極（背面側）が接続され、入力接地端子５７０ｂには圧電素子３３の負極（前面側）が接続される。これに対し、受電端子５７０ｃには第１基板側端子５２１が、出力信号端子５７０ｄには第２基板側端子５２２が、出力接地端子５７０ｅには第３基板側端子５２３が、それぞれ接続される（図３参照）。なお、回路基板５７では、入力接地端子５７０ｂと出力接地端子５７０ｅとが接続されている。

積分回路５７１は、第１演算増幅器ＯＰ１と、帰還コンデンサＣ１と、帰還抵抗Ｒ１とを備えている。積分回路５７１において、第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子は、入力信号端子５７０ａに接続されている。また、第１演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子は、電源回路５７４の出力端（ｏｕｔ）に接続されている。さらに、第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子は、増幅回路５７２に設けられた第２演算増幅器ＯＰ２（詳細は後述する）の非反転入力端子に接続されている。さらにまた、帰還コンデンサＣ１の一端は、第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続されており、帰還コンデンサＣ１の他端は、第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されている。そして、帰還抵抗Ｒ１の一端は、第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子に接続されており、帰還抵抗Ｒ１の他端は、第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されている。したがって、帰還コンデンサＣ１および帰還抵抗Ｒ１は、第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子および出力端子に対し、並列に接続されている。

本実施の形態において、演算増幅器の一例としての第１演算増幅器ＯＰ１は単電源（＋５．０Ｖ）で動作するものであって、そのオープンループゲインは１１０（ｄＢ）である。なお、第１演算増幅器ＯＰ１は、図示しない配線を介して受電端子５７０ｃに接続されており、受電端子５７０ｃを介して電源電圧（＋５．０Ｖ）が供給されるようになっている。また、帰還コンデンサＣ１は積層セラミックスコンデンサで構成されており、その静電容量値は５６０ｐＦである。さらに、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値は２．３ＧΩすなわち１ＧΩ以上である。したがって、積分回路５７１の時定数はＣ１×Ｒ１＝１．２８８ｓｅｃすなわち１ｓｅｃ以上となっている。

ここで、時定数が１ｓｅｃ未満となると、例えば内燃機関１０の回転数が低い場合（例えば２００ｒｐｍ等）に、本来出力されるべき電圧値に対して実際の出力電圧値が下がってしまうという現象が生じる。この理由は、積分回路５７１でチャージされる電荷量が、時定数が短い（帰還抵抗Ｒ１の抵抗値が小さい）ことにより、電圧に変換される前にすぐに帰還抵抗Ｒ１を経由してリークしていってしまうことに起因する。このため、時定数を１ｓｅｃ以上とすることにより、低回転数でも帰還コンデンサＣ１での電荷のリークを抑制する（リークの影響を少なくする）ことが可能になる。これを実現するためには、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくする必要があり、結果としてＧΩ以上の抵抗値が必要となっている。なお、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値が小さい場合であっても、帰還コンデンサＣ１の容量値が大きければ、時定数を１ｓｅｃ以上とすることは可能であるが、これは、以下の理由により好ましくない。

圧電素子３３で発生した入力電荷Ｑｉを積分回路５７１で内部出力電圧Ｖｉに変換する物理式は、Ｖｉ＝Ｑｉ／Ｃ１となる。ここで、入力電荷Ｑｉの電荷量が同じであると仮定した場合、帰還コンデンサＣ１の容量値が大きくなるほど、得られる内部出力電圧Ｖｉの電圧値は小さくなる。ただし、制御装置８０では、ＭＰａ当たりの電圧値が予め決められた大きさ（例えば＋５Ｖ）に規定されている。このため、積分回路５７１の後段に設けられた増幅回路５７２で、内部出力電圧Ｖｉを上記規定に整合させるための増幅が行われる。したがって、内部出力電圧Ｖｉの電圧値が小さくなるほど、増幅回路５７２における増幅率を大きくする必要が生じるが、増幅回路５７２ではノイズも一緒に増幅してしまうことになるため、増幅率を大きくしすぎることは好ましくない。
このため、本実施の形態では、帰還コンデンサＣ１の容量値を大きくせず、帰還抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすることにより、１ｓｅｃ以上の時定数を実現している。

増幅回路５７２は、第２演算増幅器ＯＰ２と、第１設定抵抗Ｒ２ａと、第２設定抵抗Ｒ２ｂとを備えている。増幅回路５７２において、第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子は、第１設定抵抗Ｒ２ａを介して、電源回路５７４の出力端（ｏｕｔ）に接続されている。また、第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は、積分回路５７１に設けられた第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続されている。さらに、第２演算増幅器ＯＰ２の出力端子は、出力信号端子５７０ｄに接続されている。さらにまた、第２設定抵抗Ｒ２ｂの一端は、第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に接続されており、第２設定抵抗Ｒ２ｂの他端は、第２演算増幅器ＯＰ２の出力端子に接続されている。

本実施の形態において、第２演算増幅器ＯＰ２は単電源（＋５．０Ｖ）で動作するものであって、そのオープンループゲインは１１０（ｄＢ）である。なお、第２演算増幅器ＯＰ２は、図示しない配線を介して受電端子５７０ｃに接続されており、受電端子５７０ｃを介して電源電圧（＋５．０Ｖ）が供給されるようになっている。また、第１設定抵抗Ｒ２ａの抵抗値は１０（ｋΩ）である。さらに、第２設定抵抗Ｒ２ｂの抵抗値は５１（ｋΩ）である。

本実施の形態において、増幅回路５７２の増幅率は４倍〜１３倍となるように定められており、ここでは、増幅率を６倍（＝１＋Ｒ２ｂ／Ｒ２ａ）としている。ただし、特にノイズの影響を気にしなくてもよいなら、増幅率は上記範囲以外であってもよく、その抵抗値も、耐圧性および耐電流性に問題がなければ、ｋΩオーダーでなくてもよい。

ノイズ抑制回路５７３は、入力側コンデンサＣ０を備えている。この入力側コンデンサＣ０の一端は、入力信号端子５７０ａに接続されている。また、この入力側コンデンサＣ０の他端は、入力接地端子５７０ｂに接続されている。したがって、回路基板５７においてノイズ抑制回路５７３を構成する入力側コンデンサＣ０は、回路基板５７の外部に設けられた圧電素子３３と、並列に接続されていることになる。

本実施の形態において、入力側コンデンサＣ０は積層セラミックスコンデンサで構成されており、その静電容量値は１００ｐＦである。このように、本実施の形態では、ノイズ抑制回路５７３に設けられた入力側コンデンサＣ０の静電容量値（１００ｐＦ）が、積分回路５７１に設けられた帰還コンデンサＣ１の静電容量値（５６０ｐＦ）よりも小さくなっている。

電源回路５７４は、その入力端（ｉｎ）が、電源端子５７０ｃに接続され、その出力端（ｏｕｔ）が、積分回路５７１（より具体的には積分回路５７１に設けられた第１演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子）および増幅回路５７２（より具体的には増幅回路５７２に設けられた第１設定抵抗Ｒ２ａ）に接続され、その接地端（ＧＮＤ）が、入力接地端子５７０ｂおよび出力接地端子５７０ｅに接続されている。

［圧力検出装置による圧力検出動作］
では、圧力検出装置２０による圧力検出動作について説明を行う。
内燃機関１０が動作しているとき、ダイアフラムヘッド３２の圧力受面３２ａに、燃焼室Ｃ内で発生した圧力（燃焼圧）が付与される。ダイアフラムヘッド３２では、圧力受面３２ａが受けた圧力が裏側の凸部３２ｃに伝達され、さらに凸部３２ｃから絶縁プレート３４へと伝達される。そして、絶縁プレート３４に伝達された圧力は先端電極部材３５へと伝達されることで、先端電極部材３５と後端電極部材３６とに挟まれた圧電素子３３に作用し、圧電素子３３では、受けた圧力に応じた電荷が生じる。圧電素子３３に生じた電荷は、正の経路すなわち後端電極部材３６、第２加圧部材３８、伝導部材５３および後端保持部５４ａを介して、回路基板５７の入力信号端子５７０ａに電荷信号として供給される。回路基板５７に供給された電荷信号は、積分回路５７１で積分処理されることで電圧信号に変換され、さらに増幅回路５７２で増幅処理されることで出力信号とされる。そして、増幅回路５７２から出力された出力信号は、回路基板５７の出力信号端子５７０ｄから、接続部材５２に設けられた第２基板側端子５２２および第２接続端子５２ｂを介して、外部（ここでは接続ケーブル９０および制御装置８０）に送信される。

［回路基板の動作］
このとき、回路基板５７は、以下に示す動作を行う。
まず、入力信号端子５７０ａには、圧電素子３３より、入力信号（電荷信号）として入力電荷Ｑｉが入力される。また、受電端子５７０ｃには、制御装置８０から、外部電源電圧Ｖｃ（この例ではＤＣ＋５．０Ｖ）が印加される。さらに、出力信号端子５７０ｄからは、制御装置８０に向けて、外部出力電圧Ｖｏが出力される。そして、入力接地端子５７０ｂおよび出力接地端子５７０ｅは、出力接地端子５７０ｅが、回路基板５７の外部に設けられた接地体（図示せず）に接続されることにより、グランド電位（ＧＮＤ電位）に設定される。ここで、接地体は、内燃機関１０を構成するシリンダヘッド１３等の金属部材ではなく、接続ケーブル９０を介して接続された制御装置８０側に設けられている。

積分回路５７１は、圧電素子３３から入力されてくる入力電荷Ｑｉを積分し、得られた電圧信号の一例としての内部出力電圧Ｖｉを増幅回路５７２に向けて出力する。このとき、第１演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子には、入力信号端子５７０ａからノイズ抑制回路５７３を介して、入力電荷Ｑｉが供給される。一方、第１演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子には、電源回路５７４から基準電圧となる内部電源電圧Ｖｒが印加される。このように、本実施の形態では積分回路５７１は、第１演算増幅器ＯＰ１を用いた積分回路として構成されている。ただし、第１演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子は、ＧＮＤ電位に設定される（接地される）のではなく、内部電源電圧Ｖｒに設定される。これは、第１演算増幅器ＯＰ１が単電源で動作することと、入力電荷Ｑｉが正負両方の値をとり得ることとを理由とするものである。

増幅回路５７２は、積分回路５７１から入力されてくる内部出力電圧Ｖｉを増幅し、得られた外部出力電圧Ｖｏを外部（例えば図１に示す制御装置８０）に向けて出力する。このとき、第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子には、電源回路５７４から出力される内部電源電圧Ｖｒが、第１設定抵抗Ｒ２ａを介して印加される。また、第２演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子には、第２演算増幅器ＯＰ２の出力端子から出力される外部出力電圧Ｖｏが、第２設定抵抗Ｒ２ｂを介して印加される。一方、第２演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子には、積分回路５７１における第１演算増幅器ＯＰ１の出力端子から出力される内部出力電圧Ｖｉが印加される。このように、本実施の形態の増幅回路５７２は、第２演算増幅器ＯＰ２を用いた反転増幅回路として構成されている。

ノイズ抑制回路５７３は、圧電素子３３から入力されてくる入力電荷Ｑｉに対する、交流成分によるノイズの重畳を抑制する。ここで、本実施の形態では、ノイズ抑制回路５７３における入力側コンデンサＣ０の静電容量値が、積分回路５７１における帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さく設定されることにより、入力電荷Ｑｉが、ノイズ抑制回路５７３（入力側コンデンサＣ０）側よりも積分回路５７１（帰還コンデンサＣ１）側に、より多く供給されるようになっており、入力電荷Ｑｉすなわち電荷信号に対する感度の低下を抑制している。

電源回路５７４は、受電端子５７０ｃを介して入力されてくる外部電源電圧Ｖｃ（この例ではＤＣ＋５．０Ｖ）を、より低い内部電源電圧Ｖｒ（この例ではＤＣ＋１．０Ｖ）に変換して出力する。

［まとめ］
本実施の形態の圧力検出装置２０は内燃機関１０に取り付けられており、この内燃機関１０が自動車に搭載されている場合、クラクション、ヘッドライトおよびワイパー等で発生したｋＨｚオーダーの周波数のノイズ（以下では低周波ノイズと称する）が、内燃機関１０のシリンダヘッド１３に侵入してくる。

また、本実施の形態の内燃機関１０が自動車に搭載されている場合、自動車の周囲には、通常、携帯電話、ラジオおよびテレビ等で使用されるＭＨｚオーダーの周波数の電波が飛び交う。この電波が、圧力検出装置２０に設けられた回路基板５７に照射されると、ＭＨｚオーダーの周波数のノイズ（以下では高周波ノイズと称する）が、回路基板５７に生じる。

さらに、これらのノイズは、圧力検出装置２０に接続された接続ケーブル９０を介して、回路基板５７に侵入してくる。これは、接続ケーブル９０がアンテナとして機能してしまうためである。

ここで、本実施の形態では、回路基板５７における積分回路５７１の入力側に、入力側コンデンサＣ０を含むノイズ抑制回路５７３を設けた。これにより、ノイズ抑制回路５７３を設けない場合と比較して、圧電素子３３から積分回路５７１に供給される電荷信号（入力電荷Ｑｉ）に対する、低周波〜高周波のノイズの重畳を抑制することが可能になる。その結果、積分回路５７１からの電圧信号（内部出力電圧Ｖｉ）におけるノイズの低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、ノイズ抑制回路５７３における入力側コンデンサＣ０の静電容量値を、積分回路５７１における帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さくした。これにより、入力側コンデンサＣ０の静電容量値を、帰還コンデンサＣ１の静電容量値以上とした場合と比較して、圧電素子３３から積分回路５７１側に供給される入力電荷Ｑｉの量を多くすることが可能になる。その結果、電荷信号（入力電荷Ｑｉ）に対する感度の低下を抑制することができる。

さらに、本実施の形態の圧力検出装置２０では、筐体６０と、圧電素子３３から回路基板５７に至る正の経路および負の経路とを、電気的に絶縁している。このため、シリンダヘッド１３から圧力検出装置２０の筐体６０に伝播した低周波ノイズは、回路基板５７には伝達されにくくなる。その結果、低周波ノイズに起因する、回路基板５７におけるグランド電位の揺れ（変動）が抑制されることになり、回路基板５７から出力される出力信号（外部出力電圧Ｖｏ）の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。

さらにまた、本実施の形態では、遮へい体７０を構成する金属製の収容部材５６を用いて、回路基板５７を覆っている（収容している）。このため、外部から圧力検出装置２０に照射される電波は、収容部材５６を含む遮へい体７０によって遮られることとなり、回路基板５７に到達しにくくなる。その結果、高周波ノイズに起因する、回路基板５７におけるグランド電位の揺れ（変動）が抑制されることになり、回路基板５７から出力される出力信号（外部出力電圧Ｖｏ）の揺れ（変動）を低減させることが可能になる。

そして、本実施の形態では、遮へい体７０が負の経路を兼ねるようにしたので、遮へい体７０と負の経路とを別々に設けた場合と比較して、圧力検出装置２０の構成を簡易にすることができる。

［その他］
なお、本実施の形態では、圧力検出装置２０の筐体６０を、導電性を有する金属材料で構成していたが、これに限られるものではなく、アルミナセラミックスやジルコニアセラミックスなど、絶縁性を有する材料で構成するようにしてもよい。この場合には、筐体６０と遮へい体７０とを、各種絶縁部材（絶縁プレート３４、第４絶縁リング４４および第５絶縁リング４５）およびエアギャップを介して絶縁する必要がなくなる。

また、本実施の形態では、遮へい体７０によって、圧電素子３３、正の経路および回路基板５７を覆う（収容する）ようにしていたが、少なくとも回路基板５７の一部を覆う（収容する）ものであれば、回路基板５７を全く覆わない（収容しない）場合と比べて、ノイズを低減する効果が生じることになる。

ここで、本実施の形態では、筒状を呈する収容部材５６を用いて、回路基板５７を覆う（収容する）ようにしていたが、これに限られるものではなく、収容部材５６として、例えば金属を編み込んだ金属編組等を用いてもかまわない。

さらにまた、本実施の形態では、圧電素子３３を用いて内燃機関１０の燃焼圧を検出する圧力検出装置２０を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、温度、湿度あるいは流量など、各種物理量を検出する検出装置に適用してもかまわない。

以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
本発明者は、回路基板５７における入力側コンデンサＣ０の有無や、入力側コンデンサＣ０および帰還コンデンサＣ１の各静電容量値を異ならせた複数の圧力検出装置２０を作製し、ＢＣＩ（Bulk Current Injection）試験による評価と、出力信号（外部出力電圧Ｖｏ）の信号波形の評価とを行った。

［評価に用いたサンプル］
表１は、今回の評価に用いた２６個のサンプルにおける、入力側コンデンサＣ０および帰還コンデンサＣ１の関係を示している。

では、表１に示す各サンプルについて、説明を行う。
まず、第１サンプルＳ１〜第１３サンプルＳ１３では、帰還コンデンサＣ１の静電容量値が５６０ｐＦに固定されている。これに対し、第１４サンプルＳ１４〜第２６サンプルＳ２６では、帰還コンデンサＣ１の静電容量値が２２００ｐＦに固定されている。以下では、第１サンプルＳ１〜第１３サンプルＳ１３を「第１群」と称し、第１４サンプルＳ１４〜第２６サンプルＳ２６を「第２群」と称する。

まず、第１群において、第１サンプルＳ１は、入力側コンデンサＣ０を有しない（「なし」と記載）、従来の構成となっている。また、第２サンプルＳ２〜第４サンプルＳ４は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値がそれぞれ１００ｐＦ、２２０ｐＦ、４７０ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さくなっている。さらに、第５サンプルＳ５は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値が５６０ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値と等しくなっている。さらにまた、第６サンプルＳ６〜第１３サンプルＳ１３は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値がそれぞれ８２０ｐＦ、１０００ｐＦ、２２００ｐＦ、３３００ｐＦ、５１００ｐＦ、６８００ｐＦ、８２００ｐＦ、１００００ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも大きくなっている。

一方、第２群において、第１４サンプルＳ１４は、入力側コンデンサＣ０を有しない（「なし」と記載）、従来の構成となっている。また、第１５サンプルＳ１５〜第２０サンプルＳ２０は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値がそれぞれ１００ｐＦ、２２０ｐＦ、４７０ｐＦ、５６０ｐＦ、８２０ｐＦ、１０００ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さくなっている。さらに、第２１サンプルＳ２１は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値が２２００ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値と等しくなっている。さらにまた、第２２サンプルＳ２２〜第２６サンプルＳ２６は、入力側コンデンサＣ０の静電容量値がそれぞれ３３００ｐＦ、５１００ｐＦ、６８００ｐＦ、８２００ｐＦ、１００００ｐＦとなっており、帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも大きくなっている。

したがって、第１サンプルＳ１と第１４サンプルＳ１４とは、入力側コンデンサＣ０を有しない点で共通する。また、第２サンプルＳ２〜第４サンプルＳ４と第１５サンプルＳ１５〜第２０サンプルＳ２０とは、入力側コンデンサＣ０の静電容量値が帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さい点で共通する。さらに、第５サンプルＳ５と第２１サンプルＳ２１とは、入力側コンデンサＣ０の静電容量値が帰還コンデンサＣ１の静電容量値と等しい点で共通する。さらにまた、第６サンプルＳ６〜第１３サンプルＳ１３と第２２サンプルＳ２２〜第２６サンプルＳ２６とは、入力側コンデンサＣ０の静電容量値が帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも大きい点で共通する。

［ＢＣＩ試験］
次に、圧力検出装置２０の評価に用いたＢＣＩ試験について、簡単に説明を行う。
ＢＣＩ試験は、自動車のＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）規格のうち、ＥＭＳ（Electromagnetic Susceptibility）に対応するイミュニティ規格として定められたものであって、例えばＩＳＯ１１４５２−４：２０１１に規定されている。

なお、今回は、圧力検出装置２０に接続ケーブル９０を取り付ける一方、圧力検出装置２０の筐体６０を、空気層等を介して外部と絶縁した状態で、ＢＣＩ試験を行った。ここで、接続ケーブル９０の長さは１ｍとした。また、ＢＣＩ試験における、接続ケーブル９０に対するノイズの印加は、接続ケーブル９０が取り付けられる第１接続端子５２ａ〜第３接続端子５２ｃから、１５０ｍｍとなる位置に対して行った。さらに、接続ケーブル９０に印加するノイズをＡＭ変調方式で作成するとともに、印加するノイズの周波数範囲を、０を超え且つ１０００ＭＨｚ（１ＧＨｚ）以下とした。そして、接続ケーブル９０にノイズが印加された状態で、回路基板５７に設けられた出力信号端子５７０ｄと出力接地端子５７０ｅとの間の電圧（外部出力電圧Ｖｏ）の変動量（以下では、出力電圧変動量と称する）を測定した。なお、ＩＳＯ１１４５２−４：２０１１では、印加するノイズの周波数範囲が１ＭＨｚ〜４００ＭＨｚと定められており、今回は、これよりも広い周波数範囲で測定を行うこととした。

図６は、各回路構成におけるＢＣＩ試験の結果を、グラフとして示す図である。ここで、図６（ａ）は回路基板５７として第１サンプルＳ１を用いた場合の結果を、図６（ｂ）は回路基板５７として第１サンプルＳ１を用いるとともに、入力信号端子５７０ａおよび入力接地端子５７０ｂをオープンにした（圧電素子３３と接続していない）場合の結果を、図６（ｃ）は回路基板５７として第５サンプルＳ５を用いた場合の結果を、それぞれ示している。図６（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいては、横軸が周波数（０〜１０００ＭＨｚ）となっており、縦軸が外部出力電圧Ｖｏの変動量である出力電圧変動量（Ｖ）となっている。

まず、図６（ａ）に示す例では、１５０ＭＨｚ付近、２６０ＭＨｚ付近、４６０ＭＨｚ付近および５７０ＭＨｚ付近のそれぞれにおいて、出力電圧変動量が絶対値で大きくなる領域が存在することがわかった。そして、出力電圧変動量の最大値は＋０．００６Ｖ（＋６ｍＶ）であり、最小値は−０．０２４Ｖ（−２４ｍＶ）であった。

また、図６（ｂ）に示す例では、１６０ＭＨｚ付近および９５０ＭＨｚ付近のそれぞれにおいて、出力電圧変動量が絶対値で大きくなる領域が存在することがわかった。そして、出力電圧変動量の最大値は＋０．００７Ｖ（＋７ｍＶ）であり、最小値は−０．００１Ｖ（−１ｍＶ）であった。

さらに、図６（ｃ）に示す例では、１６０ＭＨｚ付近、２５０ＭＨｚ付近、４７０ＭＨｚ付近、５７０ＭＨｚ付近および９４０ＭＨｚ付近のそれぞれにおいて、出力電圧変動量が絶対値で大きくなる領域が存在することがわかった。そして、出力電圧変動量の最大値は＋０．００６Ｖ（＋６ｍＶ）であり、最小値は−０．０１１Ｖ（−１１ｍＶ）であった。

ここで、図６（ｂ）は、圧電素子３３が接続されていない状態での回路基板５７の出力電圧であることから、出力電圧変動量は、これら三者の中で最も小さくなっている。また、図６（ａ）と図６（ｃ）とを比較すると、出力電圧変動量は、図６（ｃ）に示す方がより小さくなっていることがわかる。

なお、ここでは詳細な説明を行わないが、回路基板５７として、第１サンプルＳ１と同じく入力側コンデンサＣ０を有しない第１４サンプルＳ１４を用いた場合には、第１サンプルＳ１と同様の結果（図６（ａ）参照）が得られた。また、回路基板５７として、第５サンプルＳ５と同じく入力側コンデンサＣ０を有する第２サンプルＳ２〜第４サンプルＳ４、第６サンプルＳ６〜第１３サンプルＳ１３、第１５サンプルＳ１５〜第２６サンプルＳ２６を用いた場合には、第５サンプルＳ５と同様の結果（図６（ｃ）参照）が得られた。

以上の結果から、回路基板５７において、積分回路５７１の入力側に、圧電素子３３と並列に入力側コンデンサＣ０を接続することにより、ＢＣＩ試験における出力電圧変動量を小さくできることが理解される。

［出力電圧波形］
続いて、圧力検出装置２０の評価に用いた出力電圧波形について、簡単に説明を行う。
圧力検出装置２０による圧力の検出対象となる内燃機関１０は、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程の４行程（４ストローク機関の場合）を繰り返し行う。ここで、内燃機関１０の筒内の圧力は、圧縮行程内において経時的に増大し、これに続く燃焼行程内において経時的に減少する。このとき、内燃機関１０の筒内の圧力のピーク（最大値）は、上死点の付近で生じることになる。そして、圧電素子３３は、この筒内の圧力の変動に対応した電荷信号（入力電荷Ｑｉ）を出力し、積分回路５７１は、電荷信号を積分した電圧信号（内部出力電圧Ｖｉ）を出力し、増幅回路５７２は、電圧信号を増幅した出力信号（外部出力電圧Ｖｏ）を出力することになる。

図７は、各回路構成における出力電圧波形の形状を、それぞれ示す図である。ここで、図７（ａ）は回路基板５７として第２サンプルＳ２を用いた場合の出力電圧波形を、図７（ｂ）は回路基板５７として第８サンプルＳ８を用いた場合の出力電圧波形を、それぞれ示している。図７（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、横軸は経過時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は回路基板５７の外部出力電圧Ｖｏ（Ｖ）となっている。また、図７（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、内燃機関１０を同一且つ一定の回転数で動作させたときの検出結果を示している。

まず、図７（ａ）に示す例では、圧力の増大および減少に伴う外部出力電圧Ｖｏの波形が、頂上のピーク値が点となる三角状を呈している。これに対し、図７（ｂ）に示す例では、圧力の増大および減少に伴う外部出力電圧Ｖｏの波形が、頂上のピーク値が線となる矩形状を呈している。ここで、上述した内燃機関１０の動作からも明らかなように、図７（ａ）は内燃機関１０内の圧力の変化を適確に表しているのに対し、図７（ｂ）は内燃機関１０内の圧力の変化を不的確に表していることになる。以下では、図７（ａ）に示す出力電圧波形を「正常波形」と称し、図７（ｂ）に示す出力電圧波形を「異常波形」と称する。

図８は、各回路構成における入力側コンデンサおよび帰還コンデンサの静電容量値と、出力電圧波形との関係を説明するための図である。ここで、図８においては、正常波形が得られた回路構成を「正常」と記載しており、異常波形が得られた回路構成を「異常」と記載している。

まず、回路基板５７として、入力側コンデンサＣ０を有しない第１サンプルＳ１および第１４サンプルＳ１４を用いた場合には、第２サンプルＳ２と同様に正常波形が確認された。また、回路基板５７として、第２サンプルＳ２と同じく入力側コンデンサＣ０の静電容量値が帰還コンデンサＣ１未満に設定された第３サンプルＳ３、第４サンプルＳ４、第１５サンプルＳ１５〜第２０サンプルＳ２０を用いた場合にも、第２サンプルＳ２と同様に正常波形が確認された。

一方、回路基板５７として、帰還コンデンサＣ１の静電容量値が入力側コンデンサＣ０と同じ大きさに設定された第５サンプルＳ５および第２１サンプルＳ２１を用いた場合には、第８サンプルＳ８と同様に異常波形が確認された。また、回路基板５７として、第８サンプルＳ８と同じく帰還コンデンサＣ１の静電容量値が入力側コンデンサＣ０未満に設定された第６サンプルＳ６〜第１３サンプルＳ１３、第２２サンプルＳ２２〜第２６サンプルＳ２６を用いた場合にも、第８サンプルＳ８と同様に異常波形が確認された。

このように、回路基板５７における積分回路５７１の入力側に、圧電素子３３と並列に入力側コンデンサＣ０を接続する場合、その静電容量値を、積分回路５７１に設けられた帰還コンデンサＣ１よりも小さくすることにより、回路基板５７からの出力電圧波形を正常波形にできることが理解される。これは、入力側コンデンサＣ０の静電容量値を帰還コンデンサＣ１以上とした場合、圧電素子３３からの入力電荷Ｑｉが、積分回路５７１（帰還コンデンサＣ１）よりもノイズ抑制回路５７３（入力側コンデンサＣ０）により多く供給されることで、感度の低下を招くことに起因するものと考えられる。

なお、入力側コンデンサＣ０の静電容量値は、帰還コンデンサＣ１の静電容量値よりも小さい範囲内において、適宜変更することができる。ここで、除去対象となるノイズの周波数を高周波数化したい場合には、入力側コンデンサＣ０の静電容量値をより小さくすればよく、除去対象となるノイズの周波数を低周波数化したい場合には、入力側コンデンサＣ０の静電容量値をより大きくすればよい。

１…圧力検出システム、１０…内燃機関、２０…圧力検出装置、３０…検出部、３１…先端側筐体、３２…ダイアフラムヘッド、３３…圧電素子、３４…絶縁プレート、３５…先端電極部材、３６…後端電極部材、３７…第１加圧部材、３８…第２加圧部材、３９…支持部材、４０…絶縁パイプ、４１…第１絶縁リング、４２…第２絶縁リング、４３…第３絶縁リング、４４…第４絶縁リング、４５…第５絶縁リング、５０…処理部、５１…後端側筐体、５２…接続部材、５３…伝導部材、５４…被覆部材、５５…緩衝部材、５６…収容部材、５７…回路基板、５８…保持部材、６０…筐体、７０…遮へい体、８０…制御装置、９０…接続ケーブル、５７０…プリント配線基板、５７１…積分回路、５７２…増幅回路、５７３…ノイズ抑制回路、５７４…電源回路

Claims (5)

1. 物理量の変化に応じた電荷信号を出力する出力素子と、
   前記電荷信号が入力される反転入力端子と、基準電圧が入力される非反転入力端子と、出力信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、当該反転入力端子と当該出力端子とに接続される帰還コンデンサとを備え、当該出力信号として当該電荷信号を積分した電圧信号を出力する積分回路と、
   前記反転入力端子に前記出力素子と並列に接続され、前記帰還コンデンサよりも容量が小さい入力側コンデンサと
   を含む検出装置。
2. 前記積分回路は、前記反転入力端子と前記出力端子とに接続されることで、前記帰還コンデンサと並列に接続される帰還抵抗をさらに備え、
   前記帰還コンデンサおよび前記帰還抵抗の時定数が１ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１記載の検出装置。
3. 前記積分回路は、前記反転入力端子と前記出力端子とに接続されることで、前記帰還コンデンサと並列に接続される帰還抵抗をさらに備え、
   前記帰還抵抗の抵抗値が１ＧΩ以上であることを特徴とする請求項１記載の検出装置。
4. 前記積分回路から入力されてくる前記電圧信号を増幅する増幅回路をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の検出装置。
5. 物理量の変化に応じた電荷信号を出力する出力素子からの当該電荷信号が入力される反転入力端子と、基準電圧が入力される非反転入力端子と、出力信号を出力する出力端子とを有する演算増幅器と、当該反転入力端子と当該出力端子とに接続される帰還コンデンサとを備え、当該出力信号として当該電荷信号を積分した電圧信号を出力する積分回路と、
   前記反転入力端子に前記出力素子と並列に接続されるように設けられ、前記帰還コンデンサよりも容量が小さい入力側コンデンサと、
   前記積分回路および前記入力側コンデンサを実装する基板と
   を含む回路基板。

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