JPH03211434A - ダイアフラム型圧力センサ - Google Patents
ダイアフラム型圧力センサInfo
- Publication number
- JPH03211434A JPH03211434A JP2006304A JP630490A JPH03211434A JP H03211434 A JPH03211434 A JP H03211434A JP 2006304 A JP2006304 A JP 2006304A JP 630490 A JP630490 A JP 630490A JP H03211434 A JPH03211434 A JP H03211434A
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- JP
- Japan
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- diaphragm
- pressure sensor
- pressure
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- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01L9/0042—Constructional details associated with semiconductive diaphragm sensors, e.g. etching, or constructional details of non-semiconductive diaphragms
- G01L9/0044—Constructional details of non-semiconductive diaphragms
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。
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〕
この発明は流体の圧力を検出するため、ダイアフラムの
変形を歪ゲージによって検出するとき、ダイアフラムに
不要な歪が生じないように構成したダイアフラム型圧力
センサに関する。
変形を歪ゲージによって検出するとき、ダイアフラムに
不要な歪が生じないように構成したダイアフラム型圧力
センサに関する。
（従来の技術）
従来のダイアフラム型圧力センサとしては、例えば第５
図に示すように、圧力を測定しようとする流体が入った
容器１の一部に孔２を穿設し、孔２に圧力センサ３を装
着する。圧力センサ３は支持台４とダイアフラム５から
成り、支持台４のダイアフラム５の下面には、測定すべ
き圧力を導入する圧力導入口６が形成されている。そし
てダイアフラム５の上面には、歪ゲージ７が貼着されて
おり、容器１の内圧は導入口６を介してダイアフラム５
の所に導かれ、−その変形が歪ゲージ７の歪となり、そ
の歪が図示しない増幅器によって増幅され、圧力が検出
されるようになっている。
図に示すように、圧力を測定しようとする流体が入った
容器１の一部に孔２を穿設し、孔２に圧力センサ３を装
着する。圧力センサ３は支持台４とダイアフラム５から
成り、支持台４のダイアフラム５の下面には、測定すべ
き圧力を導入する圧力導入口６が形成されている。そし
てダイアフラム５の上面には、歪ゲージ７が貼着されて
おり、容器１の内圧は導入口６を介してダイアフラム５
の所に導かれ、−その変形が歪ゲージ７の歪となり、そ
の歪が図示しない増幅器によって増幅され、圧力が検出
されるようになっている。
ところでこのような従来のダイアフラム型圧力センサに
あっては、圧力センサ３のダイアフラム５に歪ゲージ７
が貼着されているが、歪ゲージ７が外部に露出している
ときは、外気や他の物体と接触することもあるので、一
般には歪ゲージ７が貼着しているダイアフラム５の部分
を、カバー８によって覆うようにしている。しかしダイ
アフラム５の部分をカバー８によって覆った場合には、
カバー８を圧入したり締め付けたりしたときに、不要な
荷重がダイアフラム５にか＼って、それによる歪が発生
し、その他ダイアフラム５に予期しない力がか＼って、
圧力測定の外乱となるという問題があった。
あっては、圧力センサ３のダイアフラム５に歪ゲージ７
が貼着されているが、歪ゲージ７が外部に露出している
ときは、外気や他の物体と接触することもあるので、一
般には歪ゲージ７が貼着しているダイアフラム５の部分
を、カバー８によって覆うようにしている。しかしダイ
アフラム５の部分をカバー８によって覆った場合には、
カバー８を圧入したり締め付けたりしたときに、不要な
荷重がダイアフラム５にか＼って、それによる歪が発生
し、その他ダイアフラム５に予期しない力がか＼って、
圧力測定の外乱となるという問題があった。
この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、圧力センサが装着されて、こねに不要な荷重が
か＼っだ場合にも、ダイアフラムがそれによって影響を
受けることがない、ダイアフラム型圧力センサを提供す
ることをその目的とする。
もので、圧力センサが装着されて、こねに不要な荷重が
か＼っだ場合にも、ダイアフラムがそれによって影響を
受けることがない、ダイアフラム型圧力センサを提供す
ることをその目的とする。
（課題を解決するための手段）
本発明は上記の課題を解決するための手段として、その
構成を、支持台２１のほぼ中央部に。
構成を、支持台２１のほぼ中央部に。
ダイアフラム２２を保持するダイアフラム保持部２３を
形成し、該支持台２１に設けられた圧力導入口１５から
、該ダイアフラム２２に圧力を導入するようにしたダイ
アフラム型圧力センサ２０において、前記支持台２１の
ダイアフラム保持部２３の周縁に段部２４を形成し、該
ダイアフラム保持部２３が周囲から孤立した突出部を形
成することとした。
形成し、該支持台２１に設けられた圧力導入口１５から
、該ダイアフラム２２に圧力を導入するようにしたダイ
アフラム型圧力センサ２０において、前記支持台２１の
ダイアフラム保持部２３の周縁に段部２４を形成し、該
ダイアフラム保持部２３が周囲から孤立した突出部を形
成することとした。
（作用）
次に本発明の詳細な説明する。圧力センサ支持台２１の
ダイアフラム保持部２３周縁には、段部２４が形成され
ているので、ダイアフラム保持部２３は、周囲から孤立
した突出部を形成する。そのため該ダイアフラム保持部
２３に保持されている圧力センサ２０のダイアフラム２
２には、周囲から不要な荷重が加わって不要な応力が発
生することがなく、よりて圧力センサ２０には不要な外
乱による出力が発生することがなくなる。
ダイアフラム保持部２３周縁には、段部２４が形成され
ているので、ダイアフラム保持部２３は、周囲から孤立
した突出部を形成する。そのため該ダイアフラム保持部
２３に保持されている圧力センサ２０のダイアフラム２
２には、周囲から不要な荷重が加わって不要な応力が発
生することがなく、よりて圧力センサ２０には不要な外
乱による出力が発生することがなくなる。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図および第２図は本発明の構成図で、圧力を測定し
ようとする流体が入った容器１１の一部に孔工２を穿設
し、孔工２にはめねじ１３が螺設されており、この雌ね
じ１３に、圧力センサ２０がセンサ取付ねじ１４によっ
て装着されている。
ようとする流体が入った容器１１の一部に孔工２を穿設
し、孔工２にはめねじ１３が螺設されており、この雌ね
じ１３に、圧力センサ２０がセンサ取付ねじ１４によっ
て装着されている。
圧力センサ２０の構成は、ステンレス材料によって一体
成形された支持台２１のほぼ中央部に、ダイアフラム２
２を保持するダイアフラム保持部２３が形成されており
、支持台２１には孔１２の部分から容器１１の圧力を導
入する、圧力導入口１５が設けられて、ダイアフラム２
２に容器１１内の圧力が与えられるようになっている。
成形された支持台２１のほぼ中央部に、ダイアフラム２
２を保持するダイアフラム保持部２３が形成されており
、支持台２１には孔１２の部分から容器１１の圧力を導
入する、圧力導入口１５が設けられて、ダイアフラム２
２に容器１１内の圧力が与えられるようになっている。
支持台２１は外径Ｃが２０ｍｍで、その端部に外径ａ、
ｂがそれぞれ１２ｍｍ、 １６ｍｍで、高さｈｘ。
ｂがそれぞれ１２ｍｍ、 １６ｍｍで、高さｈｘ。
ｈ２がそれぞれ３ｍｍ、 ５ｍｍの、２段の円筒形部が
形成され、外径ａが１２ｍｍである円筒形の端部がダイ
アフラム保持部２３となって、このダイアフラム保持部
２３が、周囲から孤立した突出部を形成している。その
下側の外径すが１６ｍｍの円筒部は、ケース保持円筒２
４を形成している。そして外径ａが１２ｍｍである円筒
形のダイアフラム保持部２３に、ダイアフラム２２が装
着され、ダイアフラム２２の上面には、ストレーンゲー
ジ２５が貼着されている。またストレーンゲージ２５を
外気から遮断して保護するために、外径１６ｍ＋ｎのケ
ース保持円筒２４には、保護ケース２６が圧入されるよ
うになっている。
形成され、外径ａが１２ｍｍである円筒形の端部がダイ
アフラム保持部２３となって、このダイアフラム保持部
２３が、周囲から孤立した突出部を形成している。その
下側の外径すが１６ｍｍの円筒部は、ケース保持円筒２
４を形成している。そして外径ａが１２ｍｍである円筒
形のダイアフラム保持部２３に、ダイアフラム２２が装
着され、ダイアフラム２２の上面には、ストレーンゲー
ジ２５が貼着されている。またストレーンゲージ２５を
外気から遮断して保護するために、外径１６ｍ＋ｎのケ
ース保持円筒２４には、保護ケース２６が圧入されるよ
うになっている。
こうしてダイアフラム保持部２３には二段の段部を形成
され、ダイアフラム保持部２３は周囲から孤立した突出
部を形成しているから、センサに保護ケースが装着され
た場合や、その他の力が加えられた場合にも、ダイアフ
ラム保持部２３に直接外力が加えられることがなく、ダ
イアフラム２２に不要な荷重が加わって、測定の外乱と
なる場合は極めて少なくなる。
され、ダイアフラム保持部２３は周囲から孤立した突出
部を形成しているから、センサに保護ケースが装着され
た場合や、その他の力が加えられた場合にも、ダイアフ
ラム保持部２３に直接外力が加えられることがなく、ダ
イアフラム２２に不要な荷重が加わって、測定の外乱と
なる場合は極めて少なくなる。
圧力センサの性能として外乱による歪出力は、定格出力
の３％以内に抑える必要がある。センサの定格出力は、 １４００ｘｌＯ−’ストレーン であるから、その３％である ４２Ｘ１０’−’ストレーン が外乱許容値となる。外乱によって発生する歪出力の要
因は、圧力の検出に使用する金属歪抵抗素子の零点の温
度ドリフトと、センサ本体に加わる不要な荷重によるも
のとの２つに大別されるが、現在の金属歪抵抗素子の零
点の温度ドリフトは、２５〜８０℃において、 ３０Ｘ１０−６ストレーン である。よってセンサ本体に加わる不要な荷重による歪
出力を、 １０ＸＩＯ−’ストレーン 以内 に抑えなければ、外乱による歪出力をセンサ定格出力の
３％以内にすることはできない。一方圧力センサにおい
ては、金属歪抵抗素子をブリッジに組むため、−枚のゲ
ージに発生する歪を、２ ・ ５Ｘ１０”″６ストレー
ン 以内にしなければならない。従って不要な荷重によ
るダイアフラムに発生する歪を、 ２ φ ５Ｘ１０−’ストレーン 以内となるように、
圧力センサを設計することが必要となる。
の３％以内に抑える必要がある。センサの定格出力は、 １４００ｘｌＯ−’ストレーン であるから、その３％である ４２Ｘ１０’−’ストレーン が外乱許容値となる。外乱によって発生する歪出力の要
因は、圧力の検出に使用する金属歪抵抗素子の零点の温
度ドリフトと、センサ本体に加わる不要な荷重によるも
のとの２つに大別されるが、現在の金属歪抵抗素子の零
点の温度ドリフトは、２５〜８０℃において、 ３０Ｘ１０−６ストレーン である。よってセンサ本体に加わる不要な荷重による歪
出力を、 １０ＸＩＯ−’ストレーン 以内 に抑えなければ、外乱による歪出力をセンサ定格出力の
３％以内にすることはできない。一方圧力センサにおい
ては、金属歪抵抗素子をブリッジに組むため、−枚のゲ
ージに発生する歪を、２ ・ ５Ｘ１０”″６ストレー
ン 以内にしなければならない。従って不要な荷重によ
るダイアフラムに発生する歪を、 ２ φ ５Ｘ１０−’ストレーン 以内となるように、
圧力センサを設計することが必要となる。
不要な荷重に対して強い構造として採用したのが、上記
のダイアフラム保持部２３に二段の段部を形成して、ケ
ース保持円筒２４を形成し、それによってダイアフラム
保持部２３が周囲から孤立した突出部を形成することで
あるが、前記の第２図に示すように、ダイアフラム保持
部２３の直径ａを１２ｍｍ、支持台２１の外径Ｃを２０
ｍｍとして、ケース保持円筒２４の外径すを決定する。
のダイアフラム保持部２３に二段の段部を形成して、ケ
ース保持円筒２４を形成し、それによってダイアフラム
保持部２３が周囲から孤立した突出部を形成することで
あるが、前記の第２図に示すように、ダイアフラム保持
部２３の直径ａを１２ｍｍ、支持台２１の外径Ｃを２０
ｍｍとして、ケース保持円筒２４の外径すを決定する。
その場合において、
の比率が
のような種々の値になるように加工して、そのような外
径のケース保持円筒２４の周囲から、ケースの圧入力に
相当する５ｋｇの荷重を加えたときの、ダイアフラム２
２に発生する歪を測定し、第３図のような結果が得られ
た。これによればケース保持円筒２４の外径すの値を、
比率りが１以上となるように設定することにより、ダイ
アフラム２２に発生する歪を、 ２ ・ ５Ｘ１０−６ストレーン 以下に抑えることができることが分る。この試験結果か
ら二段に形成した段部の寸法を設計することができ、上
記のようにａの寸法を１２ｍｍ、ｂの寸法を１６ｍｍと
し、また高さｈ工、ｈ２をそれぞれ３ｍｍ、 ５ｍｍと
して圧力センサを構成することにより、圧力センサ２０
の歪出力を３％以内に抑えることができた。 なお上記
の実施例ではダイアフラム保持部には二段の段部が形成
されているものとしたが、ダイアフラム保持部が周囲か
ら孤立した突出部を形成するようにするものであれば、
二段にした段部を設けることに限定される必要はなく、
第４図（ａ）に示すように支持台３１の突出部３２を三
段以上にするとか、第４図（ｂ）に示すように支持台３
３の突出部３４を一段として、その外径部３５に保護ケ
ース３６を装着する等により、突出部を形成してもよい
。
径のケース保持円筒２４の周囲から、ケースの圧入力に
相当する５ｋｇの荷重を加えたときの、ダイアフラム２
２に発生する歪を測定し、第３図のような結果が得られ
た。これによればケース保持円筒２４の外径すの値を、
比率りが１以上となるように設定することにより、ダイ
アフラム２２に発生する歪を、 ２ ・ ５Ｘ１０−６ストレーン 以下に抑えることができることが分る。この試験結果か
ら二段に形成した段部の寸法を設計することができ、上
記のようにａの寸法を１２ｍｍ、ｂの寸法を１６ｍｍと
し、また高さｈ工、ｈ２をそれぞれ３ｍｍ、 ５ｍｍと
して圧力センサを構成することにより、圧力センサ２０
の歪出力を３％以内に抑えることができた。 なお上記
の実施例ではダイアフラム保持部には二段の段部が形成
されているものとしたが、ダイアフラム保持部が周囲か
ら孤立した突出部を形成するようにするものであれば、
二段にした段部を設けることに限定される必要はなく、
第４図（ａ）に示すように支持台３１の突出部３２を三
段以上にするとか、第４図（ｂ）に示すように支持台３
３の突出部３４を一段として、その外径部３５に保護ケ
ース３６を装着する等により、突出部を形成してもよい
。
（発明の効果）
以上説明したようにこの発明によれば、支持台のほぼ中
央部に、ダイアフラムを保持するダイアフラム保持部を
形成し、該支持台に設けられた圧力導入口から、該ダイ
アフラムに圧力を導入するようにしたダイアフラム型圧
力センサにおいて、前記支持台のダイアフラム保持部の
周縁に段部を形成し、該ダイアフラム保持部が周囲から
孤立した突出部を形成するので、保護ケース圧入時の捩
れによる不要な応力や、その低圧力センサに種々な応力
が発生しても、その応力のダイアフラムへの伝達が防止
され、圧力センサの歪出力による外乱が少なくなって、
センサ特性が向上するという効果が得られる。
央部に、ダイアフラムを保持するダイアフラム保持部を
形成し、該支持台に設けられた圧力導入口から、該ダイ
アフラムに圧力を導入するようにしたダイアフラム型圧
力センサにおいて、前記支持台のダイアフラム保持部の
周縁に段部を形成し、該ダイアフラム保持部が周囲から
孤立した突出部を形成するので、保護ケース圧入時の捩
れによる不要な応力や、その低圧力センサに種々な応力
が発生しても、その応力のダイアフラムへの伝達が防止
され、圧力センサの歪出力による外乱が少なくなって、
センサ特性が向上するという効果が得られる。
第１図は本発明の実施例に係る圧力センサにおける一部
断面を表した側面図、第２図は第１図のダイアフラム保
持部の詳細断面図、第３図はダイアフラム保持部の寸法
係数とストレーンとの関係を示すグラフ、第４図（ａ）
（ｂ）は他の実施例のセンサの断面図、第５図は従来の
圧力センサの断面図である。 ゛ ５・・・圧力導入口 ０・・・圧力センサ ト・・支持台 ２・・・ダイアフラム ３・・・ダイアフラム保持部 ４・・・ケース保持円筒（段部） 第 図 ２１−一一東衿台 ２２−一−クイフ７ラム ２３−−−り°イア７うムイ釈事１名ｐ２４−−−ゲー
スＡ朱椅円筒ｆＦｔ部）第 図 第 図 第 図 第 図 ７日
断面を表した側面図、第２図は第１図のダイアフラム保
持部の詳細断面図、第３図はダイアフラム保持部の寸法
係数とストレーンとの関係を示すグラフ、第４図（ａ）
（ｂ）は他の実施例のセンサの断面図、第５図は従来の
圧力センサの断面図である。 ゛ ５・・・圧力導入口 ０・・・圧力センサ ト・・支持台 ２・・・ダイアフラム ３・・・ダイアフラム保持部 ４・・・ケース保持円筒（段部） 第 図 ２１−一一東衿台 ２２−一−クイフ７ラム ２３−−−り°イア７うムイ釈事１名ｐ２４−−−ゲー
スＡ朱椅円筒ｆＦｔ部）第 図 第 図 第 図 第 図 ７日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 支持台（２１）のほぼ中央部に、ダイアフラム（２２
）を保持するダイアフラム保持部（２３）を形成し、該
支持台（２１）に設けられた圧力導入口（１５）から、
該ダイアフラム（２２）に圧力を導入するダイアフラム
型圧力センサ（２０）において、 前記支持台（２１）のダイアフラム保持部（２３）の周
縁に段部（２４）を形成し、該ダイアフラム保持部（２
３）が周囲から孤立した突出部を形成することを特徴と
するダイアフラム型圧力センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006304A JPH03211434A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ダイアフラム型圧力センサ |
| US07/639,268 US5179861A (en) | 1990-01-17 | 1991-01-10 | Diaphragm type pressure sensor |
| DE4101016A DE4101016C2 (de) | 1990-01-17 | 1991-01-15 | Drucksensor der Membranbauart |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006304A JPH03211434A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ダイアフラム型圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211434A true JPH03211434A (ja) | 1991-09-17 |
Family
ID=11634636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006304A Pending JPH03211434A (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | ダイアフラム型圧力センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5179861A (ja) |
| JP (1) | JPH03211434A (ja) |
| DE (1) | DE4101016C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115112275A (zh) * | 2022-06-23 | 2022-09-27 | 中国科学院力学研究所 | 一种可主动驱动变形的薄膜式柔性压力传感器 |
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| US8979828B2 (en) | 2008-07-21 | 2015-03-17 | The Spectranetics Corporation | Tapered liquid light guide |
| US9421065B2 (en) | 2008-04-02 | 2016-08-23 | The Spectranetics Corporation | Liquid light-guide catheter with optically diverging tip |
| US8365605B2 (en) * | 2009-02-12 | 2013-02-05 | Continental Automotive Systems, Inc. | Jointless pressure sensor port |
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