JPH02205737A - 圧力センサ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野］ この発明は圧力センサに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、例えば特開昭６３−１０１７２６号公報に示すよ
うに、アモルファス磁性合金の磁歪効果を用いた圧力セ
ンサが提案されている。これは、アモルファス磁性合金
円板に圧力を印加し、このとき該円板に生じる圧縮応力
による透磁率の変化を検出コイルによりインダクタンス
の変化として検出するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来の圧力センサにおいては、
１個の検出コイルにより上記円板の磁歪効果を検出して
いるために、上記円板や検出コイルの温度特性や経年変
化の影響を受は易く、感度が悪いものであった。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、高感度な圧力センサを得ることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る圧力センサは、高磁歪常数を有する軟磁
性材料により形成され、両側にそれぞれ第１及び第２の
圧力を印加される受圧ダイアフラムと、受圧ダイアフラ
ムの両側に配設され、第１の圧力と第２の圧力の差圧に
より受圧ダイアフラムが変形した際に生じる受圧ダイア
フラムの両側における差動的な透磁率変化をインダクタ
ンス変化として検出する第１及び第２の検出コイルと、
各検出コイルの出力を差動増幅する差動増幅部を備えた
ものである。

〔作　用〕

この発明における受圧ダイアフラムは両側に第１の圧力
と第２の圧力を印加され、その差圧により高圧側で凹み
、低圧側で凸曲する。このため、受圧ダイアフラムは高
圧側で圧縮応力が発生し、低圧側で引張応力が発生し、
高圧側と低圧側で透磁率が差動的に変化する。第１及び
第２の検出コイルはそれぞれの透磁率変化をインダクタ
ンス変化として検出し、差動増幅部は各検出コイルの出
力を差動増幅する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの発明の第１の実施例によるゲージ正形圧カセン
サの構成を示し、１は一端が開口し、他端に圧力導入孔
１ａを有するケース、２はケース１内にケース１の開口
端側を塞ぐように設けられた基台で、基台２には大気圧
導入孔２ａが設けられている。又、基台２には圧力導入
孔ｌａ側と大気圧導入孔２ａとを連通ずる連通部２ｂが
設けられ、この連通部２ｂを塞ぐように受圧ダイアフラ
ム３が基台２に支持されている。受圧ダイアフラム３は
高磁歪定数を有する軟磁性材料、例えばパーマロイやア
モルファスの磁性合金などにより形成されるが、特にＰ
Ｅパーマロイは２０以上の高い磁歪定数、１万以上の透
磁率を有し、圧力範囲に応じて圧延により任意の膜厚が
得られるので適しており、また広い温度範囲で使用可能
である。第２図はパーマロイの磁束周波数に対する磁束
の浸透の表皮深さを示し、受圧ダイアフラム３はこの表
皮深さの２倍以上の膜厚を有している。

４．５は受圧ダイアフラム３の上下に間隔をあけて適宜
支持された検出コイル、６〜９は各検出コイル４．５の
電極端子で、基台２に貫通して設けられている。又、１
０は各検出コイル４．５に５ＫＨｚ以上の高周波を印加
するとともに、各検出コイル４，５の出力を差動増幅す
る差動増幅回路で、各電極端子６〜９と接続されている
。

次に、動作を説明する。圧力導入孔１ａから導入された
測定圧と大気圧導入孔２ｂから導入された大気圧とが受
圧ダイアフラム３の上下に印加され、受圧ダイアフラム
３は高圧側が凹み、低圧側が凸曲する。このため、受圧
ダイアフラム３には高圧側で圧縮応力が発生し、低圧側
で引張応力が発生し、ＰＥパーマロイ等の正の磁歪定数
を有する磁歪材料の場合には高圧側で透磁率が減少し、
低圧側で増大する。一方、検出コイル４，５には高周波
が印加され、検出コイル４，５は高周波磁束を発生し、
この磁束に対するインダクタンスは高圧側で減少し、低
圧側で増大する。このため、検出コイル４．５の出力は
相互に差動的に変化し、差動増幅回路１０はこの各出力
を差動増幅し、ゲージ圧力として出力する。

第３図はこの発明の第２の実施例による絶対圧形の圧力
センサの構成を示し、１１はケース１の開口端側にろう
付けされた基台、１２．１３はケースｌ内に内部を上下
に仕切るように支持されたヨークで、ヨーク１２．１３
間には受圧ダイアフラム３が挟持され、また受圧ダイア
フラム３の上下に配設された検出コイル４，５が適宜ヨ
ーク１２゜１３に支持され、かつ受圧ダイアフラム３の
上下には空間部１２ａ、１３ａが形成される。又、ヨー
ク１２には圧力導入孔１ａがら導入された測定圧力を空
間部１２ａに導く連通孔１２ｂが設けられ、ヨーク１３
にはヨーク１３と基台１１との間に設けられた真空部１
４と空間部１３ａとを連通する連通孔１３ｂが設けられ
る。

次に、上記構成の動作を説明する。受圧ダイアフラム３
の上側には圧力導入孔１ａ及び連通孔１２ｂを介して測
定圧力が印加され、受圧ダイアフラム３の下側には連通
孔１３ｂを介して真空部１４から真空圧が印加される。

受圧ダイアフラム３は高圧側で凹み、低圧側で凸曲する
。このため、上記実施例と同様に受圧ダイアフラム３の
上側と下側で透磁率が差動的に変化し、検出コイル４゜
５はこの変化をインダクタンスの変化として検出し、差
動増幅回路１０はこの変化出力を差動増幅して絶対圧力
として出力する。

第４図はこの発明の第３の実施例による相対正形圧カセ
ンサの構成を示し、この実施例ではヨーク１２．１３は
ホルダ１５．１６内に支持され、ホルダ１５．１６はニ
ップル部１５ａ、１６ａを有しており、その内部には圧
力導入孔１５ｂ。

１６ｂが形成されている。他の構成は第２の実施例と同
様である。

上記構成において、受圧ダイアフラム３の上側には圧力
導入孔１５ｂ及び連通孔１２ｂを介して第１の圧力が導
入され、受圧ダイアフラム３の下側には圧力導入孔１６
ｂ及び連通孔１３ｂを介して第２の圧力が導入され、受
圧ダイアフラム３は高圧側に凹み、低圧側に凸曲し、検
出コイル４゜５はこの変化をインダクタンスの変化とし
て検出し、差動増幅回路１０はこの検出々力を差動増幅
して第１の圧力と第２の圧力の差圧を電圧として出力す
る。ニップル部１５ａ、１６ａの外周面はタケノコ状加
工面となっており、ニップル部１５ａ。

１６ａにゴムチューブなどを簡単に接続することができ
、圧力導入が容易となる。

上記各実施例においては、受圧ダイアフラム３の上下に
圧力が印加されて受圧ダイアフラム３が低圧側に凸曲し
た際に、受圧ダイアフラム３の上側と下側で生じる透磁
率の差動的な変化を検出コイル４．５によりインダクタ
ンス変化として検出し、この検出々力を差動増幅回路１
０で差動増幅しており、受圧ダイアフラム３や検出コイ
ル４゜５の温度特性や経年変化が相殺され、感度を向上
することができる。又、受圧ダイアフラム３は容易に変
形するので、高圧領域ばかりでな（低圧領域でも感度良
く圧力検出を行うことができる。さらに、磁歪材料の圧
力による磁歪現象を利用したものであるので、耐圧性の
高いものとなる。又、磁性体のキュリー温度は４５０°
Ｃ以上と高く、半導体式などと比べ、高い温度範囲まで
カバーすることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、磁歪材料からなる受圧
ダイアフラムの両側に第１の圧力と第２の圧力が印加さ
れ、受圧ダイアフラムはその差圧により変形し、高圧側
と低圧側では透磁率が差動的に変化する。検出コイルは
この変化をそれぞれ検出し、差動増幅部は各検出コイル
の出力を差動増幅して圧力検出々力としている。従って
、このように差動的に検出することにより受圧ダイアフ
ラム及び検出コイルの温度特性による誤差や経年変化に
よる誤差が相殺され、検出感度を向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による圧力センサの断
面図、第２図はパーマロイの表皮深さの特性図、第３図
及び第４図はこの発明の第２及び第３の実ｍ例による圧
力センサの断面図である。 １・・・ケース、ｌａ、１５ｂ、１６ｂ・・・圧力導入
孔、２．１１・・・基台、２ａ・・・大気圧導入孔、３
・・・受圧ダイアフラム、４，５・・・検出コイル、１
０・・・差動増幅回路、１２．１３・・・ヨーク、１２
ｂ、１３ｂ・・・連通孔、１４・・・真空部、１５．１
６・・・ホルダ、１５ａ、１５ｂ・・・ニップル部。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高磁歪常数を有する軟磁性材料により形成され、両側に
   それぞれ第１の圧力及び第２の圧力を印加される受圧ダ
   イアフラムと、受圧ダイアフラムの両側に配設され、第
   １の圧力と第２の圧力の差圧により受圧ダイアフラムが
   変形した際に生じる受圧ダイアフラムの両側における差
   動的な透磁率変化をインダクタンス変化として検出する
   第１及び第２の検出コイルと、各検出コイルの出力を差
   動増幅する差動増幅部を備えたことを特徴とする圧力セ
   ンサ。