JPH01196526A - 厚膜抵抗を使用する圧力トランスジューサ - Google Patents

厚膜抵抗を使用する圧力トランスジューサ

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JPH01196526A
JPH01196526A JP63294851A JP29485188A JPH01196526A JP H01196526 A JPH01196526 A JP H01196526A JP 63294851 A JP63294851 A JP 63294851A JP 29485188 A JP29485188 A JP 29485188A JP H01196526 A JPH01196526 A JP H01196526A
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JP
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thick film
film resistor
diaphragm member
resistance
pressure
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JP63294851A
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Inventor
Eugene Skuratovsky
ユージーン・スクラトフスキ
Michael L Sturdevant
マイケル・エル・スターデバント
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Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
    • G01L9/0055—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements bonded on a diaphragm

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、−船釣には圧力トランスジューサに関するも
のであり特に厚膜抵抗を使用する新規かつ有用なトラン
スジューサに関するものである。
［従来の技術］ 圧力が誘導する湾曲を測定するのに、ひずみゲージとと
もに平坦なダイヤフラムを使用する圧力トランスジュー
サはよく知られている（ステッドマン（Ｓｔｅｄｍａｎ
）による米国特許第３，３４１．７９４号またはビック
（Ｖｉｃｋ）による米国特許第３．４５６，２２６号ま
たはフォンビック（ｖｏｎ　Ｖｉｃｋ）による米国特許
第３，５０５，６３４号明細書を参照されたい）０通常
、これらのトランスジューサは、薄膜形式の被着箔また
はシリコン形式のひずみゲージを平坦な金属性またはシ
リコンのダイヤフラム部材に用いたものを利用する。ひ
ずみゲージは、ダイヤフラム部材の外側縁部の半径方向
の圧縮ひずみおよび中央部の接線方向の引張りひずみに
応答するようダイヤフラム部材上に載置されている。
第１図および第２図に図示されているように、円柱状の
セラミックダイヤフラム部材１が、半径方向のひずみに
応答するよう位置決めされた複数の薄膜抵抗２を担持す
る。薄膜抵抗３が、接線方向のひずみに応答するよう、
円形状のダイヤフラム部材の中央近傍に形成される。第
３図および第４図は、ダイヤフラム部材上で配向された
抵抗４および５を図示するものである。第４図に図示さ
れるように、抵抗は、測定が行なわれるひずみが抵抗の
長手方向軸線に平行であるように配向される。結果的に
抵抗はダイヤフラム部材の大きさまでの大きさに制限さ
れる。Ｐはダイヤフラム部材に加えられる圧力の方向を
図示する。
ひずみゲージは、ホイートストンブリッジ形態で、ホイ
ートストンブリッジの隣り合う脚部が、符合が逆のひず
みを感知しトランスジューサ出力に付加的な影響が生ず
るよう接続される。最近、スクリーン印刷されそして焼
成された厚膜抵抗を持つセラミックダイヤフラムが、圧
力トランスジューサとして注目されている（ブル−デン
チアッティ（Ｐｒｕｄｅｎｚｉａｔｉ）による米国特許
筒４．３１１．９８０号明細書、ハワード、エイ、ニー
ルセン、ジュニア（）Ｉｏｗａｒｄ　Ａ、　Ｎ１ｅｌｓ
ｅｎ　Ｊｒ、　）による、１９８６年５月８日発行のＩ
ＳＡ、第３２回国際機器シンポジウムの討論集４．７の
“ＴｈｅＴｈｉｃｋ　Ｆｉｌｍ　５ｔｒａｉｎ　Ｇａｇ
ｅ　”を参照されたい）。
これらのセラミック／厚膜トランスジューサは、ホイー
トストンブリッジ形態に配列された抵抗とともに、以前
のトランスジューサと非常に類似した態様で設計されて
いる。
厚膜抵抗が「バーストノイズ」として知られている問題
にたいし敏感であることが知られている（ティ、エム、
チェノ（Ｔ、　Ｍ、　Ｃｈｅｎ）およびジェイ、ジー、
コツドル　（Ｊ、　Ｇ、　Ｃａｔｔｌｅ）らによる１９
８６年発行の”５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ−１第２９巻、９号、第８６５ページ〜８７
２ページ所収の’　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌ　ｏ
ｆ　ｂｕｒｓｔ　Ｎｏ１ｓｅ　１ｎＴｈｉｃｋ　Ｆｉｌ
ｍ　Ｒｅｇｉｓｔｏｒｓ　”　　と標題の付された論文
およびジェイ、ジー、コツドル　（Ｊ、　Ｇ、　Ｃｏｔ
ｔｌｅ）およびティ、エム、チェノ（Ｔ、　Ｍ、　Ｃｈ
ｅｎ）らによる１９８６年発行の”　ＩＳＨＭ　ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ　　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　　ｏｎＭｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　＋、第８３５ページ〜８３９ペー
ジ所収の＋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ、　５ｏｕ
ｒｃｅｓ　ａｎｄＭｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔ
ｈｉｃｋ　ｆｉｌｍ　Ｒｅｇｉｓｔｏｒｓ　”と標題の
付された論文を参照されたい）。この現象により、スパ
ンが０．１５％よりも大きい大きさでセラミック／厚膜
圧力トランスジューサの出力信号にノイズが生ずる。バ
ーストノイズは低抵抗率でまた大きさの大きい厚膜抵抗
を使用することにより減少せられることが示されている
。圧力トランスジューサの種々の応用では、電力消費を
できるだけ最小限にするために、高い抵抗を持たせるこ
とが望ましいものとされている。厚膜抵抗の抵抗Ｒは、 Ｒ＝ρｌ／ｗｔ により与えられる。ここで、ρは抵抗配合物の抵抗率、
ｌは抵抗の長さ、Ｗは抵抗の幅そしてｔは厚さである。
高抵抗を得るためには、高抵抗率の抵抗配合物または広
領域の抵抗が必要とされる。
すなわち長さが長くそして幅が狭い抵抗が必要とされる
。低ノイズおよび高抵抗が所望されるので、より低い抵
抗率の厚膜材料が広領域で使用されねばならない。すな
わち長さが長くそして幅の狭い抵抗が使用されねばなら
ない。
厚膜抵抗部材は、抵抗部材の領域にわたる平均ひずみの
関数として抵抗が変わる。できるだけ最大限の出力を得
るためには、抵抗部材は、抵抗部材が経験する平均ひず
みレベルをできるだけ最大限にするために、ダイヤフラ
ム部材の中央または外側縁部の近傍とされるべきである
。以前使用されたホイートストンブリッジ形態では、４
つの長くそして幅の狭い抵抗を収容しそして抵抗の平均
ひずみを良好な出力を得るのに十分な高さに維持するの
に、大きなダイヤフラム部材が必要とされる。ダイヤフ
ラム部材の応力は半径の２乗の関数として増加するので
大きなダイヤフラム部材は所望されない高い応力をもつ
。良好なノイズ性能を得るのに必要とされる長くそして
幅の狭い抵抗を使用するフルブリッジを配置するのに、
小さなダイヤフラム部材には十分な余裕がない。１／２
ブリツジまたは１／４ブリツジは出力が所望されるより
も小さい。
従来技術では、ダイヤフラム部材が非常な広さでないか
ぎり、この形式の抵抗についての余裕がダイヤフラム部
材にはない、ダイヤフラム部材の大きさが大きくなるに
したが゛って、ダイヤフラム部材の応力が半径の２乗の
関数として増加する。
これはダイヤフラム部材の強度の観点から望ましくない
。
従来技術では、厚膜抵抗の出力は、ゲージ軸線に平行お
よび垂直な方向のセラミックダイヤフラム部材の半径方
向および接線方向のひずみによるものであった。今日ま
での厚膜抵抗は、抵抗軸線に平行な方向の抵抗のゲージ
率および抵抗軸線に垂直な方向のゲージ率を利用するも
のである。ひずみを受ける厚膜抵抗についての抵抗の変
化は今日まで、 長さに平行な方向のひずみＲにより生ずる抵抗変化であ
り、ｄＲ／Ｒｌ　ｔはゲージの長さに垂直な方向のひず
みにより生ずる抵抗変化であり、ＧＦｔはゲージの長さ
に垂直な方向の抵抗のゲージ率でありＧＦ、はゲージの
長さに平行な方向の抵抗のゲージ率であり、ｅ８および
ｅｙはゲージの長さに平行および垂直な方向のひずみで
ある。モールテン（Ｍｏｒｔｅｎ　）らによる、１９７
９年発行の”Ｊ。
Ｐｈｙｓ、　Ｄ　：　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ
　”　　、第１２巻、ＬＳＩ　〜Ｌ５３ページ所収の　
−５ｔｒａｉｎＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　Ｆｉｌ
ｍ　ａｎｄ　Ｃｅｒｍｅｔ　Ｒｅ５ｉｓｉｔｏｒｓ　：
Ｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｑｕａｎ
ｔｉｔｉｅｓ　”と標題の付された論文、キャナリ（Ｃ
ａｎａｌｉＪらによる、１９８０年９月発行の　”　Ｉ
ＥＥＥ　ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎＣｏｍｐｏｎ
ｅｎｔｓ、　Ｈｙｂｒｉｄｓ　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃ
ｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　−、第ＣＨＭＴ−
３巻、３号、４２１〜４２３ページ所収の”５ｔｒａｉ
ｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　ｉｎ　Ｔｈ１ｃｋ　Ｆｉ
ｌｍ　Ｒｅ５ｉｓｉｔｏｒｓ　”　　と標題の付された
論文、ジェイ、ニス、シャー（Ｊ、　Ｓ、　５ｈａｈ）
による、１９８０年発行の”ＩＥＥＥ　ｔｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ　ｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　　Ｈｙｂｒｉ
ｄｓ　　ａｎｄ　　ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　”、第Ｃ）ＩＭＴ−３巻、４号、４１
０〜４２０ページ所収の＋５ｔｒａｉｎ　５ｅｎｓｉｔ
ｉｖｉｔｙ　ｏｆＴｈｉｃｋ　Ｆｉｌｍ　Ｒｅ５ｉｓｉ
ｔｏｒｓ　”　　と標題の付された論文、ビー、ジェイ
、ホルムズ（Ｐ、　Ｊ、　）ｌｏｉｎｓ）による、１９
７３年発行の”Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａ
ｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　”、第１２巻、３９５ペ
ージ所収の”　Ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　Ｔｈ１ｃｋ　Ｆ
ｉｌｍ　Ｒｅ５ｉｓｔｏｒ　Ｖａｌｖｅｓ　Ｄｕｅｔｏ
　５ｕｂｓｔｒａｔｅ　Ｆｌｅｘｔｕｒｅ　”　　と標
題の付された論文、オサム・アベ、ヨシアキ・タケタに
よる、１９８６年発行の”ＩＭＣ，１９８６Ｐｒｏｃｅ
ｅｄｉｎｇｓ”、２８２〜２８５ページ所収の　“５ｔ
ｒａｉｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｔｈ
１ｃｋ　Ｆｉｌｍ　Ｒｅ５ｉｓｔｏｒｓ　ａｎｄＩｔｓ
　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ａ　５ｔｒａｉｎ　
５ｅｎｓｏｒ＋　と標題の付された論文を参照されたい
。
［発明の概要コ 本発明は、出力を高め同時にセラミックダイヤフラム部
材の応力を低くまたノイズ特性を良好に維持するのに、
重要な厚膜抵抗部材の垂直ひずみの感度を利用するもの
である。任意の厚膜抵抗部材についての全抵抗変化は、 Ｒ 膜抵抗部材の長手軸線方向、横方向および垂直方向のひ
ずみについての抵抗率係数、ｅｘｘｅｙ、ｅ！は、厚膜
抵抗部材の長手軸線方向、横方向および垂直方向のひず
みである。本発明は、厚膜抵抗部材の垂直方向の感度を
利用して、厚膜抵抗部材を測定されるべき圧力に暴露す
ることにより、圧力トランスジューサの出力を増大する
ものである。
本発明の一実施例では、ダイヤフラム部材の中央部に半
径方向に配向され、被測定圧力に暴露される一つの厚膜
抵抗部材を利用する。ブリッジは外部的に完成されるか
または圧力トランスジューサの非緊張部分で完成される
。この形態では、測定を行なう厚膜抵抗部材は、圧力に
よる生ずる垂直方向のひずみに加えて厚膜抵抗部材の領
域にわたる半径方向および接線方向のひずみを測定する
。これらのひずみは、 ここで、 ｅｘ　％　ｅｙ　、ｅｇ　　・・・・・・　半径方向、
接線方向および垂直方向のひずみ Ｐ　・・・・・・　加えられる圧力 ｖ、　ｖ’　　・・・・・・　支持体および抵抗のポア
ソン比であり、 ａ　・・・・・・　ダイヤフラム部材の半径 Ｅｒ、Ｅ、　　・・・・・・　厚膜抵抗および支持体の
ヤング率 ｈ　・・・・・・　ダイヤフラム部材の厚さ Ｘ　・・・・・・　厚膜抵抗が配置される場所の半径 である（１９８０年ヴアン、ノストランド、ラインホル
ト（Ｖａｎ　　Ｎｏ５ｔｒａｎｄ　Ｒｅｌｎｈｏｌｄｌ
発行のジョーン、エフ、ハーベイ（Ｊｏｈｎ　Ｆ、　ｈ
ａｒｖｅｙ　）によるＰｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｍｐｏｎ
ｅｎｔ　Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ＋と標題の付された
刊行物を参照されたい。
［発明の目的］ したがって、本発明の目的は、上側の面および下側の面
を有し、その一方の面に少くとも一つの厚膜抵抗を備え
たダイヤフラム部材を利用する圧力トランスジューサお
よび圧力測定方法を提供することである０回路手段が、
ダイヤフラム部材および特定の場合厚膜抵抗に垂直方向
の圧力を付加による厚膜抵抗の抵抗の変化の測定のため
に提供される。環状の細長の厚膜抵抗もまたダイヤフラ
ム部材で使用でき、ダイヤフラム部材でほぼ同じ方向に
延長しそして少くともいくつかの環状部分を有する複数
の厚膜抵抗もまたダイヤフラム部材で使用できる。
本発明の別の目的は、設計が簡単で、構造が堅牢で製造
費用の安価な圧力トランスジューサを提供することであ
る。
［好ましい実施例の詳細な説明］ 第５図、第６図および第７図を参照すると、上側の面お
よび下側の面を持つ円形形状のダイヤフラム部材１０を
備える圧力トランスジューサを構成する本発明が具現化
されている。厚膜抵抗部材２０は、厚膜抵抗部材の抵抗
の変化を測定するために、一方の面に被着されそして模
式的に参照番号３０で表示される回路に接続される。
抵抗の変化ｄＲ／Ｒは、所与のダイヤフラム部材および
厚膜抵抗配合物について、厚膜抵抗配合物について抵抗
率係数Ｃ，、Ｃ，、Ｃ，を測定した後見出される。これ
は、ある厚膜抵抗部材について３回のひずみ対出力の検
査を実行して３つの出力方程式を同時に解くことによっ
て行なわれる。
デュポン社製造のある特定の厚膜抵抗配合物で行なわれ
そして次の抵抗率係数が見出された。
Ｃ，＝　２５．３、Ｃ，＝　２３．５、Ｃ，＝１１．５
被測定圧力が厚膜抵抗部材に付加されない第７図の形態
を使用し、７５００ＰＳＩの圧力を測定するよう設計さ
れたダイヤフラム部材について、相対的出力は４である
。同様のダイヤフラム部材および厚膜抵抗材料であるが
、被測定圧力が厚膜抵抗に与えられる第６図の形態を使
用すると、相対出力は１２．５である。
厚膜抵抗部材の垂直方向の感度は直線的でありそして何
らのヒステリシスもなく繰り返し反復可能であることが
見出された。かくして本発明によれば、非常に正確でそ
して低ノイズでそして応力の小さい（丈夫な）圧力トラ
ンスジューサが可能となる。厚膜抵抗配合物の組成は、
デュポン社の”Ｂｉｒｏｘ″１４４１のものであった。
一般に、厚膜抵抗配合物は、誘電性成分と導電性成分と
を有する。誘電性成分は、硼珪酸塩、硼珪酸鉛、アルミ
ノ珪酸塩または珪酸鉛タイプのガラスで場合により少量
のＣｄ０１ＣａＯ、Ｂａ５ｓまたはＡｈＯｓなどの酸化
物を添加したものである。導電性成分は貴金属（Ａｇ、
Ａｕ、Ｐｄ）または酸化物またはそれらの混合物または
貴金属の導電性酸化物とすることができる。
本発明は、より低い抵抗率を有しそして大きさの大きな
厚膜抵抗を使用することにより、セラミック／厚膜圧力
トランスジューサのバーストノイズを低減できる。約５
０００オームのブリッジ抵抗を持ち現在入手可能なセラ
ミック／厚膜圧力トランスジューサの検査では、フルス
ケール出力の０１５％に匹敵する雑音レベルを示した。
本発明が利用する厚膜抵抗のような、抵抗率が低くそし
て大きさが大きくそして抵抗が５０００オームの厚膜抵
抗が検査されそしてフルスケール出力の０．０２５％の
雑音レベル宝有することが分かった。
厚膜抵抗部材の垂直方向の感度を利用し、厚膜抵抗部材
の出力を増大することにより、より低いダイヤフラム応
力が必要である。より低いダイヤフラム応力によって、
過電圧力に対する防護について、厚膜トランスジューサ
の安全率が高まる。
たとえば、厚膜抵抗を使用する７５００ＰＳＩの圧力を
測定するよう設計されるセラミックダイヤフラムな考え
る。フルホイートストンブリッジおよび０．１００イン
チ厚さのダイヤフラム部材で従来技術により得られる出
力と同様の出力を得るのに、本発明は、０．１５０イン
チ厚さのダイヤフラム部材を使用できる。このことは、
ダイヤフラム部材を堅固にし、過電圧力の際の故障に対
する防護の働きをする。
もし低電力消費が必要とされるならば、ノイズは増大す
るが、最大限のダイヤフラム応力および出力を同レベル
に維持しつつ、厚膜抵抗率は増大可能である。
第８図は、本発明の第２の実施例を図示しており、ダイ
ヤフラム部材１２はダイヤフラム部材の外径近傍に環状
の厚膜抵抗２２を担持する。この厚膜抵抗２２は、抵抗
の変化を測定する回路に接続される。半径方向および接
線方向のひずみは符合が逆なのでいくぶん低い出力を生
ずる。しかしこの形態は非常に長くそして狭い抵抗を許
容する。平坦なダイヤフラム部材の任意の場所に半径方
向または接線方向に配向された厚膜抵抗についての出力
が第９図に図示されている。全出力は抵抗の領域にわた
る上記の式についての値の平均である。本発明は任意の
方向のひずみを感知する厚膜抵抗の能力を利用するもの
である。従来の圧力トランスジューサでは半径方向のひ
ずみを測定するよう配向されるであろう外側のゲージは
、抵抗軸線に沿う方向の接線ひずみおよび抵抗軸線に垂
直な半径方向のひずみを測定するよう配向される（第１
０図参照）。厚膜抵抗部材は、ダイヤフラム部材の外側
縁部に環状領域を形成するよう賦形される。これにより
、長い環状抵抗について、半径方向のひずみを測定する
よう配向される短い抵抗についてのｄＲ／Ｒと同様のｄ
Ｒ／Ｒが得られ、その結果従来の圧力トランスジューサ
についてのブリッジ出力と同様のブリッジ出力が得られ
る。この配向により、従来の形態のものよりも長くまた
高い抵抗、そして低い抵抗率で低ノイズの抵抗部材が許
容される。
厚膜抵抗が抵抗軸線に平行および垂直なひずみに対して
敏感であることを知ることは、別の抵抗の配置形態が第
９図からの所望のｄｌ（／Ｈに基いて選択可能であるこ
とを意味する。任意の配置形態の抵抗を使用するホイー
トストンブリッジが作られ得る。出力をできるだけ最大
にする目的とともに、抵抗部材は、中央部および外側縁
部に、最大限の平均の絶対ｄＲ／Ｒ値で、ダイヤフラム
部材の種々の場所に配置されるべきである。従来と同様
の出力を与えるために、適当な大きさおよび符合のｄＲ
／Ｒを持つ長くそして幅の狭い抵抗部材についての別の
種々の配向には第１１図および第１２図の形態のものが
含まれる。ホイートストンブリッジの同様の脚部につい
て所望のｄＲ／Ｒを選択しそして第９図を頼りにして適
当な半径および抵抗の向きを見出し、抵抗は抵抗領域に
わたるｄＲ／Ｒを平均化することを思い出して、別の種
々の形態を見出すことが可能である。
第１０図は、外側厚膜抵抗２４が環状の形にも拘らず、
はぼ同様の方向にすべて配向された外側および内側厚膜
抵抗２４．３４を担持する平坦なダイヤフラム部材１４
を図示する。
第１１図は、ダイヤフラム部材１６に内側環状厚膜抵抗
３６および外側のＣ字形厚膜抵抗２６をもつ実施例を図
示する。
第１２図は、内側のＣ字形厚膜抵抗３８および外側の環
状のそしてＣ字形厚膜抵抗２８を持つ実施例を図示する
。
本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変更およ
び改変が可能であることは当業者には明かであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、薄膜抵抗を担持するセラミックディスク部材
を利用する従来の圧力トランスジューサの平面図である
。 第２図は、第１図の側面図である。 第３図は、厚膜抵抗を使用する別の従来のトランスジュ
ーサの平面図である。 第４図は、ダイヤフラムを横断する接線方向および半径
方向のひずみの分布を図示する第３図の模式断面図であ
る。 第５図は、本発明の一実施例による圧力トランスジュー
サの平面図である。 第６図は、厚膜抵抗を担持するダイヤフラム部材の一側
へ圧力が付加される一つの形態を図示する第５図の側面
図である。 第７図は、別の圧力付加形態を図示する第６図と同様の
側面図である。 第８図は、本発明の第２の実施例を図示する平面図であ
る。 第９図は、本発明による、接線方向および半径方向ゲー
ジについて半径に対し抵抗の変化をプロットしたグラフ
図である。 第１０図は、本発明の第３の実施例の平面図である。 第１１図は、本発明の第４の実施例の平面図である。 第１２図は、本発明の第５の実施例の平面図である。 図中の各参照番号が示す主な名称を以下に挙げる。 １　：　（円柱状）セラミックダイヤフラム部材２　：
厚膜抵抗 ３　：厚膜抵抗 １２：ダイヤフラム部材 １４：ダイヤフラム部材 １６＝ダイヤフラム部材 ２２：　（環状の）厚膜抵抗 ２４、（外側）厚膜抵抗 ２６：　（外側の）Ｃ字形厚膜抵抗 ２８：　（外側の環状のそしてＣ字形の）厚膜抵抗３４
：　（内側）厚膜抵抗 ３６：　（内側）環状厚膜抵抗 ３８：　（内側の）Ｃ字形厚膜抵抗 ＦＩＧ、　／ （文末Ｔえイ功） ＦＩＧ、　２ （１氾東桟Ａ斯） ＦＩＧ、　　３　　”定１（１ボテ〕 Ｆ／Ｇ、４（文末キ（人吋） ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、６ ｄＲ／Ｒ（卑゛ｌ暉恍）

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）上側面と下側面を有するダイヤフラム部材と、 該ダイヤフラム面の一方の面で長手軸線方向に延長する
    少くとも一つの厚膜抵抗と、 該長手軸線方向に垂直な軸線への圧力の付加による厚膜
    抵抗の抵抗の変化を測定する回路手段とを備える圧力ト
    ランスジューサ。
  2. （２）実質的に単一の厚膜抵抗を前記ダイヤフラム部材
    に備える請求項第１項記載の圧力トランスジューサ。
  3. （３）前記厚膜抵抗は環状形状を有し、前記ダイヤフラ
    ム部材はある外径を有し、前記厚膜抵抗は前記外径近傍
    に配置される請求項第２項記載の圧力トランスジューサ
    。
  4. （４）前記ダイヤフラム部材の上側面および下側面は円
    形であり、複数の厚膜抵抗を備え、すべての厚膜抵抗は
    前記ダイヤフラム面の一方に配置され、該厚膜抵抗はす
    べて互いにほぼ平行方向に延長する請求項第１項記載の
    圧力トランスジューサ。
  5. （５）前記厚膜抵抗は、真直な長手方向軸線に沿って延
    長し前記一方の面の中央部近傍の第１の一対の厚膜抵抗
    と、前記ダイヤフラム部材の外径近傍に位置決めされ部
    分的に環状形状の一対の厚膜抵抗とを含む請求項第４項
    記載の圧力トランスジューサ。
  6. （６）前記ダイヤフラム部材の前記の少くとも一つの面
    は円形であり、ある外径と中央領域を有し、前記圧力ト
    ランスジューサは、一対の環状形状の厚膜抵抗を前記中
    央領域近傍にそして一対のＣ字形状のトランスジューサ
    を前記外径近傍に備える請求項第１項記載の圧力トラン
    スジューサ。
  7. （７）前記厚膜抵抗は任意の形状ものが可能である請求
    項第１項記載の圧力トランスジューサ。
  8. （８）前記の付加される圧力は、前記厚膜抵抗の面に垂
    直である請求項第１項記載の圧力トランスジューサ。
  9. （９）長手軸線方向に延長する少くとも一つの厚膜抵抗
    を担持するダイヤフラム部材を利用する圧力測定方法に
    おいて、 前記ダイヤフラム部材を配向して、圧力が長手方向軸線
    に垂直であるようにする段階と、 前記の垂直方向に付加される圧力による前記厚膜抵抗の
    抵抗のいずれの変化をも測定する段階とを備える圧力測
    定方法。
  10. （１０）次式 （ｄＲ）／（Ｒ）＝Ｃ＿ｘｅ＿ｘ＋Ｃ＿ｙｅ＿ｙ＋Ｃ＿
    ｚｅ＿ｚ＋ｅ＿ｘ−ｅ＿ｙ−ｅ＿ｘ（ここで、Ｃ＿ｘ、
    Ｃ＿ｙ、Ｃ＿ｚはそれぞれ厚膜抵抗部材の長手軸線方向
    、横方向および垂直方向のひずみについての抵抗率係数
    、ｅ＿ｘ、ｅ＿ｙ、ｅ＿ｚは、それぞれ長手軸線方向、
    横方向および垂直方向のひずみである）から抵抗の変化
    を計算することにより抵抗の変化を測定する段階を備え
    る請求項第９項記載の圧力測定方法。
  11. （１１）以下の式 ｅ＿ｘ＝（１）／（Ｅ＿ｚ）［（３Ｐ）／（８ｈ＾２）
    ｛（１−ｖ＾２）ａ＾２＋（３ｖ＾２−３）ｘ＾２｝−
    ｖＰ］ｅ＿ｙ＝（１）／（Ｅ＿ｚ）［（３Ｐ）／（８ｈ
    ＾２）｛（（１−ｖ＾２）ａ＾２＋（ｖ＾２−１）ｘ＾
    ２｝−ｖＰ］ｅ＿ｚ＝（１）／（Ｅ＿ｒ）［Ｐ−ｖ’｛
    （３Ｐ）／（８ｈ＾２）｛（１＋ｖ’）２ａ＾２−（１
    ＋ｖ’）４ｘ＾２｝｝］（ここで、 ｅ＿ｘ、ｅ＿ｙ、ｅ＿ｚ…　…半径方向、接線方向およ
    び垂直方向のひずみ Ｐ…　…加えられる圧力 ｖ、ｖ’…　…支持体および抵抗のポ アソン比であり、 ａ…　…ダイヤフラム部材の半 径 Ｅ＿ｒ、Ｅ＿ｓ…　…厚膜抵抗および支持体のヤング率 ｈ…　…ダイヤフラム部材の厚 さ ｘ…　…厚膜抵抗が配置される 場所の半径 である）により長手軸線方向、横方向および垂直方向の
    ひずみを計算する段階を備える請求項第１０項記載の圧
    力測定方法。
JP63294851A 1987-12-11 1988-11-24 厚膜抵抗を使用する圧力トランスジューサ Pending JPH01196526A (ja)

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