JP2023040674A - 圧力センサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出または温度補正を精度良く行うことが可能な圧力センサを提供すること。【解決手段】圧力センサ１０は、圧力に応じた変形を生じるメンブレン２２と、メンブレン２２に形成され、検出回路３０を構成する複数のセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４と、メンブレン２２に形成され、温度を検出するための補正用抵抗体Ｒｃと、メンブレン２２とは異なる外部基板１８に形成され、補正用抵抗体Ｒｃの一端に電気的に接続可能な外部抵抗体Ｒｅと、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、メンブレンの変形による歪を抵抗体の抵抗変化により検出する圧力センサに関する。

近年、圧抵抗効果（ピエゾ抵抗効果）を利用した圧力センサに関し、各種技術が提案されている。例えば特許文献１には、メンブレン（ダイヤフラム）と、メンブレン上に形成された複数の抵抗体と、メンブレン上に形成された測温素子と、を有する圧力センサが記載されている。

メンブレン上に形成された複数の抵抗体は、ブリッジ回路からなる検出回路（歪ゲージ）を構成し、メンブレンが圧力流体から圧力を受けて歪を発生させると、その歪量に応じた分だけ抵抗値を変化させる。このときの検出回路の出力信号を検出することにより、複数の抵抗体の抵抗値の変化、すなわちメンブレンに加わる圧力を測定することが可能となっている。

メンブレン上に形成された測温素子は、例えばサーミスタ等の抵抗素子からなり、圧力流体の温度変化に応じて抵抗値を変化させる。したがって、測温素子の出力信号を検出することにより、圧力流体の温度を測定することが可能となり、この温度情報に基づいて、検出回路の出力信号に含まれる誤差（抵抗体の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差）を補正することができる。

ところで、圧力センサの小型化あるいは温度測定の高精度化を図るためには、複数の抵抗体が配置される領域、すなわちメンブレンの歪発生領域に測温素子を形成することが望ましい。しかしながら、この場合、メンブレンが圧力流体から圧力を受けて歪を発生させると、その歪の影響による測温素子の抵抗変化を無視することができなくなり、測温素子の出力信号に上記抵抗変化に応じた誤差が許容量を超えて重畳するおそれがある。そのため、測温素子の出力信号から得られる温度情報の正確性を担保することができず、検出回路の出力信号に対して正確な温度補正を行うことは困難である。

特開平１１－０９４６６７号公報

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、温度検出または温度補正を精度良く行うことが可能な圧力センサを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る圧力センサは、
圧力に応じた変形を生じるメンブレンと、
前記メンブレンに形成され、検出回路を構成する複数のセンサ抵抗体と、
前記メンブレンに形成され、温度を検出するための補正用抵抗体と、
前記メンブレンとは異なる外部基板に形成され、前記補正用抵抗体の一端に電気的に接続可能な外部抵抗体と、を有する。

例えば、補正用抵抗体と外部抵抗体とが電気的に接続されていない状態において、補正用抵抗体の出力信号（以下、仮出力信号）を検出することにより、圧力流体の温度（以下、仮温度）を測定することができる。ただし、仮出力信号には、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分だけでなく、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分も含まれている可能性がある。

そこで、補正用抵抗体と外部抵抗体とが電気的に接続された状態において、補正用抵抗体の出力信号を検出することにより、このメンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分を特定することが可能となる。すなわち、補正用抵抗体が配置される位置と外部抵抗体が配置される位置との間で温度条件が同様である場合、圧力流体の温度変化に応じた抵抗変化が補正用抵抗体に生じると、これと同様の変化率で外部抵抗体にも抵抗変化が生じる。そのため、上記温度変化に応じた各抵抗体の抵抗変化分が相殺されることにより、補正用抵抗体の出力信号（例えば、電力供給ラインとグランドとの間に介在された補正用抵抗体と外部抵抗体との間の分圧値）は、理論上、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分に等しくなる。したがって、上述した仮出力信号の検出値から、このメンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分を除くことにより、圧力流体の真の温度を求めることができる。

このように、本発明に係る圧力センサでは、圧力流体の温度検出を精度良く行うことができるとともに、その温度情報に基づいて、検出回路の出力信号に含まれる誤差（各センサ抵抗体の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差）を精度良く補正することができる。また、上述したように、仮出力信号の検出値からメンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分を除くことができるため、補正用抵抗体をメンブレンの歪発生領域に形成しても問題がなく、圧力センサの小型化あるいは温度測定の高精度化を良好に図ることができる。

前記外部基板は、複数の前記外部基板からなり、前記外部抵抗体は、複数の前記外部抵抗体からなり、複数の前記外部基板の各々には、複数の前記外部抵抗体の各々が形成されており、前記補正用抵抗体と複数の前記外部抵抗体とは、ブリッジ回路を形成していてもよい。このような構成とすることにより、補正用抵抗体の出力信号をブリッジ回路の差動出力として得ることが可能となり、バイアス電圧やノイズ等の影響を回避しつつ、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を細かく読み取ることができる。また、各外部基板に各外部抵抗体を形成することにより、各外部基板の設置位置を適宜調整することにより、各外部抵抗体の配置を自在に調整することが可能となり、各外部抵抗体の配置の自由度を高めることができる。

前記外部抵抗体は、複数の前記外部抵抗体からなり、前記外部基板には、複数の前記外部抵抗体が形成され、前記補正用抵抗体と複数の前記外部抵抗体とは、ブリッジ回路を形成していてもよい。このような構成とした場合にも、上述したように、補正用抵抗体の出力信号をブリッジ回路の差動出力として得ることが可能となり、バイアス電圧やノイズ等の影響を回避しつつ、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を細かく読み取ることができる。また、各外部抵抗体が同一基板上に形成されているため、各外部抵抗体が配置される各位置の温度条件が同様となる。したがって、各外部抵抗体は同様の温度変化をすることになり、補正用抵抗体の出力信号に、各外部抵抗体の温度変化の相違に起因する誤差が含まれることを防止することができる。

好ましくは、前記外部基板と前記メンブレンとは、同様の熱特性を有する材料で形成されている。このような構成とすることにより、補正用抵抗体が配置される位置と外部抵抗体が配置される位置との間で温度条件を同様とすることが可能となる。それゆえ、補正用抵抗体と外部抵抗体とが同様の温度変化をすることになり、補正用抵抗体の出力信号に、各抵抗体の温度変化の相違に起因する誤差が含まれることを防止し、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を高精度で検出することができる。

好ましくは、前記補正用抵抗体と前記外部抵抗体との間の電気的接続を解除する解除部を有する。圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を測定するときに（仮温度を測定するときに）、補正用抵抗体と外部抵抗体との間の電気的接続を解除した上で、補正用抵抗体の出力信号（仮出力信号）を検出することにより、外部抵抗体を含む回路との干渉を回避し、仮出力信号に外部抵抗体の影響による誤差が含まれることを防止することができる。すなわち、上述したように、仮出力信号には、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分だけでなく、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化分も含まれている可能性があるが、ここに外部抵抗体の影響による誤差がさらに含まれることを防止することができる。

好ましくは、前記補正用抵抗体の一端に電気的に接続可能な第１導電経路と第２導電経路とをさらに有し、前記第２導電経路には、前記外部抵抗体が電気的に接続されており、前記解除部は、前記補正用抵抗体の電気的な接続先を前記第１導電経路および前記第２導電経路のいずれかに切り替えるスイッチからなる。スイッチにより、補正用抵抗体の電気的な接続先を第１導電経路に切り替えることにより、補正用抵抗体と外部抵抗体とが電気的に接続されていない状態が形成され、補正用抵抗体の出力信号（仮出力信号）に基づいて、圧力流体の温度（仮温度）を測定する処理を実行することができる。また、スイッチにより、補正用抵抗体の電気的な接続先を第２導電経路に切り替えることにより、補正用抵抗体と外部抵抗体とが電気的に接続された状態が形成され、補正用抵抗体の出力信号に基づいて、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を検出する処理を実行することができる。

好ましくは、前記外部基板が固定される基板部をさらに有し、前記外部基板は、前記メンブレンの周囲に隣接して配置され、前記外部基板に形成された前記外部抵抗体は、前記メンブレンに形成された前記補正用抵抗体の近傍に配置されている。このような構成とすることにより、補正用抵抗体が配置される位置と外部抵抗体が配置される位置との間の温度条件を同様とすることが可能となり、メンブレンの歪に起因する補正用抵抗体の抵抗変化を高精度で検出することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力センサの概略断面図である。 図２は、図１に示す圧力センサの概略平面図である。 図３は、図２に示す検出回路、温度測定用回路および歪測定用回路の各構成を示す概略平面図である。 図４Ａは、図３に示す補正用抵抗体の一端に分圧用抵抗を電気的に接続したときの回路構成を示す回路図である。 図４Ｂは、図３に示す補正用抵抗体の一端に外部抵抗体を電気的に接続したときの回路構成を示す回路図である。 図５Ａは、図４Ｂに示す回路において、圧力流体の温度変化と補正用抵抗体の出力信号の電圧値との関係を示す図である。 図５Ｂは、図４Ｂに示す回路において、メンブレンに生じる歪みと補正用抵抗体の出力信号の電圧値との関係を示す図である。 図６Ａは、図４Ａに示す回路と図４Ｂに示す回路とをスイッチで切替可能に構成した回路において、補正用抵抗体の一端に分圧用抵抗が電気的に接続されたときの状態を示す回路図である。 図６Ｂは、図６Ａに示す回路において、補正用抵抗体の一端に外部抵抗体が電気的に接続されたときの状態を示す回路図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る圧力センサの検出回路、温度測定用回路および歪測定用回路の各構成を示す概略平面図である。 図８は、図７に示す補正用抵抗体と複数の外部抵抗体とからなるブリッジ回路の構成を示す回路図である。 図９Ａは、補正用抵抗体の一端に分圧用抵抗が電気的に接続されたときの状態を示す回路図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す回路において、補正用抵抗体の一端に外部抵抗体が電気的に接続されたときの状態を示す回路図である。 図１０Ａは、図８に示す回路において、圧力流体の温度変化と補正用抵抗体の出力信号の電圧値との関係を示す図である。 図１０Ｂは、図８に示す回路において、メンブレンに生じる歪みと補正用抵抗体の出力信号の電圧値との関係を示す図である。 図１１は、本発明の第３実施形態に係る圧力センサの検出回路、温度測定用回路および歪測定用回路の各構成を示す概略平面図である。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１０は、圧抵抗効果（ピエゾ抵抗効果）を利用した圧力センサであり、メンブレンの変形による歪を抵抗体の抵抗変化により検出するものである。図１に示すように、圧力センサ１０は、接続部材１２と、抑え部材１４と、基板部１６と、外部基板１８と、ステム２０とを有する。

接続部材１２は、圧力センサ１０を測定対象に対して固定するためのものである。接続部材１２の外周面には、ねじ溝１２ａが形成されている。ねじ溝１２ａは、測定対象に形成されたねじ溝に対して螺合可能な形状を有する。接続部材１２の内部には、圧力流体の流路として利用される流路１２ｂが形成されている。ねじ溝１２ａを介して圧力センサ１０を測定対象に固定することにより、測定対象である圧力室に対して流路１２ｂを気密に連通することが可能となっている。

抑え部材１４は、接続部材１２に対してステム２０を固定するためのものである。抑え部材１４は、接続部材１２の上面に配置されており、リング状の外形状を有している。抑え部材１４の中央には貫通孔が形成されており、その内部にはステム２０を挿通（配置）させることが可能となっている。抑え部材１４と接続部材１２との間には、ステム２０の一部（後述するフランジ部２１）を固定することが可能となっている。

ステム２０は、有底（上底）筒状の外形状を有しており、接続部材１２における流路１２ｂの一方の端部に設けられる。ステム２０は、例えばステンレス等の金属や合金を機械加工することにより作製される。ステム２０の材質は、適切な弾性変形を生じるものであれば特に限定されない。

ステム２０は、フランジ部２１とメンブレン２２と側壁部２３とを有する。側壁部２３は、筒状の外形状を有している。側壁部２３の一方の端部はメンブレン２２で閉塞されている一方で、側壁部２３の他方の端部は開口している。フランジ部２１は、ステム２０の開口部側に設けられており、側壁部２３の他方の端部に形成された開口縁部から径方向外側に向かって突出している。フランジ部２１を抑え部材１４と接続部材１２とで挟み込むように固定することにより、ステム２０の開口部を接続部材１２の流路１２ｂの一端に気密に連結した状態で、ステム２０を接続部材１２に固定することが可能となっている。

メンブレン２２は、測定対象の圧力が伝達される部分であり、ステム２０の上底部を構成している。メンブレン２２は、ステム２０における他の部分（側壁部２３等）に比べて肉薄に形成されており、流路１２ｂから伝えられる圧力（圧力流体から受ける圧力）に応じた変形（歪）を発生させる。メンブレン２２は、圧力流体に接触する内面２２ａと、内面２２ａとは反対側の外面２２ｂとを有している。メンブレン２２の外面２２ｂには、後述する検出回路３０、温度測定用回路４１および電極部５１～５６等が設けられている（図３参照）。

基板部１６は、抑え部材１４の上面に固定されており、リング状の外形状を有している。基板部１６の中央には貫通孔が形成されており、その内部にはステム２０を挿通（配置）させることが可能となっている。基板部１６には電極部５７～６４（図２）が形成されており、基板部１６の電極部５７～６２とメンブレン２２上の電極部５１～５６とは、ワイヤボンディング等により形成される接続配線８０を介して電気的に接続される。基板部１６に形成される電極部５７～６４は、例えば信号ライン、電力供給ラインあるいはグランド等に電気的に接続されている。

外部基板１８は、基板部１６とは別体で構成され、ねじ８２等の留め具あるいは接着剤等により、基板部１６の上面に固定されている。外部基板１８の上面には、後述する歪測定用回路４２および電極部６５～６６（図２）が設けられている。外部基板１８を構成する材料としては、ステンレス、銅合金、アルミ合金、鋼鉄等が例示される。なお、外部基板１８はステム２０と同様の材料で構成されてもよい。

外部基板１８の熱特性は、メンブレン２２の熱特性と同様（実質的に同一）となっていることが好ましい。すなわち、外部基板１８は、メンブレン２２と同様の熱特性を有する材料で構成されていることが好ましい。熱特性としては、例えば、熱伝導率、比熱、熱膨張率、潜熱および溶融温度等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

外部基板１８は、メンブレン２２の外側（周囲）において、メンブレン２２に隣接して配置されていることが好ましい。後述するように、本実施形態では、外部基板１８には外部抵抗体Ｒｅが設けられ、メンブレン２２には補正用抵抗体Ｒｃが設けられるが、この補正用抵抗体Ｒｃが配置される位置と外部抵抗体Ｒｅが配置される位置との間で温度条件（温度環境）が同様となるように、外部基板１８はメンブレン２２（特に、メンブレン２２の補正用抵抗体Ｒｃが設けられた位置）に近接して配置される。例えば、外部基板１８は、メンブレン２２の外周に沿うように配置されてもよい。

また、補正用抵抗体Ｒｃが配置される位置と外部抵抗体が配置される位置との間で温度条件を同様とする観点では、外部基板１８の表面のＺ軸方向の位置（高さ）は、メンブレン２２の表面のＺ軸方向の位置（高さ）と略等しくなっていることが好ましい。外部基板１８の表面の位置（高さ）を、メンブレン２２の表面の位置（高さ）と略等しくする観点では、外部基板１８の表面のＺ軸方向の位置は、メンブレン２２の内面２２ａのＺ軸方向の位置と、メンブレン２２の外面２２ｂのＺ軸方向の位置との間であることが好ましい。

上述したように、メンブレン２２には、検出回路３０、温度測定用回路４２、電極部５１～５６等が設けられている。以下、図２および図３を参照しつつ、これらの構成について説明する。図２に示すように、検出回路３０は、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４を有し、メンブレン２２の歪発生領域に形成されている。

図３において、その上部に示す図はステム２０の模式断面図であり、その下部に示す図はステム２０の概略平面図である。メンブレン２２の歪発生領域は、所定方向の歪特性を生じる第１歪領域２４と、第１歪領域２４とは逆方向の歪特性を生じる第２歪領域２６とからなる。メンブレン２２の第１歪領域２４は、内面２２ａからの圧力（正圧）を受けて、負方向の歪－ε（圧縮歪）を生じるのに対して、メンブレン２２の第２歪領域２６は、内面２２ａからの圧力（正圧）を受けて、正方向の歪＋ε（引張歪）を生じる。このように、第１歪領域２４上における歪特性と、第２歪領域２６上における歪特性は、互いに異なる方向（符号が異なり打ち消しあう関係）であることが好ましい。

第１歪領域２４および第２歪領域２６は、それぞれメンブレン２２の中心Ｏの周囲に同心円上に形成されている。第２歪領域２６は、メンブレン２２の中心Ｏから径方向に所定距離だけ離れた位置に位置し、メンブレン２２の中心部に形成されている。第１歪領域２４は、第２歪領域２６の外側（外周側）に形成され、第２歪領域２６からメンブレン２２の径方向に所定距離だけ離れた位置に位置する。メンブレン２２の外縁部２７は、ステム２０の側壁部２３に接続されている。

検出回路３０を構成するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４は、圧力検出素子であり、メンブレン２２の変形に応じた歪を生じ、その歪み量に応じてピエゾ抵抗効果により抵抗値が変化するように構成されている。

センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４は、例えば、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を例えばミアンダ形状にパターニングすることにより作製される。導電性薄膜のパターニングは、レーザー加工やスクリーン印刷のような半導体加工技術による微細加工等により行われる。導電性薄膜は、スパッタリングや蒸着等の薄膜法により、メンブレン２２の上に絶縁膜を挟んで形成される。ただし、メンブレン２２がアルミナ等の絶縁材料からなり、メンブレン２２の外面２２ｂが絶縁性を有する場合には、絶縁膜を形成することなく、メンブレン２２の外面２２ｂに直接に導電性薄膜を形成してもよい。導電性薄膜としては、例えばＣｒとＡｌとを含む歪抵抗膜が例示される。

センサ抵抗体Ｒ１とセンサ抵抗体Ｒ３とは、第１歪領域２４に形成されており、メンブレン２２の中心Ｏを挟んで対向して配置されている。センサ抵抗体Ｒ２とセンサ抵抗体Ｒ４とは、第２歪領域２６に形成されており、メンブレン２２の中心Ｏを挟んで対向して配置されている。センサ抵抗体Ｒ１とセンサ抵抗体Ｒ３とが向かい合う方向と、センサ抵抗体Ｒ２とセンサ抵抗体Ｒ４とが向かい合う方向とは略直交している。なお、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の配置は、図示の配置に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

検出回路３０は、メンブレン２２の上面に、第１歪領域２４と第２歪領域２６とに跨るように形成されており、円環状（楕円環状）からなる外形状を有する。検出回路３０は、ブリッジ回路であり、本実施形態ではホイートストンブリッジを構成している。ただし、検出回路３０の構成は図示の構成に限定されるものではなく、検出回路３０は他のブリッジ回路を構成してもよい。

検出回路３０において、センサ抵抗体Ｒ１とセンサ抵抗体Ｒ２とは接続点７１を介して接続され、センサ抵抗体Ｒ１とセンサ抵抗体Ｒ４とは接続点７２を介して接続され、センサ抵抗体Ｒ３とセンサ抵抗体Ｒ４とは接続点７３を介して接続され、センサ抵抗体Ｒ２とセンサ抵抗体Ｒ３とは接続点７４を介して接続されている。すなわち、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４は、接続点７１～７４を介して、互いに電気的および物理的に接続されている。

接続点７１は電極部５１に電気的に接続されており、接続点７２は電極部５２に電気的に接続されており、接続点７３は電極部５３に電気的に接続されており、接続点７４は電極部５４に電気的に接続されている。

電極部５１～５４は、例えば、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４と同様の方法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。後述する電極部５５および５６についても同様である。電極部５１～５４の各々は、メンブレン２２の外縁部２７に形成されているが、電極部５１～５４の位置は図示の位置に限定されず、例えば第１歪領域２４と外縁部２７との間の任意の位置に形成されていてもよい。

接続点７１～７４の各々と電極部５１～５４の各々との間は、上述した所定の形状にパターニングされた導電性の薄膜で連続して接続されている。ただし、接続点７１～７４の各々と電極部５１～５４の各々とは、例えばワイヤボンディング等により接続されていてもよい。

図２に示すように、電極部５１は基板部１６に形成された電極部５７にワイヤボンディング等により電気的に接続されており、電極部５２は基板部１６に形成された電極部５８にワイヤボンディング等により電気的に接続されており、電極部５３は基板部１６に形成された電極部５９にワイヤボンディング等により電気的に接続されており、電極部５４は基板部１６に形成された電極部６０にワイヤボンディング等により電気的に接続されている。電極部５７～６０は、例えば、電極部５１等と同様の方法により、基板部１６上に作製される。後述する電極部６１～６４についても同様である。

電極部５８は、例えば電力供給ラインに電気的に接続されており、検出回路３０には、電極部５８および電極部５２を介して、電力供給ラインから電力（バイアス電圧）が供給される。電極部６０は、例えばグランドに電気的に接続されている。

電極部５７は、例えば圧力センサ１０の制御部（図示略）に接続されており、電極部５７および電極部５１を介して、接続点７１における電圧（Ｖ＋）が検出信号として制御部に出力される。電極部５９は、例えば圧力センサ１０の制御部（図示略）に接続されており、電極部５９および電極部５３を介して、接続点７３における電圧（Ｖ－）が検出信号として制御部に出力される。なお、制御部は、例えば、ＭＣＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のＩＣにより構成される。

電極部５７（電極部５１）から出力される検出信号の電圧値Ｖ＋と電極部５９（電極部５３）から出力される検出信号の電圧値Ｖ－とを、例えば利得Ａを有する差動増幅器を利用して増幅することにより、検出回路３０から出力電圧Ｖを取得し、出力電圧Ｖに基づいて、メンブレン２２に作用する流体圧を検出することが可能となっている。

ところで、メンブレン２２に形成されたセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化には温度依存性があるため、検出回路３０の出力信号（上述した出力電圧Ｖ）には、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差が含まれる可能性がある。すなわち、検出回路３０の出力信号には、メンブレン２２の歪に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化分だけではなく、圧力流体の温度変化に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化分が誤差として含まれている可能性がある。

そこで、このようなセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差（圧力流体の温度変化に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化）を測定し、その値に基づいて、検出回路３０の出力信号に対して温度補正を行うために、図３に示すように、圧力センサ１０には、温度測定用回路４１が設けられている。以下、温度測定用回路４１の構成について説明する。

温度測定用回路４１は、メンブレン２２上に形成されており、補正用抵抗体Ｒｃを有する。補正用抵抗体Ｒｃは、温度を検出するための抵抗体であり、例えば圧力流体の温度変化に応じて抵抗値を変化させる。補正用抵抗体Ｒｃは、検出回路３０とは独立して（電気的に接続されることなく）形成されており、相対的にメンブレン２２の歪の影響を受けにくいメンブレン２２の外縁部２７に形成されることが好ましい。補正用抵抗体Ｒｃが、メンブレンの歪に応じて、抵抗値を変化させることを防止するためである。

ただし、補正用抵抗体Ｒｃの少なくとも一部が、相対的にメンブレン２２の歪の影響を受けやすいメンブレン２２の歪発生領域に形成されてもよい。後述するように、本実施形態では、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を測定することを可能とする回路（歪測定用回路４２）が具備されているため、このような位置に補正用抵抗体Ｒｃを配置した場合であっても、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を正確に特定することができるからである。

例えば、補正用抵抗体Ｒｃの少なくとも一部が、第１歪領域２４と外縁部２７との間の任意の位置に形成されてもよい。あるいは、補正用抵抗体Ｒｃの一部が、第１歪領域２４と第２歪領域２６の間の任意の位置に形成されていてもよい。

補正用抵抗体Ｒｃは、例えば、センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４と同様の方法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。

補正用抵抗体Ｒｃの延在方向は、全体として見たときに、例えばメンブレン２２の周方向と略一致するようになっている（補正用抵抗体Ｒｃがメンブレン２２の周方向に沿ってミアンダ状に延びている）。ただし、補正用抵抗体Ｒｃの延在方向は、これに限定されるものではなく、補正用抵抗体Ｒｃは、例えばメンブレン２２の径方向に沿って放射状に延びていてもよい。

図２に示すように、補正用抵抗体Ｒｃの一端は、メンブレン２２上に形成された電極部５５に電気的および物理的に接続されており、補正用抵抗体Ｒｃの他端は、メンブレン２２上に形成された電極部５６に電気的および物理的に接続されている。電極部５６は、基板部１６上に形成された電極部６２にワイヤボンディング等により電気的に接続されており、例えばグランドに電気的に接続されている。

電極部５５は、基板部１６上に形成された電極部６１にワイヤボンディング等により電気的に接続されている。電極部６１は、例えば圧力センサ１０の制御部（図示略）に電気的に接続されており、電極部６１を介して、接続点７５における電圧（Ｖｏ）を補正用抵抗体Ｒｃの出力信号（補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を示す信号）として制御部に出力することが可能となっている。

接続点７５は、第１導電経路７５ａを介して、電力供給ライン（図示略）に電気的に接続可能となっている。電力供給ラインと接続点７５との間には分圧用抵抗Ｒｔ（図６Ａ参照）が介挿されており、温度測定用回路４１（補正用抵抗体Ｒｃ）にはバイアス電圧Ｖｄｄ１（図３）が供給される。分圧用抵抗Ｒｔは、例えばＡＳＩＣ等からなる制御部に設けられていてもよい。

接続点７５は、第２導電経路７５ｂを介して、外部抵抗体Ｒｅに電気的に接続可能となっている。外部抵抗体Ｒｅと接続点７５との間には、電極部６３および電極部６５が設けられている。

接続点７５の位置には、補正用抵抗体Ｒｃの一端と外部抵抗体Ｒｅとの間の電気的接続を解除する解除部が設けてあることが好ましい。例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、接続点７５の位置には、解除部としてスイッチ８３が設けてあってもよい。この場合、スイッチ８３により、補正用抵抗体Ｒｃの一端の電気的な接続先を第１導電経路７５ａあるいは第２導電経路７５ｂに切り替えることが可能となる。なお、スイッチ８３の切替制御は、例えば圧力センサ１０の制御部（図示略）等によって行われる。

上述したように、検出回路３０の出力信号に対して温度補正を行う際には、電極部６１（図２）を介して、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号が制御部に出力される。このとき、補正用抵抗体Ｒｃの一端と外部抵抗体Ｒｅとの間の電気的接続を解除しておき、図６Ａに示すように、補正用抵抗体Ｒｃの一端を分圧用抵抗Ｒｔに電気的に接続した状態で、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号を制御部で検出することにより、外部抵抗体Ｒｅ（歪測定用回路４２）との干渉を回避し、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号に外部抵抗体Ｒｅの影響による誤差が含まれることを防止することができる。

なお、接続点７５に上述した解除部を設置せず、第１導電経路７５ａと第２導電経路７５ｂとが接続点７５で物理的および電気的に接続されていてもよい。ただし、この場合、第１導電経路７５ａ側の回路と、第２導電経路７５ｂ側の回路との間の干渉を防止するための手段を設けておくことが好ましい。

第１導電経路７５ａおよび第２導電経路７５ｂのうち、第１導電経路７５ａに補正用抵抗体Ｒｃの一端が電気的に接続された状態では、補正用抵抗体Ｒｃと分圧用抵抗Ｒｔとが電気的に接続され、図４Ａあるいは図６Ａに示す回路が形成される。この回路において、接続点７６（図２に示す電極部６１に対応）の出力電圧Ｖｏは、図３に示す接続点７５の電圧に等しく、例えば図２に示す電極部６１を介して取得される。出力電圧Ｖｏは、第１導電経路７５ａを介して供給されるバイアス電圧Ｖｄｄ１を分圧用抵抗Ｒｔと補正用抵抗体Ｒｃとで分圧した値からなる。

補正用抵抗体Ｒｃの一端が第１導電経路７５ａに電気的に接続された状態において、電極部６１（図２）を介して、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号（電極部６１の出力電圧Ｖｏ）を検出することにより、その検出値に基づいて、圧力流体の温度変化に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化（圧力流体の温度）を測定することが可能となる。したがって、この測定値に基づいて、検出回路３０の出力信号に対して温度補正を行うことができる。このように、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号の検出値に基づいて、圧力流体の温度変化に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化（圧力流体の温度）を測定することを「温度測定モード」と呼ぶ。

ところで、図２に示すように、補正用抵抗体Ｒｃは、メンブレン２２上に形成されているため、補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化は、少なからずメンブレン２２の歪の影響を受ける。すなわち、メンブレン２２が圧力流体から圧力を受けて歪を発生させると、その歪の影響により補正用抵抗体Ｒｃが抵抗値を変化させる。そのため、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号（図４Ａまたは図６Ａに示す出力電圧Ｖo）には、圧力流体の温度変化に起因する抵抗変化分だけではなく、メンブレン２２の歪に起因する抵抗変化分が誤差として含まれる可能性がある。それゆえ、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号は、圧力流体の温度変化に起因するセンサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化（圧力流体の温度）を正確に反映していない可能性があり、この出力信号に基づいて、検出回路３０の出力信号に対して温度補正を行っても、温度補正の正確性を担保することができない可能性がある。

圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化（圧力流体の温度）を正確に求めるためには、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を測定し、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号から、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分を除く処理を行う必要がある。そこで、本実施形態では、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を測定するために、圧力センサ１０に歪測定用回路４２が設けられている。以下、歪測定用回路４２の構成について説明する。

歪測定用回路４２は、外部基板１８上に形成されており、外部抵抗体Ｒｅを有する。外部抵抗体Ｒｅは、例えば、補正用抵抗体Ｒｃと同様の方法により、所定の材料からなる導電性の薄膜（半導体薄膜あるいは金属薄膜等）を所定の形状にパターニングすることにより作製される。外部抵抗体Ｒｅは、補正用抵抗体Ｒｃとは異なり、メンブレン２２上に形成されてはいないため、歪みの影響を受けることがない。したがって、外部抵抗体Ｒｅは、実質的に、歪みに起因して抵抗変化を生ずることはなく、温度に起因して抵抗変化を生ずるのみである。

外部抵抗体Ｒｅの一端は、外部基板１８上に形成された電極部６５に電気的および物理的に接続されている。電極部６５は、基板部１６上に形成された電極部６３にワイヤボンディング等により電気的に接続されている。電極部６３は、第２導電経路７５ｂに電気的に接続されている。例えば、図６Ｂに示すように、スイッチ８３が補正用抵抗体Ｒｃの一端の電気的な接続先を第２導電経路７５ｂに切り替えることにより、外部抵抗体Ｒｅは、補正用抵抗体Ｒｃの一端に電気的に接続される。

図２に示すように、外部抵抗体Ｒｅの他端は、外部基板１８上に形成された電極部６６に電気的および物理的に接続されている。電極部６６は、基板部１６上に形成された電極部６４にワイヤボンディング等により電気的に接続されている。電極部６６は、例えば電力供給ラインに電気的に接続されており、歪測定用回路４２には、電極部６４および電極部６６を介して、電力供給ラインからバイアス電圧Vｄｄ２（図３）が供給される。

第１導電経路７５ａおよび第２導電経路７５ｂのうち、第２導電経路７５ｂに補正用抵抗体Ｒｃの一端が電気的に接続された状態では、補正用抵抗体Ｒｃと外部抵抗体Ｒｅとが電気的に接続され、図４Ｂあるいは図６Ｂに示す回路が形成される。図６Ｂに示す回路では、スイッチ８３により、補正用抵抗体Ｒｃの一端の電気的な接続先を第１導電経路７５ａから第２導電経路７５ｂに切り替えることが可能となっている。

この回路において、接続点７６（図２に示す電極部６１に対応）の出力電圧Ｖｏは、図３に示す接続点７５の電圧に等しく、例えば図２に示す電極部６１を介して取得される。出力電圧Ｖｏは、第２導電経路７５ｂを介して供給されるバイアス電圧Ｖｄｄ２を外部抵抗体Ｒｅと補正用抵抗体Ｒｃとで分圧した値からなり、下記の数式（１）により表される。

ここで、圧力流体の温度変化に起因して、補正用抵抗体Ｒｃに温度変化ΔＴが発生するとともに、外部抵抗体Ｒｅに温度変化ΔＴが発生した場合、温度変化後の補正用抵抗体Ｒｃの出力電圧Ｖｏ’は、下記の数式（２）により表される。なお、数式（２）において、補正用抵抗体Ｒｃおよび外部抵抗体Ｒｅの温度抵抗係数をＴＣＲとする。

数式（２）に示すように、補正用抵抗体Ｒｃの温度がΔＴだけ変化すると、補正用抵抗体ＲｃにΔＲｃ（ΔＲｃ＝Ｒｃ・ＴＣＲ・ΔＴ）だけ抵抗変化が生じる。また、外部抵抗体Ｒｅの温度がΔＴだけ変化すると、外部抵抗体ＲｅにΔＲｅ（ΔＲｅ＝Ｒｅ・ＴＣＲ・ΔＴ）だけ抵抗変化が生じる。しかしながら、補正用抵抗体Ｒｃおよび外部抵抗体Ｒｅの両者に抵抗変化ΔＲｃおよびΔＲｅが発生した場合、数式（２）に示すように、補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化率（１＋ＴＣＲ・ΔＴ）と、補正用抵抗体Ｒｃおよび外部抵抗体Ｒｅからなる合成抵抗体の抵抗変化率（１＋ＴＣＲ・ΔＴ）とが等しくなるため、これらが相殺される結果、温度変化後の出力電圧Ｖｏ’は、温度変化前の出力電圧Ｖｏと同一の式で表される。つまり、図５Ａに示すように、出力電圧Ｖｏは、温度変化に応じて変化することがなく、常に一定の値となる。

一方、メンブレン２２の歪に起因して、補正用抵抗体Ｒｃに歪εが発生した場合、歪発生後の補正用抵抗体Ｒｃの出力電圧Ｖｏ’は、下記の数式（３）により表される。なお、数式（３）において、補正用抵抗体Ｒｃの感度をｋとする。

数式（３）に示すように、補正用抵抗体Ｒｃに加わる歪がεだけ変化すると、補正用抵抗体ＲｃにΔＲｃ（ΔＲｃ＝ｋ・ε・Ｒｃ）だけ抵抗変化が生じる。数式（３）から明らかなように、出力電圧Ｖｏ’は、歪みの大きさεを変数とする関数である。したがって、図５Ｂに示すように、出力電圧Ｖｏ’は、εの大きさに応じた分だけ変化する。

つまり、補正用抵抗体Ｒｃと外部抵抗体Ｒｅとが電気的に接続された状態（図４Ｂに示す回路が形成された状態）では、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化が出力電圧Ｖｏの変化として表れることはなく（図５Ａ参照）、補正用抵抗体Ｒｃの出力電圧Ｖｏの変化は、常にメンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を表すものとなる。したがって、出力電圧Ｖｏを検出することにより、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を測定することができる。このように、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号の検出値に基づいて、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を測定することを「歪測定モード」と呼ぶ。

上述したように、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号は、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分に加えて、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分を含む場合がある。これに対して、歪測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号は、理論上、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分のみを含む。したがって、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号の検出値と、歪測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号の検出値との差分をとることにより、前者の出力信号の検出値から、メンブレン２２の歪に起因する抵抗変化分（誤差）を除去することができる。

これにより、温度測定モードにおいて検出した補正用抵抗体Ｒｃの出力信号から、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分のみを正確に特定し（すなわち、圧力流体の真の温度を特定し）、検出回路３０の出力信号に対して正確な温度補正を行うことができる。

ここで、数式（２）が成立するためには、補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化率（１＋ＴＣＲ・ΔＴ）と、補正用抵抗体Ｒｃおよび外部抵抗体Ｒｅからなる合成抵抗体の抵抗変化率（１＋ＴＣＲ・ΔＴ）とが実質的に等しくなること、すなわち補正用抵抗体ＲｃのＴＣＲと外部抵抗体ＲｅのＴＣＲとが実質的に等しく、補正用抵抗体Ｒｃの温度変化ΔＴと外部抵抗体Ｒｅの温度変化ΔＴとが実質的に等しいことが前提となる。

そこで、上記の前提が成立するために、外部抵抗体Ｒｅを構成する材料は、補正用抵抗体Ｒｃを構成する材料と同一の材料、あるいは温度特性（抵抗温度係数等）が近似する材料であることが好ましい。例えば、外部抵抗体ＲｅのＴＣＲと補正用抵抗体ＲｃのＴＣＲの差は、±１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

また、図２に示すように、外部基板１８に形成された外部抵抗体Ｒｅは、メンブレン２２に形成された補正用抵抗体Ｒｃの近傍に配置されていることが好ましい。この場合、外部抵抗体Ｒｅが配置される位置と補正用抵抗体Ｒｃが配置される位置との間の温度条件を同様とすることが可能となる。したがって、補正用抵抗体Ｒｃの温度変化ΔＴと外部抵抗体Ｒｅの温度変化ΔＴとが略等しくなり、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を高精度で検出することができる。

また、外部基板１８とメンブレン２２とを、同様の熱特性を有する材料で形成することにより、外部抵抗体Ｒｅが配置される位置と補正用抵抗体Ｒｃが配置される位置との間で温度条件を同様とすることが可能となる。したがって、外部抵抗体Ｒｅと補正用抵抗体Ｒｃとが同様の温度変化をするようになり、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号に、各抵抗体の温度変化の相違に起因する誤差が含まれることを防止し、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を高精度で検出することができる。

以上で説明したように、本実施形態に係る圧力センサ１０では、圧力流体の温度検出を精度良く行うことができるとともに、その温度情報に基づいて、検出回路３０の出力信号に含まれる誤差（各センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差）を精度良く補正することができる。また、温度測定モードにおいて検出した出力信号の検出値からメンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分を除くことができるため、補正用抵抗体Ｒｃをメンブレン２２の歪発生領域に形成しても問題がなく、圧力センサ１０の小型化あるいは温度測定の高精度化を良好に図ることができる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る圧力センサ１０Ａの構成について説明する。図面において、第１実施形態の圧力センサ１０と共通する構成については、共通の符号を付し、その説明については省略する。

図７に示すように、圧力センサ１０Ａは、３つの外部基板１８＿１～１８＿３と、３つの外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３とを有する。外部基板１８＿１には外部抵抗体Ｒｅ１が形成されており、外部基板１８＿２には外部抵抗体Ｒｅ２が形成されており、外部基板１８＿３には外部抵抗体Ｒｅ３が形成されている。

３つの外部基板１８＿１～１８＿３は、それぞれ別体で構成されており、互いに所定の間隔をあけて配置されている。外部基板１８＿１～１８＿３は、各々に形成される外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の温度条件（温度環境）を同様とする観点から、互いに近接して配置されていることが好ましい。

３つの外部基板１８＿１～１８＿３は、補正用抵抗体Ｒｃが配置される位置と外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３が配置される位置との間で温度条件が同様となるように、メンブレン２２（特に、メンブレン２２の補正用抵抗体Ｒｃが設けられた位置）に近接して配置されることが好ましい。例えば、外部基板１８＿１～１８＿３は、メンブレン２２の外周に沿うように配列されてもよい。

外部基板１８＿１～１８＿３は、これらの熱特性を同様とする観点から、それぞれ同様の熱特性を有する材料からなる基板で構成されていることが好ましい。また、外部基板１８＿１～１８＿３は、これらの熱特性を同様とする観点から、それぞれ同一の形状、大きさあるいは高さからなる基板で構成されていることが好ましい。また、外部基板１８＿１～１８＿３の表面の位置（高さ）は、互いに略等しくなっていることが好ましく、メンブレン２２の表面の位置（高さ）と略等しくなっていることが好ましい。すなわち、外部基板１８＿１～１８＿３の表面のＺ軸方向の位置は、メンブレン２２の内面２２ａ（図１）のＺ軸方向の位置と、メンブレン２２の外面２２ｂのＺ軸方向の位置との間であることが好ましい。

外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３は、第１実施形態における外部抵抗体Ｒｅと同様の抵抗体であってもよい。あるいは、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３は、第１実施形態における外部抵抗体Ｒｅとは異なる形状、大きさあるいは抵抗値を有する抵抗体であってもよい。また、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３は、それぞれ同一の形状、大きさあるいは抵抗値を有する抵抗体であってもよい。あるいは、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３のうち、少なくとも１つの抵抗体が、他の抵抗体とは異なる形状、大きさあるいは抵抗値を有する抵抗体であってもよい。

外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３を構成する材料は、各々の温度特性を同様とする観点から、それぞれ同一の材料、あるいは温度特性が近似する材料であることが好ましい。この場合、例えば圧力流体の温度の温度変化に応じて、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の温度環境が変化したときに、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３に、それぞれ同様の温度変化ΔＴを生じさせることが可能となる。

外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３は、外部基板１８＿１～１８＿３および基板部１６（図２）に形成された電極部を介して、ワイヤボンディングあるいは基板部１６上の配線等により電気的に接続されている。

より詳細には、外部抵抗体Ｒｅ１の一端に電気的に接続された電極部６５は、接続点７５に電気的に接続されており、外部抵抗体Ｒｅ１の他端に電気的に接続された電極部６６は、外部抵抗体Ｒｅ２の他端に電気的に接続された電極部６８に電気的に接続されている。外部抵抗体Ｒｅ２の一端に電気的に接続された電極部６７は、外部抵抗体Ｒｅ３の他端に電気的に接続された電極部７０に電気的に接続されている。外部抵抗体Ｒｅ３の一端に電気的に接続された電極部６９は、接続点７９に電気的に接続されている。接続点７９は、補正用抵抗体Ｒｃの他端に形成された電極部５６に電気的に接続されている。

電極部６６と電極部６８とに電気的に接続された接続点７７は、電力供給ラインに電気的に接続されており、電極部５６と電極部６９とに電気的に接続された接続点７９は、グランドに電気的に接続されている。電極部６５と電極部５５とに電気的に接続された接続点７６は、圧力センサ１０の制御部（図示略）に接続されており、接続点７６における電圧Ｖ_＋（直列に接続された外部抵抗体Ｒｅ１と補正用抵抗体Ｒｃの間の中間電位）が検出信号として制御部に出力される。電極部６７と電極部７０とに電気的に接続された接続点７８は、圧力センサ１０の制御部（図示略）に接続されており、接続点７８における電圧Ｖ_－（直列に接続された外部抵抗体Ｒｅ２と外部抵抗体Ｒｅ３の間の中間電位）が検出信号として制御部に出力される。

図８に示すように、補正用抵抗体Ｒｃと複数の外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３とはブリッジ回路を形成しており、歪測定モードでは、接続点７６における電圧Ｖ_＋と接続点７８における電圧Ｖ_－との差動出力が、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号の出力電圧Ｖｏ２（Ｖｏ２＝Ｖ_＋－Ｖ_－）となる。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、接続点７５の位置には、スイッチ８３（解除部）が設けてあってもよい。図９Ａに示すように、スイッチ８３が第１導電経路７５ａに電気的に接続された場合には、温度測定モードとなり、分圧用抵抗Ｒｔと補正用抵抗体Ｒｃとからなる直列回路が形成され、接続点７６における出力電圧Ｖｏ１が補正用抵抗体Ｒｃの出力信号として圧力センサ１０の制御部（図示略）に出力される。出力電圧Ｖｏ１の検出値は、主として、圧力流体の温度変化に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を示すものである（出力電圧Ｖｏ１には、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分も含まれる）。

図９Ｂに示すように、スイッチ８３が第２導電経路７５ｂに電気的に接続された場合には、歪測定モードとなり、補正用抵抗体Ｒｃと外部抵抗Ｒｅ１～Ｒｅ３とからなるブリッジ回路が形成され、接続点７６における出力電圧Ｖ_＋と接続点７８における出力電圧Ｖ_－が補正用抵抗体Ｒｃ（ブリッジ回路）の出力信号として圧力センサ１０の制御部（図示略）に出力される。制御部では、この出力電圧Ｖ_＋と出力電圧Ｖ_－の差分が出力電圧（差動出力）Ｖｏ２として算出される。出力電圧Ｖｏ２の検出値は、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を示すものであり、図１０Ｂに示すように、歪みの大きさεを変数とする関数である。なお、図１０Ａに示すように、出力電圧Ｖｏ２は、温度変化（ΔＴ）に対しては、変化することがなく、常に一定の値となる。

したがって、温度測定モードにおいて検出した出力信号の検出値（出力電圧Ｖｏ１）から、歪測定モードにおいて検出した出力信号の検出値（出力電圧Ｖｏ２）を除くことにより、温度測定モードにおいて検出した出力信号の検出値からメンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化分を除くことが可能となる。これにより、圧力流体の温度検出を精度良く行うことができるとともに、その温度情報に基づいて、検出回路３０の出力信号に含まれる誤差（各センサ抵抗体Ｒ１～Ｒ４の抵抗変化の温度依存性に起因する誤差）を精度良く補正することができる。

このように、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号をブリッジ回路の差動出力として得ることが可能であるため、図１０Ｂに示すように、当該出力信号（出力電圧）からバイアス電圧を除くことが可能となり、メンブレン２２の歪に起因する補正用抵抗体Ｒｃの抵抗変化を細かく読み取ることができる。また、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号に重畳するノイズの影響を緩和することができる。

また、本実施形態では、外部基板１８＿１～１８＿３にそれぞれ外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３を形成することにより、外部基板１８＿１～１８＿３の各設置位置を適宜調整することにより、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の配置を自在に調整することが可能となり、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の配置の自由度を高めることができる。

第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態に係る圧力センサ１０Ｂの構成について説明する。図面において、第２実施形態の圧力センサ１０Ａと共通する構成については、共通の符号を付し、その説明については省略する。

図１１に示すように、本実施形態における圧力センサ１０Ｂは、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の全部が１枚の外部基板１８に形成されているという点において、第２実施形態における圧力センサ１０Ａとは異なる。外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３は、図示のような配置で外部基板１８に形成されていてもよく。あるいは一列に配列されるように外部基板１８に形成されていてもよい。詳細な図示は省略するが、接続点７５の位置には、スイッチ８３（図９Ａおよび９Ｂ）等からなる解除部が設けてあってもよい。

本実施形態においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施形態では、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３が同一基板上に形成されているため、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の各々が配置される各位置の温度条件が同様となる。したがって、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３はそれぞれ同様の温度変化をすることになり、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号に、外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３の各々の温度変化の相違に起因する誤差が含まれることを防止することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

上記各実施形態において、図４Ａに示す分圧用抵抗Ｒｔは必須ではなく、省略してもよい。この場合、温度測定モードにおいて、補正用抵抗体Ｒｃの一端を電流源に接続し、電流源を介して補正用抵抗体Ｒｃに電流を供給することにより、補正用抵抗体Ｒｃの出力信号を取得してもよい。

上記第１実施形態において、外部基板１８の位置は図１に示す位置に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、外部基板１８は、メンブレン２２と隣り合う位置に配置されていてもよい。

上記第２実施形態において、外部基板の数は２つでも良い。この場合、一方の外部基板に外部抵抗体Ｒｅ１～Ｒｅ３のいずれか１つを形成し、他方の外部基板に残りの２つの外部抵抗体を形成してもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…圧力センサ
１２…接続部材
１２ａ…ねじ溝
１２ｂ…流路
１４…抑え部材
１６…基板部
１８，１８＿１～１８＿３…外部基板
２０…ステム
２１…フランジ部
２２…メンブレン
２２ａ…内面
２２ｂ…外面
２３…側壁部
２４…第１歪領域
２６…第２歪領域
３０…検出回路
４１…温度測定用回路
４２…歪測定用回路
５１～７０…電極部
７１～７９…接続点
８０…接続配線
８２…ねじ
Ｒ１～Ｒ４…センサ抵抗体
Ｒｃ…補正用抵抗体
Ｒｅ，Ｒｅ１～Ｒｅ３…外部抵抗体

Claims (7)

1. 圧力に応じた変形を生じるメンブレンと、
   前記メンブレンに形成され、検出回路を構成する複数のセンサ抵抗体と、
   前記メンブレンに形成され、温度を検出するための補正用抵抗体と、
   前記メンブレンとは異なる外部基板に形成され、前記補正用抵抗体の一端に電気的に接続可能な外部抵抗体と、を有する圧力センサ。
2. 前記外部基板は、複数の前記外部基板からなり、
   前記外部抵抗体は、複数の前記外部抵抗体からなり、
   複数の前記外部基板の各々には、複数の前記外部抵抗体の各々が形成されており、
   前記補正用抵抗体と複数の前記外部抵抗体とは、ブリッジ回路を形成している請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記外部抵抗体は、複数の前記外部抵抗体からなり、
   前記外部基板には、複数の前記外部抵抗体が形成され、
   前記補正用抵抗体と複数の前記外部抵抗体とは、ブリッジ回路を形成している請求項１に記載の圧力センサ。
4. 前記外部基板と前記メンブレンとは、同様の熱特性を有する材料で形成されている請求項１～３のいずれかに記載の圧力センサ。
5. 前記補正用抵抗体と前記外部抵抗体との間の電気的接続を解除する解除部を有する請求項１～４のいずれかに記載の圧力センサ。
6. 前記補正用抵抗体の一端に電気的に接続可能な第１導電経路と第２導電経路とをさらに有し、
   前記第２導電経路には、前記外部抵抗体が電気的に接続されており、
   前記解除部は、前記補正用抵抗体の電気的な接続先を前記第１導電経路および前記第２導電経路のいずれかに切り替えるスイッチからなる請求項５に記載の圧力センサ。
7. 前記外部基板が固定される基板部をさらに有し、
   前記外部基板は、前記メンブレンの周囲に隣接して配置され、
   前記外部基板に形成された前記外部抵抗体は、前記メンブレンに形成された前記補正用抵抗体の近傍に配置されている請求項１～６のいずれかに記載の圧力センサ。

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