JPH028252B2 - - Google Patents

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JPH028252B2
JPH028252B2 JP57139096A JP13909682A JPH028252B2 JP H028252 B2 JPH028252 B2 JP H028252B2 JP 57139096 A JP57139096 A JP 57139096A JP 13909682 A JP13909682 A JP 13909682A JP H028252 B2 JPH028252 B2 JP H028252B2
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signal
discontinuous
circuit
pressure
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Burizetsuku Janusuzu
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Schneider Electric Systems USA Inc
Original Assignee
Foxboro Co
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Publication date
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Publication of JPH028252B2 publication Critical patent/JPH028252B2/ja
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    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
    • G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
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    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
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    • G01L9/06—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • G01L9/065—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数個の抵抗器を有する基板を有
し、前記抵抗器の少なくとも１つが前記基板内に
生ずる変形が変化した時にその抵抗値が変わり、
それによつて、このような変形を生じさせている
圧力の大きさを測定することができる圧力送量装
置に関するものである。前記送量装置は変形に応
答する１つの前記抵抗器を有する抵抗器回路を有
し、前記回路は入力回路および出力回路を有して
いる。
半導体圧力送量装置は、典型的には、シリコン
板の中に拡散されピエゾ抵抗素子をそなえた圧力
検出器を有している。このシリコン板に圧力差が
加わるとシリコン板内に変形が生じ、この変形が
ピエゾ抵抗素子の抵抗値を変えることによつて、
この送量装置が動作する。もし１対のピエゾ抵抗
素子がシリコン板内に互いに直角方向に拡散され
るならば、圧力差がこのシリコン板に加えられた
時、１つつのピエゾ抵抗素子の抵抗値がある量だ
け増加し、そして他のピエゾ抵抗素子の抵抗値が
同じ量だけ減少する。換言すれば、変形が起こつ
た時、縦方向に配置されたピエゾ抵抗素子の抵抗
値はある大きさだけ変化し、一方、横方向に配置
されたピエゾ抵抗素子の抵抗値は同じ大きさで符
号が反対の量だけ変化する。
第１図に示されたホイートストン・ブリツジ１
０は、先行技術による半導体圧力送量装置に用い
られる典型的な圧力検出器回路である。ピエゾ抵
抗素子R1〜R4はシリコン板（図示されていない）
の中に拡散でつくられる。もしブリツジ１０が定
電流源（図示されていない）に接続されて電流Ｉ
が流れそして変形が与えられるならば、素子R1
〜R4の抵抗値が個別に変化し、このために端子
接続点２０，２２間で測定される電圧VOが変わ
るであろう。接続点１２，１４間で測定されるブ
リツジ電圧VBは、素子R1〜R4が直角に配置され
て１つの抵抗器の抵抗値の変化は他の低抗器の抵
抗値の変化によつて補償されるので、事実上変わ
らない。電圧VOはブリツジ１０に加えられた変
形に直接関連して変化するから、それはシリコン
板に加えられた圧力差を表すものとして利用する
ことができる。けれども、よく知られているよう
に、素子R1〜R4の抵抗値は温度によつて変わる。
第２Ａ図の線３０は、ブリツジ電流が一定である
場合、ブリツジ電圧VBの典型的な変化を温度の
関数として示したものである。特定の圧力送量装
置は、ブリツジ電圧VBは、温度が100℃変わつた
場合、全電圧範囲の例えば30パーセント変わるこ
とがある。
圧力送量装置の温度特性の２つの指標はゼロ誤
差とスパン誤差である。もつと詳細に説明すれ
ば、ゼロ誤差とは、規定された温度TREFでそして
装置基板に圧力差が作用していない条件下で生ず
る電圧に対する電圧VOのパーセント変化のこと
である。第２Ｂ図に示された線３２を参照すれ
ば、パーセントゼロ誤差は温度TREFにおいて生ず
る電圧のパーセントとして表された電圧変化であ
る。スパンとは、この圧力送量装置が設計上測定
しうる規定された圧力範囲の最大値と最小値との
間の差のことである。第２ｃ図の線３４を参照す
れば、パーセントスパン誤差は実際のスパンと基
準スパンとの間の差を基準スパン（または規定さ
れたスパン）のパーセントで表したものである。
ゼロ誤差とスパン誤差の変化の方向には互いに関
連性がないことを断つておく、換言すれば、スパ
ン誤差は線３２および３３によつてそれぞれ示さ
れていいるように正方向にも負方向にも変化する
ことができ、そしてスパン誤差は線３４および３
５によつてそれぞれ示されているように正方向に
も負方向にも変化することができる。
第３図および第４Ａ図、第４Ｂ図はそれぞれ典
型的な先行技術による圧力検出器回路と、対応す
るパーセントスパン誤差およびパーセントスパン
誤差の図である。この先行技術による圧力検出器
回路はゼロ誤差およびスパン誤差を補償するため
の抵抗器を有している。第２Ｂ図の線３２によつ
て示されているようにゼロ誤差を補償するため
に、圧力検出器回路の中に直列抵抗器RSおよび
並列抵抗器RPが接続され、それによつて、パー
セントゼロ誤差３８（第４Ａ図）は２つの指定さ
れた温度TAおよびTBでゼロパーセント線と交差
する。この２つの指定された温度TAおよびTBは
この圧力検出器回路の設計動作温度範囲の端の点
であることができる。抵抗器RSおよびRPは温度
に対して安定な抵抗器である、すなわち、それら
の抵抗値はTAとTBの間の温度範囲では変わらな
い。
RSおよびRPの抵抗値は次のようにして決定す
ることができる。まず、抵抗器R1〜R4だけがブ
リツジ形に配置された圧力検出器回路に対し、２
つの規定された温度TAおよびTBにおいて実際の
ゼロ誤差を実験的に測定する。次に、抵抗器RS
およびRPの直列接続および並列接続に対し当業
者には周知の回路解析法を用いて、実験的に測定
された２つの誤差を消すようにRSおよびRPの抵
抗値を決定する。
検出器４０の抵抗器R1〜R4は互いに直角には
配置されていなく、基板内でブリツジ形に配置さ
れていることがわかる。したがつて、この基板面
に圧力差が加えられた時、４個の抵抗器のうちの
２個の圧縮力を受け、そして残りの２個の抵抗器
は張力を受ける。このために、２つのピエゾ抵抗
素子の抵抗値は増加し、そして他の２つのピエゾ
抵抗素子の抵抗値が減少する。
さらに、第２Ｂ図に示されているように、パー
セントゼロ誤差線は正方向にも負方向にも変化す
ることがある。その結果、抵抗器RSを接続点２
４と２５の間に接続しそして接続点２３と２４の
間と短絡する（または、場合によりこの逆に配置
接続する）ことができ、および抵抗器RPを接続
点２８と２９の間に接続しそして接続点２６と２
７の間は開放したままにしておく（または、場合
によりこの逆に配置接続する）ことができ、それ
によりパーセントゼロ誤差が補償される。
第２Ｃ図の線３４に示されているように、スパ
ン誤差を補償するために、温度に対し安定な抵抗
器RSPANが接続点１２と１４の間に接続される。
この接続点１２，１４にはブリツジ電圧VBが現
われている。抵抗器RSおよびRPの抵抗値を決定
するのに用いた前記方法と同様の２段階法を用い
て、第４Ｂ図に示されたパーセントスパン誤差線
３９が２つの規定された温度点TAおよびTBを同
じパーセントスパン誤差をもつて通るように
RSPANの抵抗値を決定することができる。温度に
対して安定な２つの抵抗器がゼロ誤差を補償する
ために用いたことを思い出してほしい。温度TA
およびTBにおいいてゼロ誤差を同じにするのに
ただ１つの抵抗器が必要であるけれども、第２の
抵抗器が用いられる理由は、圧力差がない時、こ
れらの温度において生ずる電圧をオフ・セツテイ
ングするという別の要請のためである。この別の
要請はスパン誤差補正の場合には不必要である。
それは実際のスパンは基準スパンに等しい必要が
ないからである。換言すれば、もし実際のスパン
が許容可能な範囲内にあるならば、２つの規定さ
れた温度でスパンが変化しないことだけが重要で
あり、したがつて、これらの温度の間で生ずるス
パン誤差が事実上小さい。
ゼロ誤差とスパン誤差を補正するための受動抵
抗器回路は連続で滑らかなトランスフア関数によ
つて特徴づけられ、TAとTBの中間の温度で生ず
る誤差を完全には補償しないことがわかるはずで
ある。それはこのような誤差は温度に非線形的に
依存するからである。制御工程に応用して用いる
場合には、前記圧力検出器が生ずる誤差をさらに
小さくする必要があり、それでより高い精度で圧
力の測定が行なわれる。
米国特許第4202218号（特許権者Romo、1980
年５月13日）に、前記受動抵抗器回路と共に能動
電子部品を有する温度補償のための別の装置が記
載されている。圧力検出器回路の出力がフイード
バツクされて定電流源の出力が変えられ、それに
よつて温度変化で生じた抵抗値の変化が補償され
て、ゼロ誤差およびスパン誤差が小さくなる。け
れども、温度補償回路に用いられる部品の特性を
表すトランスフア関数は、規定された温度範囲で
すべて連続関数でありそして線形関数である。し
たがつて、ゼロ誤差およびスパン誤差が温度に対
し非線形であるために、ゼロ誤差およびスパン誤
差のパーセントが減少することは必然的に限界が
ある。
ゼロ温度誤差およびスパン温度誤差を補償する
この他の装置が、「Solid State Digital
Pressure Transducer」の標題の論文（IEEE
Transactions on Electron Devices、第ED−16
巻、第10号、870〜876頁（1969年10月））に記載
されている。この論文の記述によれば、圧力検出
器と温度検出器の両方を用い、えられた情報を複
雑な計算式で処理して、現存する圧圧力を高い精
度で計算している。けれども、このような装置は
必然的にコストが高くなり、そしてコンピユータ
プログラムや関連したハードウエアを用いるので
複雑さが増し、これは圧力送量装置の信頼性に対
し害をなす。
したがつて、圧力送量装置のゼロ誤差とスパン
誤差に対する温度補償を行なう装置を改良する必
要がある。
先行技術による前記圧力送量装置の限界が本発
明の原理に従つて製造される圧力送量装置によつ
て解決される。本発明により提案される実施例を
概略的に説明すれば、抵抗形歪側定圧力検出器を
用いてこの検出器に加えられた圧力の大きさを表
す電圧信号がえられる。定電流源がこの圧力検出
器に接続されており、検出器に一定電流が供給さ
れる。検出器にフイードバツク回路が接続されて
おり、検出器からの温度信号を受取つてそれに非
線形的に応答し、そして制御信号を発生してこれ
を電源に送る。電源はこの制御信号を受取つてそ
れに応答し、そして検出器に供給される電流を変
え、それによつて温度によつて生じた圧力送量装
置内の誤差を補償する。フイードバツク回路の動
作を表すトランスフア関数は不連続であり、温度
による圧力検出器の非線形的挙動を補償するため
に、理想的補正関数を部分的に近似することが行
なわれる。不連続トランスフア関数といいう特徴
により、本発明の原理に従つてつくられた圧力送
量装置によつて、連続トランスフア関数によつて
特徴づけられる先行技術による回路よりも大きな
精度をもつて温度補償を行なうことができる。し
たがつて、本発明により、先行技術による温度補
償に対する前記諸問題を解決することができる。
さらに、本発明では、それぞれの圧力測定にさ
いしての情報処理のための計算とそれに関連した
コンピユータを必要としない。このために、
IEEEの文献に記載されている方法に付随する問
題点が解決される。
最後に、本発明の前記特徴および他の特徴は、
図面を参照しながら、好ましい実施例についての
以下の記述からよく理解されるであろう。
第５図は本発明による圧力送量装置の実施例の
ブロツク線図である。電圧・電流変換器５０と電
圧源VTが協同して定電流源として働く。この定
電流源は抵抗ブリツジ形圧力検出器４０に接続さ
れる。電流Ｉが一定値に保たれている限り、出力
接続点１２，１４に現われるブリツジ電圧VBの
大きさは一定である。けれども、もし検出器４０
の抵抗素子が温度によつて変化するならば（すな
わち、その抵抗値が温度の関数であるならば）、
ブリツジ電圧VBもまた温度によつて変わるであ
ろう。したがつて、ブリツジ電圧VBは検出器４
０の抵抗素子の温度を表すものとして用いること
ができる。接続点１２に接続さされた非線形フイ
ードバツク回路５２はこのブリツジ電圧VBに応
答して、制御電圧VCを接続点５１に生ずる。回
路５２については本明細書の後段において詳細に
説明する。制御電圧VCがフイードバツクされる。
フイードバツクされた制御電圧は電圧源VTから
の出力と組合わされ、その結果得られた電圧が変
換器５０に供給されて電流Ｉの大きさを変え、そ
れにより検出器４０の温度変化によつて生じたス
パン誤差が補償される。
検出器４０に圧力差が加えられて検出器が変形
した時、接続点２０，２２に現われるブリツジ出
力電圧VOはこの圧力差を表すものとして用いる
ことができる。増幅器５４は接続点２０，２２に
接続されており、これらの接続点間の電圧信号を
増幅する。ゼロ補償回路５６は加算接続点５３に
接続される。この加算接続点は増幅器５４と制御
電圧VCに接続されていて、それらの出力を受取
る。ゼロ補償回路は加算接続点からの出力を受取
り、そして送量装置信号VOUTを生ずる。この送
量装置信号はゼロ誤差を有しているが、このゼロ
誤差は検出器の温度が変わつても事実上変化しな
い。第５図の機能ブロツクはこの後の図面を参照
して後段での説明において詳細に記述されるであ
ろう。
第６Ａ図および第６Ｂ図の曲線６０は誤差（こ
の誤差は本明細書ではゼロ誤差またはスパン誤差
のいずれかである）と温度との間の関係を示した
ものである。曲線６０は温度補償回路がない場合
の（第５図に示された）ブリツジ検出器４０の温
度特性を表す。本発明の好ましい実施例では、ブ
リツジ検出器４０は温度に対して安定な抵抗器で
構成された先行技術による抵抗器回路を有してお
り、この温度に対して安定な抵抗器により温度範
囲T3〜T4で生ずる温度による誤差が補償される。
したがつて、この温度領域に対する曲線６２（第
６Ｂ図）はこのような温度補償が行なわれた後に
得られる誤差曲線である。もしT3とT4の間の間
隔が（第４Ａ図または第４Ｂ図に示された）TA
とTBの間の間隔より小さいならば、（第６Ｂ図に
示された）最大誤差PE1は（第４Ａ図および第４
Ｂ図にそれぞれ示された）Z1またはS1より小さい
ことがわかるはずである。さらに説明を加えるな
らば、温度範囲が大幅に小さくすればいつでも、
誤差曲線６０のこのように小さな範囲の中の部分
はより直線に近づき、先行技術による前記抵抗回
路の動作によつてえられる温度補償が大幅に改善
され、したがつて、誤差の最大値は温度範囲が大
きな場合のものよりは小さくなる。
本発明では、非線形フイードバツク回路５２
（第５図）は２つのフイードバツク回路を有して
いる。（第６Ａ図の）線６５および６７は、T1と
T3の間の温度範囲でブリツジ形検出器４０によ
つてつくられた誤差を補償するために、２つのフ
イードバツク回路によつてえられた誤差を表す。
曲線６３および６８は非線形フイードバツク回路
５２がブリツジ形検出器４０と組合わされた時に
えられる誤差である。T1とT4の間の全温度範囲
に対して、もし先行技術による抵抗回路だけが用
いられるならば、そしてもし非線形フイードバツ
ク回路５２が用いられないならば、えられるパー
セント誤差曲線６９は本発明の場合の最大誤差よ
りも少なくとも一桁大きい誤差をもつであろう。
もちろん、温度補償のために３個またはもつと多
くのフイードバツク回路を用いることもできる。
けれども、フイードバツク回路の数が多くなる
と、実際には回路が複雑になる。したがつて、
（コストと信頼性といつた付随する問題と共に）
回路の複雑さが増すことの欠点と、パーセント誤
差が小さくなるという利点と、の兼合いになる。
第７図および第８図において、非線フイードバ
ツク回路５２Ａは並列接続された２つのフイード
バツク回路８１および８３を有している。これら
のフイードバツク回路はいつしよに動作して曲線
６５および６７（第６Ａ図）をつくる。これらの
並列接続された２つのフイードバツク回路によ
り、T1とT3の間の温度範囲で１つのフイードバ
ツク回路だけを用いた場合よりも大きな精度で、
ブリツジ形検出器４０が生ずる誤差に対する補償
がえられる。曲線６５および６７はフイードバツ
ク回路６４および６５（第８図）を用いてもうる
ことができる。これらのフイードバツク回路は非
線形フイードバツク回路５２Ｂ内で互いに直列接
続されている。後で記述されるように、第８図は
非線形フイードバツク回路が２つのフイードバツ
ク回路の好ましい実施例である。
第９図は本発明の好ましい実施例の電気回路の
概要図である。ブリツジ形検出器４０は先行技術
による抵抗器回路（図を複雑にするのを避けるた
めに図示されていない）を有している。このブリ
ツジ形検出器には演算増幅器１００によつて制御
された定電流Ｉが供給される。増幅器１００と抵
抗器R8とおよび電圧源VTとによつて定電流源が
構成される。接続点２０および２２に現われるブ
リツジ出力電圧VOは増幅回路５４の入力に供給
される。この増幅回路は演算増幅器１０２および
１０４を有し、これらの演算増幅器には抵抗器
R30，R31およびR32がコモンモード・リジエクシ
ヨンの特性をもつように接続される。
増幅回路５４の出力はゼロ補償回路５６に接続
され、そしてこのゼロ補償回路が動作して送量装
置出力信号VOUTを生ずる。送量装置信号VOUTは
検出器４０に加えられた圧力差を表す。ゼロ補償
回路は演算増幅器１１０と、可変電圧源E3とお
よび抵抗器R33〜R42から成る抵抗器回路を有し
ている。演算増幅器１１０は加算増幅器として動
作するように配置されており、この場合にはその
反転入力と非反転入力は抵抗器R33〜R42に接続
される。回路５６の接続点１２０および１２２は
増幅回路５４の出力に接続されていて、ブリツジ
出力電圧VOを増幅した信号を受取る。接続点１
２４および１２６は可変電圧源E3の出力とアー
スに接続される。当業者には周知であるように、
電圧源E3は演算増幅器に加えられる差動信号内
に存在する好ましくない直流バイアス電圧を補償
するように調節される。接続点１２８および１３
０は非線形フイードバツク回路５２Ｂのフイード
バツク回路６４および６６にそれぞれ接続され
る。
２つのフイードバツク回路６４および６６は互
いに直列に接続される。このような配置は並列接
続配置より好ましいものであることが思い出され
るであろう。この好ましい配置は単純であるとい
う利点を持つている。その理由はただ１つの電圧
源E1が基準電圧源として用いられるからである。
並列接続配置の場合には２つの基準電圧源が必要
であり、このために２つの電圧源の電圧の大きさ
を同じにしなければならないという問題が生ず
る。
第１０Ａ図〜第１０Ｆ図に示されたグラフは第
９図に示された回路の動作を説明するグラフであ
る。まずスパン誤差補償の説明をして、次にゼロ
誤差補償の説明をする。線３１は検出器４０が温
度補償を行なわないで動作しそして圧力差がゼロ
である時のブリツジ電圧VB対温度のグラフであ
る。曲線６１はこのような検出器に対するスパン
誤差曲線である。本発明の例示的圧力送量装置に
対して規定された動作温度は温度T1とT4の間の
範囲である。検出器４０を有する先行技術による
抵抗器回路は温度T3とT4の間の範囲で生ずるス
パン誤差を補償するために動作することを思い起
してほしい。この温度範囲に対しては、曲線７１
（第１０Ｂ図）がこのような補償によつてえられ
たスパン誤差曲線である。
非線形フイードバツク回路５２Ｂは２つのフイ
ードバツク回路６４および６６を有しており、こ
れらのフイードバツク回路は互いに直列接続され
て動作して線７０および７２を生ずる。線７０お
よび７２はこの２つを合わせて、温度T1とT3の
間の範囲内で、ブリツジ形検出器４０が生ずるス
パン誤差を補正するための理想的補償曲線を、部
分的にそして不連続的に近似するものとなつてい
る。非線形フイードバツク回路５２Ｂがブリツジ
形検出器４０と接続された時にえられるスパン誤
差が曲線７４および７６に示されている。第１０
Ｂ図を見るとわかるように、線７０および７２は
温度T1，T2およびT3のところに折れ点を有して
いる。これらの折れ点は、演算増幅器１０６およ
び１０８の上飽和レベルが温度T1およびT2でそ
れぞれ起こるように設定することにより、および
それらの下飽和レベルが温度T3で起こるように
設定することにより決定される。
ブリツジ電圧VBは温度によつて変わること、
したがつて、温度信号として利用できることを思
い起してほしい。非線形フイードバツク回路５２
Ｂが接続されてブリツジ電圧VBを受取り、そし
てそれに応答して信号VC1およびVC2を生ずる。
演算増幅器１０６の利得と基準電圧源E1の電圧
レベルは、演算増幅器１０６が上飽和値EH1およ
び下飽和値EL1に到達する温度（すなわち、この
ような温度を表すブリツジ電圧VBの大きさ）を
決定する。抵抗器R11およびR12の抵抗値を適切
に選定することにより、上飽和値EH1が温度T1で
生ずるように設定され、そして下飽和値EL1が温
度T3で生ずるように設定される。信号VC1が、抵
抗器R15とジヤンパL1とを通して、演算増幅器１
００の反転入力に加えられる。同様に、抵抗器
R18およびR19の抵抗値を適切に選定することに
より、演算増幅器１０８に対する上飽和値EH2が
温度T2で生ずるように設定され、そして下飽和
値EL2が温度T3で生ずるように設定される。下飽
和値EL1は温度T3において事実上ゼロボルトであ
るように設定され、それにより下飽和値EL2も温
度T3においてゼロボルトになる。信号VC2は、抵
抗器R17およびジヤンパL4を通して、演算増幅器
１００の非反転入力に加えられる。
非線形フイードバツク回路５２Ｂがスパン誤差
線７０および７２を生ずるために、経験的方法と
第９図に示された回路に対してよく知られた回路
分析との両方によつて、電流Ｉが線２２０によつ
て示された規定レベルに設定される代りに、線２
３０および２４０で示されたように変えられなけ
ればならない、ということが決定された。したが
つて、抵抗器R15およびR17、ジヤンパL1および
L4、抵抗器R7およびR8、および電圧源VTが適切
に選定されて、温度T1とT3の間の範囲において、
電流Ｉの大きさが線２３０および２４０によつて
示されるようにされ、およびブリツジ電圧VBの
大きさが線１９６および１９８によつて示される
ようにされる。
他の圧力送量装置に対しては、補償されていな
い検出器に対するパーセントスパン誤差特性曲線
は温度に対し（線６１によつて示されているよう
に負変化する代りに）正変化をし、そして基準と
なるベースラインに対して凹または凸である形を
持つ。したがつて、ジヤパンL1〜L4により、検
出器の特定のスパン誤差特性を補償した変化の方
向とパーセント誤差曲線の形がえられる。第１１
Ａ図の線７０および７２は既に考察した線であ
る。パーセントスパン誤差線２４２および２４４
をうるためには、抵抗器R15およびR17を、それ
ぞれジヤンパL1およびL3を通して、演算増幅器
１００の反転入力に接続すればよい。パーセント
スパン誤差線２４６および２４８をうるために
は、抵抗器R15を接続点１１２（演算増幅器の非
反転入力）に接続されているジヤンパL2に接続
し、そして抵抗器R17を接続点１１４（演算増幅
器１００の反転入力）に接続されているジヤンパ
L3に接続すればよい。パーセントスパン誤差線
２５０および２５２をうるためには、抵抗器R15
をジヤパンL2に接続し、そして抵抗器R17をジヤ
ンパL4に接続すればよい。
次に、ゼロ誤差補償について記述しよう。第９
図に示されているように、信号VC1およびVC2は
またゼロ補償回路５６にも供給される。例示され
た圧力送量装置では、第１０Ｆ図の曲線２６０
は、温度補償回路がない場合に動作した時の検出
器４０の特性を表すパーセントゼロ誤差曲線であ
る。前記抵抗器受動回路が動作して温度T3とT4
の間の温度範囲で生ずるゼロ誤差を補償する。こ
の抵抗器受動回路では、検出器４０の変形を感知
する素子と直列および並列に温度に対して安定な
抵抗器が接続される。T3とT4の間の温度範囲に
おいて、この受動回路と共に動作する検出器４０
に対してえられたゼロ誤差曲線が曲線２６２であ
る。抵抗器R16，R20，R36およびR39の抵抗値を
適切に選定し、そしてジヤンパL5およびL8を用
いることにより、ブリツジ形検出器４０によつて
えられるゼロ誤差を補正するための理想的補償曲
線に対する、部分的なそして不連続的なフイード
バツク近似曲線がえられる。この近似曲線は線２
６４および２６６によつて表されており、この曲
線は温度T1とT3の間の温度範囲で生ずるゼロ誤
差を事実上補償し、それによつて、パーセントゼ
ロ誤差曲線２７０および２７２がえられる。曲線
２６０は温度と共に正方形に変化しており、そし
てゼロベースラインに対して凸形であることがわ
かる。また、曲線２７０および２７２は負方向に
変化し、そして共に凹形であることがわかる。
第１１Ｂ図のパーセントがゼロ曲線２７０およ
び２７２は既に考察した。正方向に変化しそして
凹形のゼロ誤差曲線を有する検出器を補償する線
２７４および２７６をうるために、ジヤンパL5
およびL7が抵抗器R16およびR20を接続点１３０
に接続するように用いられる。温度と共に負方向
に変化しそして凹形のゼロ誤差曲線を有する検出
器を補償する線２７８および２８０をうるため
に、ジヤンパL6およびL7が抵抗器R16およびR20
を接続点１２８および１３０にそれぞれ接続する
のに用いられる。最後に、負方向に変わりそして
凸形をしたゼロ誤差曲線を有する検出器を補償す
る線２８２および２８４をうるために、ジヤンパ
L6およびL8が用いられる。
本発明は好ましい実施例に基づいて記述された
けれども、改良と変更を本発明の範囲内において
なしうることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は先行技術による圧力検出器回路の概略
電気回路図であつて、変形に応答する抵抗素子が
ホイートストンブリツジ構造に配置されており、
第２Ａ図〜第２Ｃ図は第１図に示された圧力検出
器回路の温度に対するブリツジ電圧、ゼロ変化お
よびスパン変化の典型的なグラフ、第３図は圧力
検出器回路に接続される先行技術による抵抗器回
路の概略電気回路図、第４Ａ図および第４Ｂ図は
第３図に示された回路に対するゼロ誤差およびス
パン誤差の温度変化のグラフ、第５図は本発明の
原理によつて製造された圧力送量装置のブロツク
線図、第６Ａ図および第６Ｂ図は本発明の非線形
フイードバツク回路部分の動作の説明図、第７図
は第５図に示された非線形フイードバツク回路の
１つの実施例のブロツク線図で、２つのフイード
バツク回路が並列に接続されており、第８図は第
５図に示された非線形フイードバツク回路の好ま
しい実施例のブロツク線図で、フイードバツク回
路が直列に接続されており、第９図は第５図に示
された圧力送量装置の概略電気回路図、第１０Ａ
図〜第１０Ｆ図は第９図に示された回路の動作の
説明図、第１１Ａ図および第１１Ｂ図は第９図の
概要図に示されたジヤンパ接続の説明図。 ４０……抵抗器回路、５０……電源、５２……
フイードバツク回路、５４……差動増幅回路、５
６……補償回路、１００，R7，R8，VT……制御
回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の抵抗器を有する基板を有し、該抵抗
    器の少なくとも１つが前記基板内に生ずる変形が
    変化したときにその抵抗値が変化し、それによつ
    て前記変形を生じさせる圧力の大きさを測定する
    ようにした圧力送量装置であつて、 前記変形に応答する前記１つの抵抗器を有する
    と共に入力回路と出力回路を有する抵抗回路網
    と、 前記抵抗回路網の前記入力回路に接続され、該
    抵抗回路網に電流を流して該抵抗回路網を作動さ
    せると共に前記変形の変化に応答して前記出力回
    路に出力信号を生じさせる電源装置と、 温度の変化による前記抵抗回路網の抵抗変化に
    より変化する温度信号を発生する温度感知装置
    と、 前記出力回路からの前記出力信号は前記温度変
    化に従つて変化する誤差を含み、 前記温度信号に応答する装置であつて、前記温
    度信号を受ける少くとも第１の増幅装置、前記温
    度信号が第１の温度より低い温度に相当するか又
    は第２の温度より高い温度に相当するときに前記
    第１の増幅装置の出力を飽和させる装置、前記温
    度信号を受ける第２の増幅装置、及び前記温度信
    号が第３の温度より低い温度に相当するか又は第
    ４の温度より高い温度に相当するときに前記第２
    の増幅装置の出力を飽和させる装置を含み、 前記第１及び第２の増幅装置の出力を組合わせ
    て不連続信号を発生する装置であつて、前記不連
    続信号は少くとも２つの不連続の区間をもち、こ
    れらの区間は少くとも前記第１の温度から前記第
    ４の温度においてそれぞれ生じる折れ点によつて
    特徴づけられ、 前記不連続信号に応答して前記出力信号を変化
    させる装置であつて、これにより前記温度変化に
    従つて変化する誤差を本質的に除去することを特
    徴とする圧力送量装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の装置において、前記
    温度感知装置は前記抵抗回路網である圧力送量装
    置。 ３ 特許請求の範囲第１項の装置において、前記
    電源装置は制御回路を含み、また前記不連続信号
    に応答する装置は不連続フイードバツク信号を発
    生し、この不連続フイードバツク信号は前記制御
    回路に印加されて前記電源回路の出力を変化さ
    せ、これにより前記抵抗回路網の前記出力信号を
    変化させて前記温度変化に従つて変化する誤差を
    本質的に除去する圧力送量装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の装置において、前記
    温度感知装置は前記抵抗回路網である圧力送量装
    置。 ５ 特許請求の範囲第３項の装置において、前記
    第１及び第２の増幅装置は相互に並列接続である
    圧力送量装置。 ６ 特許請求の範囲第３項の装置において、前記
    第１及び第２の増幅装置は相互に直列接続である
    圧力送量装置。 ７ 特許請求の範囲第３項の装置において、前記
    電源装置は反転及び非反転入力をもつ差動増幅器
    を含み、また前記不連続フイードバツク信号を発
    生する装置は、前記第１及び第２の増幅装置のそ
    れぞれの出力を所定の組合せで前記反転及び非反
    転入力に接続するための交差接続部をもつジヤン
    パ装置を含みこれにより前記出力信号の前記温度
    変化に従つて変化する誤差を補償する圧力送量装
    置。 ８ 特許請求の範囲第３項の装置において、前記
    不連続信号に応答する装置は、不連続フイードフ
    オワード信号を発生し、また、さらに前記フイー
    ドフオワード信号と出力信号を組合わせる補償装
    置を含み、これにより前記温度変化に無関係なゼ
    ロレベルをもつ圧力信号を発生する圧力送量装
    置。 ９ 特許請求の範囲第８項の装置において、前記
    電源装置は反転及び非反転入力をもつ差動増幅器
    を含み、また 前記不連続フイードバツク信号を発生する装置
    は前記第１及び第２の増幅装置のそれぞれの出力
    を所定の組合せで前記反転及び非反転入力に接続
    するための交差接続部をもつジヤンパ装置を含
    み、これにより前記出力信号における前記温度変
    化に従つて変化する誤差を補償する圧力送量装
    置。 １０ 特許請求の範囲第８項の装置において、前
    記温度感知装置は前記抵抗回路網である圧力送量
    装置。 １１ 特許請求の範囲第８項の装置において、前
    記第２及び第４の温度は同じである圧力送量装
    置。 １２ 特許請求の範囲第１項の装置において、前
    記不連続信号に応答する装置は、不連続フイード
    フオワード信号を発生し、また、さらに前記フイ
    ードフオワード信号と出力信号を組合わせる補償
    装置を含み、これにより前記温度変化に無関係な
    ゼロレベルをもつ圧力信号を発生する圧力送量装
    置。 １３ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    前記第１及び第２の増幅装置は相互に並列接続で
    ある圧力送量装置。 １４ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    前記第１及び第２の増幅装置は相互に直列接続で
    ある圧力送量装置。 １５ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    前記電源装置は反転及び非反転入力をもつ差動増
    幅器を含み、また 前記不連続フイードバツク信号を発生する装置
    は前記第１及び第２の増幅装置のそれぞれの出力
    を所定の組合せで前記反転及び非反転入力に接続
    するための交差接続部をもつジヤンパ装置を含
    み、これにより前記出力信号における前記温度変
    化に従つて変化する誤差を補償する圧力送量装
    置。 １６ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    前記温度感知装置は前記抵抗回路網である圧力送
    量装置。 １７ 特許請求の範囲第１２項の装置において、
    前記第２及び第４の温度は同じである圧力送量装
    置。
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