JPH02248833A - 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 本発明は非晶質磁性合金の磁歪効果を用いた圧力センサ
に関するものである。

従来の技術 近年、非晶質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。第４図はこのような圧力センサの一例
の概略を示す断面図である。４１は軟磁性体であり、円
環状の溝４１ａが設けられた円柱形で、その上部に磁歪
を仔する非晶質磁性合金円板４２及び非晶質非磁性合金
からなるスペーサー４３を配している。４４はＯリング
４５及び透孔４６を持つ蓋部であり、圧力導入口４４ａ
を形成している。溝４１ａにはコイル４８が配され、こ
れら全体は容器４７に収納されている。４９は検出回路
である。

圧力は圧力導入口４４ａから透孔４６に伝わり、非晶質
磁性合金円板４２を押し下げ、非晶質磁性合金円板４２
に応力がかかる。この応力発生により逆磁歪効果で非晶
質磁性合金の透磁率が変化する。この変化をフィル４８
にてインダクタンスの形で検出し、検出回路４９で圧力
を検出する。

発明が解決しようとする課題 上述の構成による圧力センサの出力特性図を第５図に示
す。第５図から、圧力を加えてゆく時の特性と、加圧し
た状態から圧力を減じてゆく時の特性にヒステリシスが
見られることがわかる。また、圧力に対する出力電圧の
変化において、直線性が悪く、また高圧印加時に感度が
低下することがわかる。これは、非晶質磁性合金の厚み
が不均一で、圧力印加時の変形がスペーサーとの摩擦に
より阻止されるためである。

以上のことから、前記圧力センサの構成ではヒステリシ
スが起こり直線性が悪く感度が低いという課題があった
。

課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するため、円柱状本体に、圧
力導入口と、前記圧力導入口から導入される圧力によっ
て歪が生じる変形部分と、圧力によって歪が生じない非
変形部分とを形成し、前記変形部分及び非変形部分に磁
歪を有する非晶質磁性合金を固着し、前記非晶質磁性合
金と磁気回路をなすよう前記変形部分と非変形部分に各
々磁気ヘッドを本体の円周方向に沿って配置し、圧力印
加にともなう前記２個の磁気ヘッドのインダクタンス差
から圧力を検出する手段を設けたことを特徴とする。

作　　　用 上述の構成によれば、非晶質磁性合金が変形部分と完全
に密着し、圧力変化とそれにともなう非晶質磁性合金の
応力変化のずれを無くすことが可能となるため、ヒステ
リシスが少なく、直線性のよい高感度な圧力センサを得
ることが可能となる。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における圧力センサの概
略を示す断面図である。１はチタン製の直径１０ｍｍ５
　　高さ７０ｍｍの円柱状の本体、２は直径６ｍｍの圧
力導入口、３は圧力を伝える圧力室である。４は圧力に
よる変形部分で、本体１の一部分を肉厚２ｍｍに加工し
である。５は圧力によってひずみを生じない非変形部分
で、その内部には圧力室３と同じ大きさの中空部分６が
設けである。７は本体１の変形部分４及び非変形部分５
をおおうようにエポキシ系樹脂で２５０’Ｃ，２時間で
固着したＦｅ−８ｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質磁性合金である
。圧力検出ヘッド８は本体１の円周方向に沿い、変形部
分４に対向する非晶質磁性合金７の表面に配される。差
動用ヘッド９は本体１の円周方向に沿い、非変形部分５
に対向する非晶質磁性合金７の表面に配される。１０は
ステンレス製のケースで、本体１にはめこまれる。１１
は本体固定用のネジ部分で、ＰＦ３／８のピッチに加工
しである。１２は検出回路である。

以下に上述の圧力センナの動作を説明する。

圧力は圧力導入口２から圧力室３に伝わり、圧力室３を
膨らませる方向に応力をかける。その結果、変形部分４
が変形し、その表面に固着された非晶質磁性合金７が変
形する。この変形により逆磁歪効果で非晶質磁性合金７
の透磁率が変化する。

この変化をインダクタンスの変化として圧力検出ヘッド
８で検出し、差動用ヘッド９との差動を検出回路１２で
取ることによって圧力を得る。

本実施例による圧力センサの出力例を第２図の実線で示
す。第２図から、圧力の増加にともない出力電圧が比例
して大きくなり、直線性のよい出力が得られることがわ
かる。また、ヒステリシスもほとんど現われず、良好な
出力が得られる。従来例では非直線性やヒステリシスの
ため約１０％の誤差が生じていたが、本実施例では約１
％まで低減できた。

なお、上記構成において圧力検出ヘッド８及び差動用ヘ
ッド９を本体１の軸方向に沿って配した場合の出力特性
を第２図の点線で示す。第２図の点線において、出力特
性は直線性、ヒステリシスともに良好であるが、感度は
約り０％小さいことがわかる。これは、非晶質磁性合金
が本体１の軸方向より本体円周方向の方に多くひすむた
めである。このことから、圧力検出ヘッド８及び差動用
ヘッド９は本体円周方向に配した方が高感度な圧力セン
サを得ることができる。

以上のように本実施例によると、従来に比べてヒステリ
シスが小さく直線性のよい高感度な圧力センサを得るこ
とができた。

第３図は本発明の第２の実施例における圧力センサの（
概略を示す断面図である。２１はチタン製の直径１０ｍ
ｍ、高さ７０ｍｍの円柱状の本体、２２は直径６ｍｍの
圧力導入口、２３は圧力を伝える圧力室である。２４は
圧力による変形部分で、本体２１の一部分を肉厚２ｍｍ
に加工しである。

２５は圧力によってひずみを生じない非変形部分で、そ
の内部には圧力室２３と同し大きさの中空部分２６が設
けである。２７は本体２１の変形部分２４及び非変形部
分２５の表面にそれぞれエボキ／系樹脂で２５０’Ｃ，
２時間で固着したＦｅ−８ｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質磁性合
金であり、その本体軸心方向の幅は、圧力検出ヘッド２
８及び差動用ヘッド２９の本体軸方向の幅と等しくしで
ある。

圧力検出ヘッド２８は本体２１の円周方向に沿い、変形
部分２４に対向する非晶質磁性合金２７の表面に配され
ている。差動用ヘッド２９は本体２１の円周方向に沿い
、非変形部分２５に対向する非晶質磁性合金２７の表面
に配されている。３０はステンレス製のケースで、本体
２１にはめこまれる。３１は本体固定用のネジ部分で、
ＰＦ３／８のピッチに加工しである。３２は検出回路で
ある。

以下に上述の圧力センサの動作を説明する。゛圧力は圧
力導入口２２から圧力室２３に伝わり、圧力室２３を膨
らませる方向に応力をかける。その結果、変形部分２４
が変形し、その表面に固着された非晶質磁性合金２７が
変形する。この変形により逆磁歪効果で非晶質磁性合金
２７の透磁率が変化する。この変化をインダクタンスの
変化として圧力検出ヘッド２８で検出し、差動用ヘッド
２９との差動を検出回路３２で取ることによって圧力を
得る。

本実施例による圧力センサの出力例を第２図の一点鎖線
で示す。第２図の一点鎖線で示す特性から、圧力の増加
にともない出力電圧が直線的に大きくなり、ヒステリメ
スもほとんど現われない良好な出力が得られることがわ
かる。また、感度は第１の実施例に比べて約２０％増加
している。これは、非晶質磁性合金とヘッドの幅を等し
くしたことにより、第１の実施例と比へ帰洩磁束が減少
したためである。

以上のように本実施例によるき、従来に比べてヒステリ
７スが小さく直線性がよく、さらに高感度な圧力センサ
を得ることができた。

発明の効果 以−Ｌの説明から明らかなように、本発明は本体に非晶
質磁性合金を固着し、本体の円周方向に沿って圧力検出
ヘッド及び差動用ヘッドを配したことにより、従来に比
ベヒステリンスが少なく直線性のよい高感度な圧力セン
サを構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における圧力センサの断
面図、第２図は圧力センサの出力特性図、第３図は本発
明の第２の実施例における圧力センサの断面図、第４図
は従来例の圧力センサの断面図、第５図は同圧力センサ
の出力特性図である。 １．２１・・・本体、２．２２・・・圧力導入口、３．
２３・・・圧力室、４．２４・・・変形部分、５．２５
・・・非変形部分、６．２６・・・中空部分、７．２７
・・・非晶質磁性合金、８．２８・・・圧力検出ヘッド
、９．２９・・・差動用ヘッド、１０１３０・・・ケー
ス、１１．３１・・・固定用ネジ、１２．３２・・・検
出回路。 代理人の氏名　弁理ゴー　栗野重孝　はか１名第 図 第 図 ２２氏大溝入口 第 図 り 第 図 瓜 カ ｌθＯ （にＶｃ処す πＯ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱状本体に、圧力導入口と、前記圧力導入口か
   ら導入される圧力によって歪が生じる変形部分と、圧力
   によって歪が生じない非変形部分とを形成し、前記変形
   部分及び非変形部分に磁歪を有する非晶質磁性合金を固
   着し、前記非晶質磁性合金と磁気回路をなすよう前記変
   形部分と非変形部分に各々磁気ヘッドを本体の円周方向
   に沿って配置し、圧力印加にともなう前記２個の磁気ヘ
   ッドのインダクタンス差から圧力を検出する手段を設け
   たことを特徴とする圧力センサ。
2. （２）非晶質磁性合金と磁気ヘッドの本体軸心方向の幅
   が等しいことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。