JPH02268230A - Pressure sensor and gas flowmeter using it - Google Patents
Pressure sensor and gas flowmeter using itInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、微小な圧力変動まで検出でき、出力信丹に対
する振動等によるノイズの比(以下SN比と称する。)
が高い、圧電素子を使用した、気体流量計等に用いて最
適な圧力センν、およびその圧力センサを用いた気体流
量計に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of detecting even minute pressure fluctuations, and detects the ratio of noise caused by vibration to output power (hereinafter referred to as SN ratio).
This invention relates to a pressure sensor ν that uses a piezoelectric element and has a high level of pressure and is optimal for use in a gas flow meter, etc., and a gas flow meter that uses the pressure sensor.
[従来の技術]
圧力センサとしては従来からマノメータ、ブルドン管式
、静電容量式、差動トランス式あるいは了Le:体ダイ
ヤフラム式など種々のものが知られている。これらは−
殻内に大きな圧力の検出に用いられており、大型で構造
が複雑であったり、高価なものが多い。また、検出対象
の圧力が大きなこともあり、通常、撮動なとの外乱によ
るノイズに対して配慮されていない。そのため、微小な
圧力まで検出することが要求される用途には、使用でき
ないか、たとえ使用したとしてもノイズの割合が高くな
って高精度な検出が困難となる。[Prior Art] Various types of pressure sensors have been known, such as a manometer, a Bourdon tube type, a capacitance type, a differential transformer type, and a body diaphragm type. These are-
They are used to detect large pressures within the shell, and are often large, complex, and expensive. Furthermore, since the pressure of the object to be detected is large, usually no consideration is given to noise caused by disturbances during imaging. Therefore, it cannot be used in applications that require detection of even minute pressures, or even if it is used, the noise ratio will be high and high-precision detection will be difficult.
微小な圧力まで検出できる程好ましい用途として、たと
えば圧力検出を介して流体の流量を検出するフルイブイ
ック流量計やカルマン渦流量計がある(たとえば特開昭
60−187814号公報、特開昭57−54809号
公報)。また、これら流量計に用いて最適な、微小圧力
変動まで検出可能な圧力センサとして、膜状の圧電素子
を用いた圧カセンザが知られている(たとえは特開昭5
7−54809号公報)。上記フルイブイック流量計は
、特開昭60−187814号公報にも示されているよ
うに、流量計素子部において、噴出ノズルから噴出され
た流体の主流をコアンダ効果を利用して一対の隔壁に交
互に沿わせ、その流動変化の際に生じる圧力変動を圧力
センサで検出し、流体の流量を該流量に応じた圧力変動
の周波数で検出するようにしたものである。カルマン渦
流量計は、特開昭57−54809号公報にも示されて
いるように、流量計素子部内に設けられた渦発生体によ
り流通流体中にカルマン渦を断続的に発生させ、カルマ
ン渦が通過する際に生じる圧力変動を圧力センサで検出
し、流体の流量を該流量に応じたカルマン渦発生数で検
出するようにしたものである。Applications that are preferable to the extent that they can detect even minute pressures include, for example, full-bucks flowmeters and Karman vortex flowmeters that detect the flow rate of fluid through pressure detection (for example, JP-A-60-187814, JP-A-57-54809). Publication No.). In addition, a pressure sensor using a film-like piezoelectric element is known as a pressure sensor that is optimal for use in these flowmeters and can detect even minute pressure fluctuations (for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No.
7-54809). As disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 60-187814, the above-mentioned full-width flowmeter uses the Coanda effect to alternately direct the main stream of the fluid ejected from the ejection nozzle to a pair of partition walls in the flowmeter element part. A pressure sensor detects the pressure fluctuation that occurs when the flow changes, and the flow rate of the fluid is detected at the frequency of the pressure fluctuation that corresponds to the flow rate. As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 57-54809, the Karman vortex flowmeter intermittently generates Karman vortices in the circulating fluid using a vortex generator provided in the flowmeter element. A pressure sensor detects the pressure fluctuation that occurs when the fluid passes through the fluid, and the flow rate of the fluid is detected by the number of Karman vortices generated depending on the flow rate.
このような流量計に用いられる圧力センサとしては、高
感度、つまり微弱な圧力変化および広い周波数における
圧力変化まで検出できる程望ましく、そのためには、撮
動等の外乱に対する対策を施して、SN比を相当高くし
なければならない。It is desirable for a pressure sensor used in such a flow meter to have high sensitivity, that is, to be able to detect even the weakest pressure changes and pressure changes over a wide range of frequencies. must be made quite high.
SN比を高くするために、とくに振動対策を施したもの
として、前述の特開昭57−54809号公報に開示さ
れた圧力センサが知られている。In order to increase the signal-to-noise ratio, a pressure sensor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-54809 is known as a pressure sensor that takes particular measures against vibration.
この圧力センサは、圧電素子として高分子圧電体を使用
し、圧力検出用とノイズ成分補正用とに分岐したレバー
の両側にそれぞれ圧電素子2枚をバイモルフ型のように
取付け、ノイズ成分補正用圧電素子は周囲をカバーして
圧力検出用圧電素子と雰囲気を分離したものである。ノ
イズ成分となる撮動は、圧力検出用圧電素子とノイズ成
分補正用圧電素子の両方に加わるので、圧力検出用圧電
素子からの出力信号からノイズ成分補正用圧電素子によ
る信号を差し引けば、原理的には撮動に起因するノイズ
が除去されることになる。This pressure sensor uses a polymer piezoelectric material as a piezoelectric element, and two piezoelectric elements are attached like a bimorph type on each side of a lever that is branched into one for pressure detection and one for noise component correction. The element covers its surroundings and separates the pressure detection piezoelectric element from the atmosphere. Since the imaging noise component is applied to both the piezoelectric element for pressure detection and the piezoelectric element for noise component correction, the principle can be calculated by subtracting the signal from the piezoelectric element for noise component correction from the output signal from the piezoelectric element for pressure detection. In other words, noise caused by photographing is removed.
この方法は検出対象以外のノイズ成分を補正する差動型
といわれる最も一般的な方法である。This method is the most common method called a differential type that corrects noise components other than those to be detected.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上記圧力センサの構造においては、ノイ
ズ成分補正用と圧力検出用の圧電素子はそれぞれ構造や
雰囲気が異なるところに納められているため、両圧電素
子への撮動や温度の伝わりがたがそれぞれ異なり、ノイ
ズ成分を正確にかつ十分に除去できないという問題があ
る。とくに、ノイズ成分補正用圧電素子を隔離している
ため、流体の温度変動に関するノイズ、および絞り弁等
から流体全体に伝幡してくるノイズ成分は除去され難い
。また、機械的に弱い圧電素子が流体流路中に露出する
構造であるので、流体中の異物などが圧電素子に付着し
易いという問題、および製作、取り扱い、実施の過程で
圧電素子に損傷あるいは感度低下を招きやすいという問
題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the structure of the pressure sensor described above, the piezoelectric elements for noise component correction and pressure detection are housed in locations with different structures and atmospheres. There is a problem in that the imaging and temperature propagation methods are different, and noise components cannot be removed accurately and sufficiently. In particular, since the piezoelectric element for noise component correction is isolated, it is difficult to remove noise related to fluid temperature fluctuations and noise components propagated throughout the fluid from a throttle valve or the like. In addition, since the piezoelectric element, which is mechanically weak, is exposed in the fluid flow path, foreign matter in the fluid easily adheres to the piezoelectric element, and the piezoelectric element may be damaged or damaged during the manufacturing, handling, and implementation processes. There is a problem that sensitivity tends to decrease.
本発明の目的は、振動によるノイズは勿論のこと、温度
変動や流体全体に伝幡される雑ノイズ等あらゆるノイズ
を正確に補正できてSN比が極めて高い、かつ微弱な圧
力変動まで検出できる高感度な、しかも構造が簡単で信
頼性の高い圧力センサを提供することにある。The purpose of the present invention is to provide a high-speed sensor that can accurately correct not only noise caused by vibrations, but also all kinds of noise such as temperature fluctuations and miscellaneous noise propagated throughout the fluid, has an extremely high signal-to-noise ratio, and can detect even the slightest pressure fluctuations. The object of the present invention is to provide a pressure sensor that is sensitive, has a simple structure, and is highly reliable.
また本発明の別の目的は、上記高性能圧力センサを用い
た高精度な気体流量計を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a highly accurate gas flowmeter using the above-mentioned high-performance pressure sensor.
[課題を解決するための手段]
上記目的に沿う本発明の圧力センサは、膜状圧電体の両
面に電極層を設けて構成されかつ平面状に張設された圧
電素子を2個有する圧力検出部と、両圧電素子の出力の
和を増幅する増幅器とを備え、前記2個の圧電素子は両
面がそれぞれ同一の方向に向きかつ同一方向の面がそれ
ぞれ同一の分極極性となるように配置され、前記圧力検
出部には流体の圧力を導入する2個の入口ノズルが設け
られ、一方の入口ノズルが第1の流体圧力導入経路を介
して一方の圧電素子の一方の面と該面とは分極極性が異
なる他方の圧電素子の一方の面に連通されるとともに他
方の入口ノズルが第2の流体圧力導入経路を介して前記
一方の圧電素子の他方の面と前記他方の圧電素子の他方
の面に連通され、前記圧力検出部内における前記一方の
入口ノズルと第1の流体圧力導入経路の容積と前記他方
の入口ノズルと第2の流体圧力導入経路の容積とが実質
的に等しいものから成る。[Means for Solving the Problems] The pressure sensor of the present invention that meets the above object is a pressure sensor that is configured by providing electrode layers on both sides of a membrane piezoelectric material and has two piezoelectric elements stretched in a planar manner. and an amplifier for amplifying the sum of the outputs of both piezoelectric elements, and the two piezoelectric elements are arranged so that both surfaces face in the same direction and the faces in the same direction have the same polarization. , the pressure detection section is provided with two inlet nozzles for introducing fluid pressure, and one of the inlet nozzles connects one surface of one piezoelectric element to the surface through a first fluid pressure introduction path. The other inlet nozzle communicates with one surface of the other piezoelectric element having a different polarization polarity, and the other inlet nozzle communicates with the other surface of the one piezoelectric element and the other piezoelectric element through a second fluid pressure introducing path. the one inlet nozzle and the first fluid pressure introduction path and the volume of the other inlet nozzle and the second fluid pressure introduction path in the pressure detection section are substantially equal to each other. .
この圧力センサの測定対象流体は、気体と液体の両方が
可能である。The fluid to be measured by this pressure sensor can be both gas and liquid.
この圧力センサは、フルイブイック流量計やカルマン渦
流量計からなる気体流量計に用いて最適な圧力センサで
あり、圧力センサの上記2個の入口ノズルが、2本の導
圧用チューブ等を介して、流通される流体の流量に応じ
た圧力変動を発生する流量計素子部に接続される。接続
においては、2本の導圧用チューブの長さが等しくなる
ようにすることが好ましい。This pressure sensor is an optimal pressure sensor for use in gas flowmeters such as full-volume flowmeters and Karman vortex flowmeters, and the two inlet nozzles of the pressure sensor are It is connected to a flow meter element that generates pressure fluctuations in accordance with the flow rate of fluid flowing. In connection, it is preferable that the lengths of the two pressure guiding tubes be equal.
この発明において、圧電素子に使用する圧電体は、ジル
コンチタン酸鉛(PZT)に代表されるセラミック圧電
体、高分子圧電体、おるいは高分子にPZT粉末を混入
した複合圧電体等から成る。In this invention, the piezoelectric body used in the piezoelectric element is composed of a ceramic piezoelectric body represented by lead zirconium titanate (PZT), a polymer piezoelectric body, or a composite piezoelectric body in which PZT powder is mixed into a polymer. .
高分子圧電体は、たとえば、ポリフッ化ビニリデンと3
フツ化エチレンの共重合体から構成される。The polymer piezoelectric material is, for example, polyvinylidene fluoride and 3
Composed of a copolymer of fluorinated ethylene.
その膜厚は、感度、強度、取扱いの容易性の点から10
〜100μTrLの範囲から選ぶのが好ましい。膜厚は
周知の製膜技術により、容易にかつ高精度に制御可能で
ある。The film thickness is 10% in terms of sensitivity, strength, and ease of handling.
It is preferable to select from the range of ~100 μTrL. The film thickness can be easily and precisely controlled using well-known film forming techniques.
圧電体の両面に設けられる電極層は、アルミニウム、銅
、金、ニッケル、パラジウム等の材質から構成され、蒸
着、スパッタリング、メツキ等のメタライジング手法に
より圧電体の面に形成される。The electrode layers provided on both sides of the piezoelectric body are made of a material such as aluminum, copper, gold, nickel, or palladium, and are formed on the surfaces of the piezoelectric body by a metallizing method such as vapor deposition, sputtering, or plating.
各流体圧力導入経路は、導入されてくる流体が直接的に
圧電素子面に当たらないよう、曲折構造おるいは絞り介
在構造とすることが望ましい。It is preferable that each fluid pressure introducing path has a bent structure or a constricted structure so that the introduced fluid does not directly hit the piezoelectric element surface.
圧電素子の分極極性は、圧電体製造過程において付与さ
れるが、この付与には周知の方法が適用できる。圧電素
子は、両面がそれぞれ同一の方向に向くように圧力検出
部内に配置されるが、後述の実施例に示す如く、並列的
な配置、直列的な配置のいずれでもよい。The polarization of the piezoelectric element is imparted during the process of manufacturing the piezoelectric body, and a well-known method can be applied to this imparting. The piezoelectric elements are arranged in the pressure detection section so that both surfaces face in the same direction, but they may be arranged in parallel or in series, as shown in the embodiments described below.
[作 用]
上記のような圧力センサにおいては、ある圧力取出口か
ら取出された流体の圧力が、一方の入口ノズル、第1の
流体圧力導入経路を介して両圧電素子の一方の面に同時
に導入され、別の圧力取出口から取出された同じ流体の
圧力が、他方の入口ノズル、第2の流体圧力導入経路を
介して両圧電素子の他方の面に導入され、両面間の差圧
により生じる各圧電素子の変形によって圧電体に自発分
極が生じ、それによって生じる圧電体両面間の電位差が
電極層を介して出力される。両圧電素子は両者出力の和
が入力されるように増幅器に接続され、増幅器では、ノ
イズ成分が差し引かれた検出出力分が増幅されて出力さ
れる。[Function] In the above pressure sensor, the pressure of the fluid taken out from a certain pressure outlet is simultaneously applied to one side of both piezoelectric elements through one inlet nozzle and the first fluid pressure introduction path. The pressure of the same fluid introduced and taken out from another pressure outlet is introduced to the other side of both piezoelectric elements through the other inlet nozzle and the second fluid pressure introduction path, and due to the differential pressure between the two sides. The resulting deformation of each piezoelectric element causes spontaneous polarization in the piezoelectric body, and the resulting potential difference between the two surfaces of the piezoelectric body is outputted via the electrode layer. Both piezoelectric elements are connected to an amplifier so that the sum of their outputs is input, and the amplifier amplifies and outputs the detected output from which the noise component has been subtracted.
この圧力センサにおける検出においては、ノイズ成分の
除去に関して、(イ)圧電素子の両側に同時に流体圧力
を導き、その差圧を検出する構造であること、(2)実
質的に同一構造で同一雰囲気中に2個の圧電素子を並設
したこと、により極めて正確にあらゆる種類のノイズ成
分が除去される。Regarding the removal of noise components, this pressure sensor has (a) a structure that simultaneously guides fluid pressure to both sides of the piezoelectric element and detects the differential pressure; (2) substantially the same structure and the same atmosphere. By arranging two piezoelectric elements in parallel, all kinds of noise components are removed very precisely.
まず、−個の圧電素子の両面に流体圧を同時に導くので
、同一の測定対象流体に対して2個の入口ノズルをそれ
ぞれ異なる測定位置へと接続することより、流体全体の
圧力変動(ノイズ成分〉については圧電素子両面に同時
に導ぎつつ一方の経路からはその測定位置に対応する局
部的な圧力変動を導くことができる。流体全体の圧力変
動は2個の圧電素子の両面に同時に伝達されるので、こ
の変動成分によって2個の圧電素子が同一の変形をして
圧電素子自身で流体全体の圧力変動による電位差が消去
され、両面間の差圧成分に対応した電位差および差圧発
生回数に対応した周波数の信号が出力される。また、流
体全体の温度変動に対しても同様であり、各圧電素子の
両面に同時に温度変動が伝達されるので、この変動成分
によって2個の圧電素子は同一の変形をして圧電素子自
身で温度変動によるノイズ成分は自動的に消去される。First, since fluid pressure is simultaneously introduced to both sides of the - piezoelectric elements, by connecting two inlet nozzles to different measurement positions for the same fluid to be measured, pressure fluctuations (noise components) of the entire fluid can be reduced. >, it is possible to simultaneously guide both sides of the piezoelectric element while guiding local pressure fluctuations corresponding to the measurement position from one path.The pressure fluctuations of the entire fluid are simultaneously transmitted to both sides of the two piezoelectric elements. Therefore, the two piezoelectric elements undergo the same deformation due to this fluctuation component, and the potential difference caused by the pressure fluctuation of the entire fluid is erased by the piezoelectric element itself, and the potential difference and the number of times the pressure difference occurs corresponds to the differential pressure component between the two surfaces. A signal with a corresponding frequency is output.The same applies to temperature fluctuations in the entire fluid, and temperature fluctuations are simultaneously transmitted to both sides of each piezoelectric element, so this fluctuation component causes the two piezoelectric elements to Noise components due to temperature fluctuations are automatically canceled by the piezoelectric element itself through the same deformation.
したがって、この圧力センサをフルイデイクス流量計や
カルマン渦流量計の流量計素子部に接続することにより
、ノイズとなり得る流体全体の変動成分を自動的に消去
しつつ、流体撮動による圧力変動成分あるいはカルマン
渦による圧力変動成分のみを高精度で検出できるように
なる。Therefore, by connecting this pressure sensor to the flowmeter element of a fluidics flowmeter or Karman vortex flowmeter, it is possible to automatically eliminate fluctuation components of the entire fluid that can become noise, while also Only the pressure fluctuation component caused by the vortex can be detected with high precision.
そして、分極極性が同一方向となるように配設されたそ
れぞれの圧電素子の、互に異なる分極極性の面に同一経
路からの圧力が導入されるので、両圧電素子の変形方向
は逆相となり、両者の和として出力することにより、上
記流体全体の変動に起因するノイズ成分が除去された出
力信号が、圧電素子1枚の場合に比べ2倍も高い感度で
得られることになる。Then, pressure is introduced from the same path to the surfaces of the piezoelectric elements with different polarization polarities, which are arranged so that the polarization polarities are in the same direction, so that the deformation directions of both piezoelectric elements are in opposite phases. By outputting as the sum of both, an output signal from which noise components caused by fluctuations in the entire fluid have been removed can be obtained with twice as high sensitivity as in the case of a single piezoelectric element.
また、圧力センサヤ流量計全体の撮動に起因するノイズ
成分は、2個の圧電素子並設構造により略完全に除去さ
れる。2個の圧電素子は同一方向に向けて配置されてい
るので両圧電素子が同時に同じ条件で振動する。Further, noise components caused by imaging the entire pressure sensor and flowmeter are almost completely removed by the structure in which two piezoelectric elements are arranged side by side. Since the two piezoelectric elements are arranged facing the same direction, both piezoelectric elements vibrate at the same time and under the same conditions.
上述の如く、両圧電素子は測定対象圧力を互に逆相で同
時に検出するが、両圧電素子に振動が加わった場合、そ
の振動によって、一方の圧電素子に上記検出圧力を減す
る方向の変形力が加わったたとすると、使方の圧電素子
には必ず同じ大きさで検出圧力を増加させる方向の変形
力が動く。圧力検出部からの出力としては、両圧電素子
の逆相の検出出力の和としてとり出されるので、結局上
記撮動に伴うノイズ成分は自動的に消去されることにな
り、測定対象圧力のみが、前述の如く2倍の感度で検出
される。As mentioned above, both piezoelectric elements simultaneously detect the pressure to be measured in opposite phases, but when vibration is applied to both piezoelectric elements, the vibration causes one piezoelectric element to deform in a direction that reduces the detected pressure. If a force is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element being used will always experience a deforming force of the same magnitude in the direction of increasing the detected pressure. Since the output from the pressure detection section is taken as the sum of the detection outputs of opposite phases of both piezoelectric elements, the noise component accompanying the above-mentioned imaging is automatically erased, and only the pressure to be measured is detected. , as described above, is detected with twice the sensitivity.
[実施例]
以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例に係る圧力センサ、第2図
は圧電素子の構成を示しており、第3図は圧電素子の配
置の仕方を変更した別の実施例に係る圧力センサ、第4
図は圧力センサをフルイブイック流量計に使用した場合
、第5図はカルマン渦流量計に使用した場合の例をそれ
ぞれ示している。FIG. 1 shows a pressure sensor according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 shows the configuration of a piezoelectric element, and FIG. 3 shows a pressure sensor according to another embodiment in which the piezoelectric element is arranged differently. , 4th
The figure shows an example in which the pressure sensor is used in a full-volume flowmeter, and FIG. 5 shows an example in which it is used in a Karman vortex flowmeter.
第1図において、1は本発明に係る圧カセンサ仝体を示
しており、該圧力センサ1は、2個の圧電素子2.3を
有する圧力検出部4と、両圧電素子の出力の和を増幅し
て出力する増幅器5とから成っている。2個の圧電素子
2.3は、平面状にかつ変形可能に張設されている。圧
電素子2.3は、第2図に拡大して示すように、圧電材
料からなる膜状の圧電体6.7の両面に、耐腐食性の良
いアルミニウム、銅、金、ニッケル、パラジウム等の金
属からなる電極層8.9および10.11を蒸着、スパ
ッタリング、メツキ等により形成して構成されている。In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a pressure sensor body according to the present invention, and the pressure sensor 1 includes a pressure detection section 4 having two piezoelectric elements 2.3, and a pressure detection section 4 having two piezoelectric elements 2.3. It consists of an amplifier 5 that amplifies and outputs the amplified signal. The two piezoelectric elements 2.3 are stretched in a planar and deformable manner. As shown in an enlarged view in FIG. 2, the piezoelectric element 2.3 has a film-like piezoelectric body 6.7 made of a piezoelectric material coated with aluminum, copper, gold, nickel, palladium, etc., which has good corrosion resistance, on both sides. Electrode layers 8.9 and 10.11 made of metal are formed by vapor deposition, sputtering, plating, or the like.
この2個の圧電素子2.3の平面形状は、本実施例では
円形とされているが、これに限定されない。圧電体6.
7の材質は、前)ホの如く種々の圧電材料が適用可能で
あるが、本実施例では、ポリフッ化ごニリデンと3フツ
化エヂレンの共重合体からなる高分子圧電材料を使用し
た。Although the planar shape of these two piezoelectric elements 2.3 is circular in this embodiment, it is not limited to this. Piezoelectric body6.
Although various piezoelectric materials can be used as the material of 7, as in the above (e), in this example, a polymeric piezoelectric material made of a copolymer of polynylidene fluoride and ethylene trifluoride was used.
高分子圧電膜の厚さは、感度、強度、取扱い易さの点か
ら、気体圧力センサとしては10〜100μTnが適当
で、本実施例では15μ雇とした。ただし本発明に係る
圧力センサは、勿論液体用のものも含み、測定対象液体
に応じて高分子圧電膜の厚さ、後述の電極部等の構造を
適宜選択すればよい。また、図示は省略するが、測定対
象流体、圧力変動の大きさによっては、Mい金属又はゴ
ム製ダイヤフラムに高分子圧電膜を張り付け、仝休が補
強された高分子圧電膜として扱うことも可能である。The thickness of the polymer piezoelectric film is suitably 10 to 100 μTn for a gas pressure sensor from the viewpoint of sensitivity, strength, and ease of handling, and in this example, the thickness was 15 μTn. However, the pressure sensor according to the present invention includes, of course, one for use with liquids, and the thickness of the polymer piezoelectric film and the structure of the electrode portions described below may be appropriately selected depending on the liquid to be measured. Although not shown, depending on the fluid to be measured and the magnitude of pressure fluctuation, it is also possible to attach a polymer piezoelectric film to a M metal or rubber diaphragm and treat it as a polymer piezoelectric film with reinforced suspension. It is.
圧電素子2.3の周縁部は、両側から、電極層8.9お
よび10.11を介してホルダ12.13および14.
15によって挾持されている。各ホルダに保持された圧
電素子2.3は、両面がそれぞれ同一の方向に向くよう
に並設されており、かつ同一方向の面がそれぞれ同一の
分4〜極性になるように配置されている。ボルダ12.
13.14.15は、その全体又は表面がたとえば真ち
ゅう等の導電体で構成され、各電極層8.9.10.1
1にそれぞれ電気的に接続されて各圧電素子の出力端子
として機能する。The peripheral edge of the piezoelectric element 2.3 is connected to the holders 12.13 and 14.1 from both sides via the electrode layers 8.9 and 10.11.
It is held by 15. The piezoelectric elements 2.3 held in each holder are arranged in parallel so that both surfaces face in the same direction, and are arranged so that the faces in the same direction have the same polarity. . Boulder 12.
13.14.15, the whole or the surface of which is made of a conductive material such as brass, and each electrode layer 8.9.10.1
1 and function as output terminals of each piezoelectric element.
ホルダ12と13.14と15間は、圧電体6.7によ
って絶縁されている。The holders 12 and 13 and 14 and 15 are insulated by piezoelectric bodies 6.7.
ボルダ12.13.14.15は、SN比向上のため実
質的に同一形状に形成されており、圧電素子2.3の両
面側に、圧力室16.17.18.19を形成している
。各ホルダ12.13.14.15は中央部に絞り20
.21.22.23を有しており、その絞りを介して圧
力室16.17.18.19はそれぞれ対応する前室2
4.25.26.27に連通している。The boulders 12, 13, 14, 15 are formed in substantially the same shape to improve the S/N ratio, and pressure chambers 16, 17, 18, 19 are formed on both sides of the piezoelectric element 2.3. . Each holder 12.13.14.15 has an aperture 20 in the center.
.. 21, 22, 23, and the pressure chambers 16, 17, 18, 19 are connected to the corresponding front chambers 2 through the throttles.
4.25.26.27.
圧力検出部4は、ホルダ12.13および14.15を
収納、保持する基盤28、流体の圧力を導入する2個の
入口ノズル29.30が形成されたMB2で囲まれてお
り、両者は接着剤で内部からの漏れがないように接合さ
れている。基板28、蓋31は絶縁性が良く、機械的強
度が高いエポキシ樹脂やポリアセタール樹脂等のエンジ
ニアリングプラスチックで構成されればよく、本実施例
ではフェノール樹脂で構成されている。The pressure detection unit 4 is surrounded by an MB2 formed with a base 28 that accommodates and holds the holders 12.13 and 14.15, and two inlet nozzles 29.30 that introduce fluid pressure, and both are bonded together. It is bonded with adhesive to prevent internal leakage. The substrate 28 and the lid 31 may be made of engineering plastics such as epoxy resin or polyacetal resin that have good insulation and high mechanical strength, and in this embodiment, they are made of phenol resin.
入口ノズル29は、前室24、絞り20.圧力室16を
介して圧電素子2の一方の面に連通ずるとともに、前室
24、連通路32、前室27、絞り23、圧力室19を
介して他方の圧電素子3の分極極性の異なる面に連通し
ている。したがってこれら一連の経路は、本発明でいう
第1の流体圧力導入経路33を構成している。入口ノズ
ル30は、容@調整室34、前室26、較り22、圧力
室18を介して圧電素子3の他面に連通ずるとともに、
容積調整室34、連通路35、前室25、絞り21、圧
力室17を介して圧電素子2の他面に連通している。し
たがって、これら一連の経路は、第2の流体圧力導入経
路36を構成している。The inlet nozzle 29 has a front chamber 24, an aperture 20. It communicates with one surface of the piezoelectric element 2 through the pressure chamber 16, and communicates with the other surface of the piezoelectric element 3 with different polarization through the front chamber 24, the communication path 32, the front chamber 27, the diaphragm 23, and the pressure chamber 19. is connected to. Therefore, a series of these paths constitutes the first fluid pressure introduction path 33 according to the present invention. The inlet nozzle 30 communicates with the other surface of the piezoelectric element 3 via the volume adjustment chamber 34, the front chamber 26, the baffle 22, and the pressure chamber 18, and
It communicates with the other surface of the piezoelectric element 2 via the volume adjustment chamber 34, the communication path 35, the front chamber 25, the diaphragm 21, and the pressure chamber 17. Therefore, this series of paths constitutes the second fluid pressure introduction path 36.
圧力検出部4内における、入口ノズル29と第1の流体
圧力導入経路33の容積は、入口ノズル30と第2の流
体圧力導入経路36の容積と等しくされ、この容積の調
整が容積調整室34で行われている。The volumes of the inlet nozzle 29 and the first fluid pressure introduction path 33 in the pressure detection unit 4 are made equal to the volumes of the inlet nozzle 30 and the second fluid pressure introduction path 36, and this volume adjustment is performed by the volume adjustment chamber 34. It is being carried out in
第1図の装置においては、基板28に小さな孔を開けて
各リード線37.38.39が通され、リード線37は
半田付は等によりホルダ13に一端が接線され他端は共
通電源に接続されている。リード線38は、ホルダ12
とホルダ14とを接続している。リード線39は、一端
がホルダ15に接続され、他端が増幅器5に接続されて
いる。増幅器5の他方の入力端子は、リード線40を介
して共通電源に接続されている。41は増幅器5からの
出力用の端子を示している。In the device shown in FIG. 1, a small hole is made in the board 28 and each lead wire 37, 38, 39 is passed through, and one end of the lead wire 37 is connected to the holder 13 by soldering or the like, and the other end is connected to the common power source. It is connected. The lead wire 38 is connected to the holder 12
and the holder 14 are connected. The lead wire 39 has one end connected to the holder 15 and the other end connected to the amplifier 5. The other input terminal of the amplifier 5 is connected to a common power supply via a lead wire 40. Reference numeral 41 indicates an output terminal from the amplifier 5.
この圧力検出部4と増幅器5とは、それらが商用電源か
らの電磁誘導ノイズを受けないように電気的良導体であ
る金属などからなるシールドケース42に収納されてい
る。また、配線材や電子部品が動くことにより発生する
ノイズを防ぐためにエポキシ系の充填材43でケース4
2とそれらを固定し、内部に余分な隙間がないようにし
て圧力センサ1が構成されている。なおノイズ除去の観
点から出力端子41はシールド線を使用する方が好まし
い。The pressure detection section 4 and the amplifier 5 are housed in a shield case 42 made of metal or the like, which is a good electrical conductor, so that they are not affected by electromagnetic induction noise from a commercial power source. In addition, the case 4 is filled with epoxy filler 43 to prevent noise caused by the movement of wiring materials and electronic components.
The pressure sensor 1 is constructed by fixing the two and leaving no extra gaps inside. Note that from the viewpoint of noise removal, it is preferable to use a shielded wire for the output terminal 41.
上記のように構成された圧力センサ1の作用を、該圧力
センサ1をフルイブイック気体流量計に用いた場合の構
成および作用とともに以下に説明する。The operation of the pressure sensor 1 configured as described above will be explained below along with the configuration and operation when the pressure sensor 1 is used in a full-volume gas flowmeter.
第4図は、圧力センサ1をフルイブイック流量計に適用
した場合の構成を示しており、図中50がフルイディク
流量計における流量計素子部を示している。流量計素子
部50を、矢印の方向に測定対象気体が流通される。5
1は流路縮小部で、その先端の噴出ノズル52から流速
の増大された噴流が噴出される。噴流の主流は、コアン
ダ効果により、流路拡大部53を構成する一対の隔壁5
4.55のいずれか一方の壁面に沿って流れるが、該壁
面流は方向転換されて制御ノズル56(又は57)から
上記噴出ノズル52からの噴流に直交するように指向さ
れ、噴出ノズル52からの噴流がもう一方の隔壁に沿っ
て流れるよう力が作用する。これがくり返されるため気
体は隔壁54.55に対し交互に沿うように流れ、この
流動変化に対応して流量計素子部50内に圧力変動が生
じる。上記流動変化の周波数は気体流量に比例している
ので、圧力変動の周波数を検出することにより流量を測
定できる。なお、図における58は、噴流をいずれか一
方の隔壁に効率よくふり向けるためのターゲットである
。FIG. 4 shows a configuration in which the pressure sensor 1 is applied to a fluidic flowmeter, and 50 in the figure indicates a flowmeter element section in the fluidic flowmeter. The gas to be measured flows through the flowmeter element section 50 in the direction of the arrow. 5
Reference numeral 1 denotes a flow path reduction portion, from which a jet nozzle 52 at its tip ejects a jet stream with an increased flow velocity. Due to the Coanda effect, the main stream of the jet flows through the pair of partition walls 5 that constitute the enlarged flow path section 53.
4.55, the wall flow is redirected and directed from the control nozzle 56 (or 57) perpendicularly to the jet from the jet nozzle 52, and from the jet nozzle 52. A force is applied so that the jet flows along the other partition wall. As this is repeated, the gas flows alternately along the partition walls 54 and 55, and pressure fluctuations occur within the flowmeter element 50 in response to this flow change. Since the frequency of the above-mentioned flow change is proportional to the gas flow rate, the flow rate can be measured by detecting the frequency of pressure fluctuation. Note that 58 in the figure is a target for efficiently directing the jet toward one of the partition walls.
上記のような流量計素子部50内に、内圧取出口59.
60が設けられ、内圧取出口59.60が長さの等しい
導圧用チューブ61.62を介して圧力セン”J 1の
入口ノズル29.30にそれぞれ接続される。In the flowmeter element section 50 as described above, an internal pressure outlet 59.
60 are provided, and the internal pressure outlets 59, 60 are respectively connected to the inlet nozzles 29, 30 of the pressure sensor "J1" via pressure guiding tubes 61, 62 of equal length.
流量計素子部50の内部で流れが内圧取出口59側に切
替ったとき、内圧取出口59近傍の流体圧力は内圧取出
口60近傍よりも高くなり、逆に流れが内圧取出口60
側に切替ると、内圧取出口60近傍の流体圧力の方が高
くなる。この内圧取出口59における圧力(Pl)が、
導圧用チューブ61、入口ノズル29、第1の流体圧力
導入経路33を介して、圧電素子2の一方の面と圧電素
子3の一方の面に導入され、内圧取出口60における圧
力(P2)が、導圧用チューブ62、入口ノズル30、
第2の流体圧力導入経路36を介して圧電素子2の他面
と圧電素子3の他面に導入される。両圧電素子2.3に
はPlとP2の圧力が交互に加わり、その圧力変動によ
る圧電素子の変形によって圧電体に自発分極が生じ、そ
れによって圧電体自身の両面に電位差が生じる。両圧電
素子2.3の出ツノの和が増幅器5に送られ、増幅され
て出力端子41から圧力変動検出信号として取り出され
る。When the flow switches to the internal pressure outlet 59 inside the flow meter element 50, the fluid pressure near the internal pressure outlet 59 becomes higher than that near the internal pressure outlet 60, and conversely, the flow changes to the internal pressure outlet 60.
When switching to the side, the fluid pressure near the internal pressure outlet 60 becomes higher. The pressure (Pl) at this internal pressure outlet 59 is
The pressure is introduced into one surface of the piezoelectric element 2 and one surface of the piezoelectric element 3 through the pressure guiding tube 61, the inlet nozzle 29, and the first fluid pressure introduction path 33, and the pressure (P2) at the internal pressure outlet 60 is , pressure guiding tube 62, inlet nozzle 30,
The fluid pressure is introduced into the other surface of the piezoelectric element 2 and the other surface of the piezoelectric element 3 via the second fluid pressure introduction path 36 . Pressures Pl and P2 are applied alternately to both piezoelectric elements 2.3, and the piezoelectric elements are deformed by the pressure fluctuations, causing spontaneous polarization in the piezoelectric body, thereby creating a potential difference between both sides of the piezoelectric body itself. The sum of the outputs of both piezoelectric elements 2.3 is sent to the amplifier 5, where it is amplified and taken out from the output terminal 41 as a pressure fluctuation detection signal.
上記検出においては、圧電素子の両面に同時に流体圧力
が導入され、その差圧が各圧電素子で検出される方式で
あるので、流体全体に生じた圧力変動および温度変動に
よるノイズ成分は、それらが圧電素子の両面に同時に加
わることからノイズ成分によって圧電素子は同一の変形
をして、ノイズ成分は圧電素子自身において、自動的に
消去されることになる。そして、上記ノイズの消去さた
測定対象圧力の検出出力は、両圧電素子2.3からの出
力の和として取り出されるので、−枚の場合に比べ、2
倍の感度で取り出され、極めて高精度な検出が可能とな
る。In the above detection, fluid pressure is simultaneously introduced to both sides of the piezoelectric element, and the differential pressure is detected by each piezoelectric element. Therefore, noise components due to pressure fluctuations and temperature fluctuations occurring in the entire fluid are Since the noise component is applied to both sides of the piezoelectric element at the same time, the piezoelectric element undergoes the same deformation due to the noise component, and the noise component is automatically canceled in the piezoelectric element itself. Then, the detection output of the pressure to be measured with the noise removed is taken out as the sum of the outputs from both piezoelectric elements 2.3, so compared to the case of - piezoelectric elements 2.3,
It is extracted with twice the sensitivity, allowing extremely high-precision detection.
また、外乱として撮動が加わった場合、その加j辰力は
両圧電素子2.3に同時に同方向の力として作用する。Furthermore, when imaging is applied as a disturbance, the additional force acts on both piezoelectric elements 2.3 simultaneously as a force in the same direction.
圧電素子2.3の流体圧力導入による変形方向は互に逆
方向とされているので、上記加振力による2個の圧電素
子の変形代は、変形を増加、減少させる方向に関して、
同一方向となる。Since the directions of deformation of the piezoelectric elements 2.3 due to the introduction of fluid pressure are opposite to each other, the amount of deformation of the two piezoelectric elements due to the above excitation force is as follows with respect to the direction of increasing and decreasing deformation:
Same direction.
したがって、このノイズ成分による出力の増減は、両圧
電素子2.3の出力を汀線する段階で自動的に消去され
る。Therefore, the increase/decrease in output due to this noise component is automatically canceled at the stage where the outputs of both piezoelectric elements 2.3 are shored.
上記圧力センサは第3図に示すような構造をとることも
でき、また本発明の圧力センサはフルイブイック流量計
に限らず、第5図に示すようなカルマン渦流屓計等他の
流量計にも使用できる。The pressure sensor described above can also have a structure as shown in FIG. 3, and the pressure sensor of the present invention is not limited to a full-volume flowmeter, but can also be applied to other flowmeters such as a Karman eddy current meter as shown in FIG. Can be used.
第3図に示す圧力センサ70においては、2個の圧電素
子71.72が圧力検出部73内に直列的に配置され、
両面がそれぞれ同一の方向に向きかつ同一方向の面がそ
れぞれ同一の分極極性となるように配置されている。入
口ノズル74と第1の流体圧力導入経路75の容積と入
口ノズル76と第2の流体圧力導入経路77の容積とが
実質的に同一となるように容積調整室78で調整されて
いる。ホルダ80がリード線83で共通電源に接続され
、ホルダ79とホルダ81がリード線84で導通され、
ホルダ82がリード線85を介して増幅器86に接続さ
れている。その他の構成は第1図に示した圧力センサ1
に準じる。In the pressure sensor 70 shown in FIG. 3, two piezoelectric elements 71 and 72 are arranged in series within the pressure detection section 73,
Both surfaces are arranged so that they each face the same direction, and the surfaces facing the same direction have the same polarization. The volumes of the inlet nozzle 74 and the first fluid pressure introduction path 75 are adjusted in the volume adjustment chamber 78 so that the volumes of the inlet nozzle 76 and the second fluid pressure introduction path 77 are substantially the same. The holder 80 is connected to a common power source through a lead wire 83, the holder 79 and the holder 81 are electrically connected through a lead wire 84,
A holder 82 is connected to an amplifier 86 via a lead wire 85. The other configuration is the pressure sensor 1 shown in Figure 1.
According to.
この肉圧カセンサ1および圧力センサ70間には、性能
的な優劣はなく、圧力センサ70によっても前述と同様
の作用が得られる。There is no superiority or inferiority in performance between the meat pressure sensor 1 and the pressure sensor 70, and the pressure sensor 70 also provides the same effect as described above.
第5図は、本発明による圧力センサをカルマン渦流量計
に使用した場合の例を示している。FIG. 5 shows an example in which the pressure sensor according to the present invention is used in a Karman vortex flowmeter.
第5図において、90はカルマン渦流壜胴の流量計素子
部を示しており、91は渦発生体を示している。図の矢
印の方向に流れてきた流体は、渦発生体91に当たるこ
とにより、その後流に断続的にカルマン渦92を発生さ
せる。このカルマン渦92の通過部分に、一方の内圧取
出口93が設けられ、他方の内圧取出口94は流量計素
子部90の内壁面部に設けられている。両内圧取出口9
3.94は、導圧用チューブ95.96を介して圧力セ
ンサ1の入口ノズル30、29に接続される。その他の
構成は第4図および第1図に示した構成に準じる。In FIG. 5, 90 indicates a flow meter element portion of the Karman vortex bottle body, and 91 indicates a vortex generator. The fluid flowing in the direction of the arrow in the figure hits the vortex generator 91, thereby intermittently generating Karman vortices 92 in its wake. One internal pressure outlet 93 is provided in the portion through which this Karman vortex 92 passes, and the other internal pressure outlet 94 is provided in the inner wall surface of the flowmeter element section 90. Both internal pressure outlets 9
3.94 is connected to the inlet nozzle 30, 29 of the pressure sensor 1 via a pressure guiding tube 95.96. Other configurations are similar to those shown in FIGS. 4 and 1.
このようなカルマン渦流量計においては、流体の流量に
比例して単位時間当りのカルマン渦の発生数が変化し、
内圧取出口93部におけるカルマン渦通過数を計測する
ことにより流量が検出される。In such a Karman vortex flowmeter, the number of Karman vortices generated per unit time changes in proportion to the fluid flow rate.
The flow rate is detected by measuring the number of Karman vortices passing through the internal pressure outlet 93.
カルマン渦通過の際の圧力変動が、内圧取出口93、導
圧用チューブ95、入口ノズル30を介して両圧電素子
2.3の片面側に導入され、内圧取出口94、導圧用チ
ューブ96、入口ノズル29を介して通過流体全体の圧
力および圧力変動が両圧電素子2.3の他面側に導入さ
れる。両圧電素子2.3の出力の和としてカルマン渦通
過による圧力変動のみが精度よく検出され、高感度、高
精度の流1測定が可能になる。その他の作用は前述のフ
ルイブイック流量計の場合に準じる。Pressure fluctuations caused by the passage of the Karman vortex are introduced to one side of both piezoelectric elements 2.3 via the internal pressure outlet 93, the pressure guiding tube 95, and the inlet nozzle 30, and are introduced into one side of both piezoelectric elements 2.3 through the internal pressure outlet 94, the pressure guiding tube 96, and the inlet. Via the nozzle 29 the pressure and pressure fluctuations of the entire passing fluid are introduced onto the other side of the two piezoelectric elements 2.3. As the sum of the outputs of both piezoelectric elements 2.3, only the pressure fluctuation due to passage of the Karman vortex is detected with high precision, making it possible to measure the flow 1 with high sensitivity and precision. Other operations are similar to those of the full-volume flowmeter described above.
以上の説明はフルイブイック流量計、カルマン渦流ff
1ri”fについて行ったが、他の流量計であっても圧
力変動検出を必須とするものであれば本発明による圧力
センサの適用が可能である。The above explanation is based on the full-width flowmeter, Karman vortex ff
1ri"f, the pressure sensor according to the present invention can be applied to other flowmeters as long as pressure fluctuation detection is essential.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明の圧力セン4ノによるとぎ
は、同一方向の面が同一の分極極性となるように配置し
た2個の圧電素子の一方の両面に一方の入口ノズルから
の圧力を加え、他方の面には他方の入口ノズルからの圧
力を同時に加え、両面間の差圧をとることにより圧力変
動、温度変動によるノイズ成分を自動的に消去するとと
もに、両圧電素子の出力の和をとることにより検出精度
を2倍に高め、さらに2個の圧電素子を積極的に同一条
件に並置しであるため、1辰動によるノイズも自動的に
消去できる。したがって、測定対象圧力変動のみを極め
て高精度に検出することができる。[Effects of the Invention] As explained above, the pressure sensor of the present invention has one inlet on both sides of two piezoelectric elements arranged so that the faces in the same direction have the same polarization. By applying pressure from the nozzle and simultaneously applying pressure from the other inlet nozzle to the other side and taking the differential pressure between both sides, noise components due to pressure fluctuations and temperature fluctuations are automatically erased, and both piezoelectric By summing the outputs of the elements, the detection accuracy is doubled, and since the two piezoelectric elements are placed side by side under the same conditions, noise caused by one movement can be automatically eliminated. Therefore, only the pressure fluctuation to be measured can be detected with extremely high accuracy.
検出可能な最小圧力変動幅としては0.0001〜0.
1mmH2Oと非常に小さく、SN比は0 、0001
m l−! 20で20dBV、0.1馴H20で60
dBVと非常に高い。The minimum detectable pressure fluctuation range is 0.0001 to 0.
Very small at 1mmH2O, S/N ratio is 0,0001
ml-! 20dBV at 20, 60 at 0.1 H20
Very high dBV.
このため、従来では検出が出来なかった気体や液体の微
小な圧力変動を周囲のノイズに影響されないで検出でき
るようになった。現状までの技術では0.1簡820程
度の微小圧力変動はかなり大掛かりか、あるいは高価な
設備でないと測定が出来なかったが、ちなみに本発明品
は20x 20x 10x程度の小型センサに構成でき
、簡単に、フルイブイック流量計やカルマン渦流量計の
みならず、他の計器や、機械の一部に組み込んで使用す
ることができるので広範な分野での利用が期待できる。For this reason, it has become possible to detect minute pressure fluctuations in gases and liquids, which could not be detected in the past, without being affected by surrounding noise. With the current technology, minute pressure fluctuations of about 0.1 x 820 could only be measured with very large scale or expensive equipment, but the product of the present invention can be configured into a small sensor of about 20 x 20 x 10 x and is easy to measure. In addition, it can be used not only as a full-volume flowmeter or Karman vortex flowmeter, but also by being incorporated into other instruments or parts of machinery, so it can be expected to be used in a wide range of fields.
また、機械的に弱い圧電素子が露出していないので流体
中の異物などが付着することがなく、製作、取り扱い、
実施の過程で損傷あるいは感度低下を招かないので、寿
命も長い。さらに構造が簡単であり、製作に高度な技術
が要求される部位がないので安価に製作できる。In addition, since the mechanically weak piezoelectric element is not exposed, foreign matter in the fluid will not adhere to it, making it easy to manufacture, handle,
It has a long lifespan as it does not cause damage or sensitivity loss during the process of implementation. Furthermore, the structure is simple and there are no parts that require advanced technology to manufacture, so it can be manufactured at low cost.
第1図は本発明の一実施例に係る圧力センサの断面図、
第2図は第1図の圧力センサの圧電素子部の拡大部分断
面図、
第3図は別の実施例に係る圧力センサの断面図、第4図
は第1図の圧力センサをフルイブイック流量計に使用し
た場合の概略構成図、
第5図は第1図の圧力センサをカルマン渦流量h4に使
用した場合の概略構成図、
である。
1.70・・・・・・圧力センサ
2.3.71.72・・・圧電素子
4.73・・・・・・圧力検出部
5.86・・・・・・増幅器
6.7・・・・・・圧電体
8.9.10.11・・・電極層
12.13.14.15.79.80.81.82・・
・ホルダ16.17.18.19・・・圧力室
20、21.22.23・・・絞り
24.25.26.27・・・前室
28・・・・・・・・・・・・基板
29.30174.76・・・入口ノズル31・・・・
・・・・・・・・蓋
32.35・・・・・・連通路
33.75・・・・・・第1の流体圧力導入経路34.
78・・・・・・容積調整室
36.77・・・・・・第2の流体圧力導入経路37.
38.39.40.83.84.85・・・・・・・・
・・・・リード線
■・・・・・・・・・・・・出力端子
42・・・・・・・・・・・・シールドケース50・・
・・・・・・・・・・フルイブイック流量計の流量計素
子部
51・・・・・・・・・・・・流路縮小部52・・・・
・・・・・・・・噴出ノズル54.55・・・・・・隔
壁
56.57・・・・・・制御ノズル
58・・・・・・・・・・・・ターゲット59.60.
93.94・・・内圧取出口61.62.95.96・
・・導圧用チューブ90・・・・・・・・・・・・カル
マン渦流量計の流量計素子部
91・・・・・・・・・・・・渦発生体92・・・・・
・・・・・・・カルマン渦W[FIG. 1 is a sectional view of a pressure sensor according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged partial sectional view of a piezoelectric element portion of the pressure sensor of FIG. 1, and FIG. 3 is a pressure sensor according to another embodiment. 4 is a schematic diagram of the configuration when the pressure sensor in Figure 1 is used in a full-build flowmeter, and Figure 5 is a schematic diagram of the configuration when the pressure sensor in Figure 1 is used in the Karman vortex flow rate h4. , is. 1.70...Pressure sensor 2.3.71.72...Piezoelectric element 4.73...Pressure detection section 5.86...Amplifier 6.7... ... Piezoelectric body 8.9.10.11 ... Electrode layer 12.13.14.15.79.80.81.82 ...
・Holder 16.17.18.19...Pressure chamber 20, 21.22.23...Aperture 24.25.26.27...Ante chamber 28... Substrate 29.30174.76...Inlet nozzle 31...
......Lid 32.35...Communication path 33.75...First fluid pressure introduction path 34.
78...Volume adjustment chamber 36.77...Second fluid pressure introduction path 37.
38.39.40.83.84.85・・・・・・・・・
...Lead wire■...Output terminal 42...Shield case 50...
......Flowmeter element section 51 of full-width flowmeter ......Flow path reduction section 52 ...
......Blowout nozzle 54.55...Partition wall 56.57...Control nozzle 58...Target 59.60.
93.94...Internal pressure outlet 61.62.95.96.
・・Pressure tube 90 ・・・Flowmeter element part 91 of Karman vortex flow meter ・・・Vortex generator 92 ・・・
・・・・・・Karman vortex W [
Claims (1)
面状に張設された圧電素子を2個有する圧力検出部と、
両圧電素子の出力の和を増幅する増幅器とを備え、前記
2個の圧電素子は両面がそれぞれ同一の方向に向きかつ
同一方向の面がそれぞれ同一の分極極性となるように配
置され、前記圧力検出部には流体の圧力を導入する2個
の入口ノズルが設けられ、一方の入口ノズルが第1の流
体圧力導入経路を介して一方の圧電素子の一方の面と該
面とは分極極性が異なる他方の圧電素子の一方の面に連
通されるとともに他方の入口ノズルが第2の流体圧力導
入経路を介して前記一方の圧電素子の他方の面と前記他
方の圧電素子の他方の面に連通され、前記圧力検出部内
における前記一方の入口ノズルと第1の流体圧力導入経
路の容積と前記他方の入口ノズルと第2の流体圧力導入
経路の容積とが実質的に等しいことを特徴とする圧力セ
ンサ。 2、前記流体が気体である請求項1記載の圧力センサ。 3、流通される気体の流量に応じた圧力変動を発生する
流量計素子部に、請求項2記載の圧力センサの前記2個
の入口ノズルを接続した気体流量計。[Scope of Claims] 1. A pressure detection unit having two piezoelectric elements that are configured by providing electrode layers on both sides of a film-like piezoelectric material and stretched in a planar manner;
an amplifier that amplifies the sum of the outputs of both piezoelectric elements, the two piezoelectric elements are arranged so that both surfaces face the same direction, and the faces in the same direction have the same polarization, and the pressure The detection unit is provided with two inlet nozzles that introduce fluid pressure, and one of the inlet nozzles connects one surface of one piezoelectric element to the other surface through the first fluid pressure introduction path. The inlet nozzle communicates with one surface of the other piezoelectric element, and the other inlet nozzle communicates with the other surface of the one piezoelectric element and the other surface of the other piezoelectric element via a second fluid pressure introduction path. and wherein a volume of the one inlet nozzle and the first fluid pressure introducing path and a volume of the other inlet nozzle and the second fluid pressure introducing path in the pressure detection section are substantially equal. sensor. 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the fluid is a gas. 3. A gas flowmeter in which the two inlet nozzles of the pressure sensor according to claim 2 are connected to a flowmeter element that generates pressure fluctuations in accordance with the flow rate of gas flowing through the flowmeter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1089633A JPH07104219B2 (en) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | Pressure sensor and gas flowmeter using the pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1089633A JPH07104219B2 (en) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | Pressure sensor and gas flowmeter using the pressure sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02268230A true JPH02268230A (en) | 1990-11-01 |
JPH07104219B2 JPH07104219B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=13976170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1089633A Expired - Lifetime JPH07104219B2 (en) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | Pressure sensor and gas flowmeter using the pressure sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07104219B2 (en) |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1089633A patent/JPH07104219B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07104219B2 (en) | 1995-11-13 |
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