JP6426764B2 - 圧力測定器 - Google Patents

Description

本発明は、圧力測定器に関する。

圧力測定器に搭載される圧力センサとして、圧力の影響で金属等が変形することを利用した機械式圧力センサが広く用いられている。圧力による金属等の変形の度合いは、種々の方法で電気信号に変換され、測定結果として出力される。受圧する金属等の部品としてはダイアフラムが代表的である。

圧力センサは、ダイアフラム等の特性から、測定範囲と許容過大圧に関する測定レンジが定められる。そして、定められた固有の測定レンジに対して唯一の測定確度が決定される。一般に、測定確度は、ヒステリシス、再現性、直線性等を所定の基準で評価することで算出されるが、ここでは、ヒステリシスに注目するものとする。

一般に、圧力センサはヒステリシス特性を有しており、同じ圧力を印加しても昇圧時の出力値と、降圧時の出力値とが異なる。図５は、入力ゼロからある値の印加圧力まで昇圧した後、入力ゼロまで降圧したときの出力値と実際の値（基準器値）との差の一例を示した図である。

図中の波線円で示すように入力ゼロにおけるヒステリシスが大きく、また出力値に対する影響も大きいため、昇圧前の入力ゼロ時の出力値と入力ゼロに戻ったときの出力値との差をヒステリシスの大きさとする。なお、この測定を複数回繰り返すことにより、最大ヒステリシスを評価して、その圧力センサを搭載した圧力測定器の確度仕様が定められる。

印加圧力の大きさとヒステリシスの大きさ（ゼロ戻り時の誤差）との関係の一例を表した図６に示すように、ヒステリシスの大きさは、印加圧力が大きいほど大きくなる。また、印加圧力の最大値はその圧力測定器の測定レンジに依存する。

特開２００１−６６２１０号公報

上述のように、測定レンジが大きいほど、ヒステリシス誤差が大きくなり、フルスケール誤差も大きくなる。このため、測定レンジが大きいほど、測定確度が低下することになる。測定レンジにおける低圧域では、測定値に対する誤差の相対量が大きくなるため、この問題が特に顕著となる。

上限値を制限し、測定レンジを狭くすることで、ヒステリシスを低減するとともに、フルスケール誤差を小さくし、確度を向上させることができる。しかしながら、ワイドレンジが犠牲になり、測定対象に応じて圧力測定器を使い分ける等使い勝手が悪化する。

そこで、本発明は、圧力測定器において、ワイドレンジと確度向上とを両立させることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の圧力測定器は、下限値および上限値が定められた固有の測定レンジを有する圧力センサ部と、測定結果を表示する表示部と、前記下限値および前記上限値で規定される第１測定レンジと、前記下限値および前記上限値よりも小さい第１中間値で規定される第２測定レンジとを設定可能で、前記第１測定レンジが設定されている場合に、測定値が前記上限値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示せず、前記第２測定レンジが設定されている場合に、測定値が前記第１中間値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示しない測定制御部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、前記測定制御部は、前記下限値および前記第１中間値よりも小さい第２中間値で規定される第３測定レンジをさらに設定可能で、前記第３測定レンジが設定されている場合に、測定値が前記第２中間値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示しないようにしてもよい。
また、前記測定制御部は、測定値が表示上限値を超えた場合に、オーバーレンジである旨を前記表示部に表示してもよい。

本発明によれば、圧力測定器において、ワイドレンジと確度向上とを両立させることができる。

本実施形態の圧力測定器の構成を示すブロック図である。 本実施形態の圧力測定器の特徴的な動作を説明するフローチャートである。 測定レンジ設定メニューの例を示す図である。 測定値表示画面の例を示す図である。 入力ゼロからある値の印加圧力まで昇圧した後、入力ゼロまで降圧したときの出力値と実際の値との差の一例を示した図である。 印加圧力とヒステリシスの大きさとの関係例を示した図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の圧力測定器１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、圧力測定器１００は、圧力センサ部１１０、操作受付部１２０、表示部１３０、測定制御部１４０を備えている。

圧力センサ部１１０は、測定対象の圧力を受けて変形するダイアフラムを備えており、圧力に応じた変形量を電気信号に変換する機能を有している。圧力センサ部１１０は、下限値および上限値が定められた固有の測定レンジを有している。下限値は、例えば、０ＭＰａであり、上限値は、例えば、１６ＭＰａであるとする。ただし、低圧の測定レンジを有する圧力センサに本発明を適用することもできる。

操作受付部１２０は、ボタン等の操作子を備えており、ユーザからの操作を受け付ける。操作受付部１２０に通信機能を備えさせて、他装置から通信によってユーザの操作を受け付けるようにしてもよい。表示部１３０は、液晶パネル等の表示装置を備えており、測定値、操作メニュー等を表示する。表示部１３０と操作受付部１２０とを一体化したタッチパネルを用いてもよい。測定制御部１４０は、圧力測定器１００における測定動作の制御を行なう。

次に、本実施形態の圧力測定器１００の特徴的な動作について図２のフローチャートを参照して説明する。本動作は、ユーザの操作に対応して測定制御部１４０の制御により行なわれる。

圧力測定器１００では、ユーザからレンジの変更を受け付けることができる（Ｓ１０１）。レンジの変更は、例えば、図３に示すように、表示部１３０にレンジ設定メニュー１３１を表示し、操作受付部１２０のカーソルボタン１２１に対する操作により受け付けることができる。あるいは、他装置との通信により受け付けるようにしてもよい。変更された測定レンジは、測定制御部１４０内に設定する（Ｓ１０２）。

本実施形態では、圧力センサ部１１０の固有の測定レンジが０〜１６ＭＰａであるところ、上限値を７ＭＰａ、１０ＭＰａ、１６ＭＰａの３つに分割し、０〜７ＭＰａ、０〜１０ＭＰａ、０〜１６ＭＰａの３つの測定レンジから選択できるようにしている。ただし、上限値の分割の個数、数値は例示である。

上述のように、ヒステリシスは、印加圧力に応じて大きくなることから、本実施形態では、印加圧力を制限することで、ヒステリシスによる誤差を小さくしている。設定された測定レンジの上限値は、例えば、図４に示すように測定画面１３２中に表示する。本図では、測定レンジ０〜１０ＭＰａが選択されたものとし、上限値の１０ＭＰａが表示されている。

それぞれの測定レンジには、上限値に応じた表示上限値が定められる。ここでは、上限値の１．２倍の値を表示上限値とする。このため、０〜７ＭＰａの測定レンジでは、表示上限値は８．４Ｍｐａとなり、０〜１０ＭＰａの測定レンジでは、表示上限値は１２．０Ｍｐａとなり、０〜１６ＭＰａの測定レンジでは、表示上限値は１９．２Ｍｐａとなる。表示上限値は、各測定レンジにおいて確度を確保するために設けている。ただし、表示上限値は上限値の１．２倍の値には限られない。

測定レンジの上限を分割することで、低圧域側のレンジでは印加圧力が制限され、ヒステリシスによる誤差が小さくなる。また、フルスケール誤差も小さくなる。このため、例えば、以下に示すような測定確度が得られる。
・測定レンジ０〜７ＭＰａの測定確度：±（読取り値の０．０２％＋２ｋＰａ）
・測定レンジ０〜１０ＭＰａの測定確度：±（読取り値の０．０２％＋３ｋＰａ）
・測定レンジ０〜１６ＭＰａの測定確度：±（読取り値の０．０２％＋５ｋＰａ）
従来は、測定レンジ０〜１６ＭＰａの測定確度のみが定められていたため、１０ＭＰａ以下の低圧域側の測定であっても、上限値１６ＭＰａの確度が適用されていた。これに対し、本実施形態の圧力測定器１００では、適切な測定レンジを選択することで、０〜１６ＭＰａのワイドレンジを維持したまま、低圧域側での確度を向上させることができる。

いずれかの測定レンジが設定されている状態で圧力測定を行なうと（Ｓ１０３）、得られた測定値が、設定されている測定レンジの表示上限値内であるかどうかを判定する（Ｓ１０４）。

その結果、設定されている測定レンジの表示上限値内の場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）には、その測定レンジでの確度が確保できるため、測定値を表示する（Ｓ１０５）。

一方、設定されている測定レンジの表示上限値を超過している場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）には、その測定レンジでの確度が確保できないため、測定値を非表示にする（Ｓ１０６）。このとき、オーバーレンジであることを表示してもよい。これにより、ユーザに、測定レンジが不適切であることを告知することができる。

１００…圧力測定器
１１０…圧力センサ部
１２０…操作受付部
１２１…カーソルボタン
１３０…表示部
１３１…レンジ設定メニュー
１３２…測定画面
１４０…測定制御部

Claims (3)

1. 下限値および上限値が定められた固有の測定レンジを有する圧力センサ部と、
   測定結果を表示する表示部と、
   前記下限値および前記上限値で規定され、第１測定確度が定められた第１測定レンジと、前記下限値および前記上限値よりも小さい第１中間値で規定され、前記第１測定確度よりも高い第２測定確度が定められた第２測定レンジとを設定可能で、
   前記第１測定レンジが設定されている場合に、測定値が、前記第１測定確度を確保するために前記上限値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示せず、
   前記第２測定レンジが設定されている場合に、測定値が、前記第２測定確度を確保するために前記第１中間値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示しない測定制御部と、
   を備えたことを特徴とする圧力測定器。
2. 前記測定制御部は、
   前記下限値および前記第１中間値よりも小さい第２中間値で規定され、前記第２測定確度よりも高い第３測定確度が定められた第３測定レンジをさらに設定可能で、
   前記第３測定レンジが設定されている場合に、測定値が、前記第３測定確度を確保するために前記第２中間値に対応して設定された表示上限値を超えると、前記表示部に測定結果を表示しないことを特徴とする請求項１に記載の圧力測定器。
3. 前記測定制御部は、
   測定値が表示上限値を超えた場合に、オーバーレンジである旨を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１または２に記載の圧力測定器。