JPH03235030A - Digital quartz vacuum gauge - Google Patents

Digital quartz vacuum gauge

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Publication number
JPH03235030A
JPH03235030A JP3186490A JP3186490A JPH03235030A JP H03235030 A JPH03235030 A JP H03235030A JP 3186490 A JP3186490 A JP 3186490A JP 3186490 A JP3186490 A JP 3186490A JP H03235030 A JPH03235030 A JP H03235030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
output
rom
voltage signal
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3186490A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Hara
原 良昭
Atsushi Nagata
篤士 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03235030A publication Critical patent/JPH03235030A/en
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Abstract

PURPOSE:To instantaneously and correctly output and display the calibrated pressure of a plurality of gases by storing the pressure data of a plurality of gases into a ROM and selecting the same by a bit switch. CONSTITUTION:A resonance current is converted to a voltage signal by an I/V converter 3 and amplified by an amplifier circuit 4 and then, rectified to a direct current voltage signal by a rectifier circuit 5 at a next stage. The voltage signal is converted by an inverter circuit 6 and a buffer circuit 7 which can adjust the bias voltage so that 10V is output at the atmospheric pressure and 0V is output at high vacuum. Thereafter, an analog voltage signal output from the buffer circuit is A/D converted at 8 and input to an address of a ROM 9. The pressure data output from the ROM 9 is, via a decoder driver 11, output and displayed by a digital display device 12.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は、真空圧力測定器に係り、詳しくは、水晶振動
子の電気的特性が気体圧力によって変化することを利用
した水晶真空計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a vacuum pressure measuring device, and more particularly to a quartz vacuum gauge that utilizes the fact that the electrical characteristics of a quartz crystal resonator change depending on gas pressure.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、アナログ電圧信号をデジタル信号に変換し、
あらかじめ種々の気体の圧力データを記憶させたROM
によりデジタル信号を圧力信号に変換することにより、
複数の気体の感度校正された圧力表示出力を得るデジタ
ル表示式の水晶真空計を提供するものである。
The present invention converts an analog voltage signal into a digital signal,
ROM that stores pressure data for various gases in advance
By converting digital signals into pressure signals,
The present invention provides a digital display type quartz vacuum gauge that obtains pressure display outputs with sensitivities calibrated for a plurality of gases.

[従来の技術] 従来、水晶振動子の共振インピーダンスがその周囲の圧
力に広い範囲で依存性を示すことが知られて以来、この
現象を利用して大気圧から1O−3Torr迄の圧力を
1つのセンサーで連続的に測定できる水晶真空計が提案
されている0例えば、特開昭60−57231 r気体
圧力計」、特開昭61−10735 r気体圧力計」に
開示されている。その測定回路のブロック図を第2図に
示す。発振回路1により絶えず水晶振動子2を共振状態
で振動させ、共振電流をI−V変換器3によって電圧信
号に変換する。
[Prior Art] Since it has been known that the resonant impedance of a crystal resonator shows dependence on the surrounding pressure over a wide range, this phenomenon has been utilized to reduce pressures from atmospheric pressure to 1 O-3 Torr. Crystal vacuum gauges capable of continuous measurement with one sensor have been proposed, for example, as disclosed in JP-A-60-57231-R Gas Pressure Gauge and JP-A-61-10735-R Gas Pressure Gauge. A block diagram of the measurement circuit is shown in FIG. The oscillation circuit 1 causes the crystal resonator 2 to constantly vibrate in a resonant state, and the resonant current is converted into a voltage signal by the IV converter 3.

水晶振動子2は、被測定雰囲気と接触する圧力測定子と
なっている。前記電圧信号は増幅回路4により増幅され
た後、整流回路5を通すことにより、直流電圧を出力す
る。この直流電圧信号は、メータ駆動回路13により、
大気圧の時にフルスケール、高真空の時に零となるよう
に変換され、メータ表示器14を駆動することにより、
圧力を表示する。
The crystal oscillator 2 serves as a pressure measuring element that comes into contact with the atmosphere to be measured. The voltage signal is amplified by an amplifier circuit 4 and then passed through a rectifier circuit 5 to output a DC voltage. This DC voltage signal is transmitted by the meter drive circuit 13.
By converting to full scale at atmospheric pressure and zero at high vacuum, and driving the meter display 14,
Display pressure.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第3図は水晶振動子の気体の種類による出力電圧と圧力
の関係を示す図である0図から明かなように気体の種類
によって、水晶振動子の圧力感度はかなり異なることが
理解される6測定する気体の種類に応じてメータの目盛
を表示すれば正しい圧力の測定が可能となるが、たくさ
んの目盛を刻むことは読み取りにくくなるため、通常、
メータ表示器14は窒素ガスにおける圧力特性を目盛板
に刻んである。従って、窒素ガス以外の気体圧力の測定
においては感度較正表を使用するなどして、換算しなけ
れば正確な圧力が知り得す、大変煩わしかった。特に、
水素ガスの感度は大気圧付近において数10分の1と低
いため、実際の圧力よりも低い圧力を示し、異常に高い
圧力になっていても気付かないでいると爆発するという
危険があった。
Figure 3 is a diagram showing the relationship between the output voltage and pressure depending on the type of gas of the crystal oscillator.As is clear from Figure 0, it is understood that the pressure sensitivity of the crystal oscillator varies considerably depending on the type of gas6. Correct pressure measurements can be made by displaying the scale of the meter according to the type of gas being measured, but having too many scales makes it difficult to read, so it is usually
The meter display 14 has pressure characteristics in nitrogen gas engraved on a scale plate. Therefore, when measuring the pressure of a gas other than nitrogen gas, the exact pressure cannot be known unless it is converted by using a sensitivity calibration table, which is very troublesome. especially,
The sensitivity of hydrogen gas is several tenths of that near atmospheric pressure, so it indicates a pressure lower than the actual pressure, and there was a risk of an explosion if unnoticed even if the pressure was abnormally high.

[問題点を解決するための手段] 本発明は従来技術の係る問題点を解決する為になされた
ものであり、アナログ電圧信号をA/D変換し、不揮発
性メモリー(以下ROMという)のアドレスに入力する
。ROMのアドレスには圧力データが書き込まれており
、そのデータ出力はデコーダードライバを介してデジタ
ル表示器に出力表示される。
[Means for Solving the Problems] The present invention was made to solve the problems of the prior art, and it converts an analog voltage signal into A/D and converts the address of a non-volatile memory (hereinafter referred to as ROM). Enter. Pressure data is written in the address of the ROM, and the data output is output and displayed on a digital display via a decoder driver.

〔作用1 第3図に示した気体の種類による出力電圧の圧力特性デ
ータをROMに書き込み、測定する気体に応じて、ビッ
トスイッチ等により感度校正された圧力データを出力す
ることにより、気体圧力を正確に出力表示することがで
きる。
[Function 1] The pressure characteristic data of the output voltage according to the type of gas shown in Fig. 3 is written in the ROM, and the pressure data whose sensitivity has been calibrated using a bit switch etc. is output according to the gas to be measured, thereby controlling the gas pressure. The output can be displayed accurately.

[実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。[Example〕 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明にかがる水晶真空計の回路ブロック図で
ある0発振回路1は水晶振動子2を絶えず共振状態で定
電圧駆動させるものであり、自励発振回路、あるいは、
フェーズロックドループ(PLL回路)等の手段による
。水晶振動子2は、被測定雰囲気と接触する圧力測定子
となっている。水晶振動子2の共振抵抗は共振電流を計
測することにより測定される。前記共振電流はI−V変
換器3により電圧信号に変換され、増幅回路4により交
流増幅した後、次段の整流回路5により直流電圧信号に
整流される。この直流電圧信号は、第4図に示すように
水晶振動子の共振電流の圧力特性が、周囲気体の圧力が
低下するに従って共振電流が増加するので、そのままで
は圧力が低くなれば大きな電圧値を示すことになって、
不自然である。そこで、インパーク回路6とバイアス電
圧を調整できるバッファ回路7により、大気圧の時10
V、高真空の時Ovを出力するように変換される。バッ
ファ回路出力のアナログ電圧信号は、A/D変換器8に
よりデジタル信号に変換され、ROM9のアドレスに入
力される。ROM9は第3図に示した出力電圧と圧力特
性のデーだから、あらかじめ、アナログ電圧信号に対応
するアドレスに圧力データを記憶させておく。ROM9
から出力された圧力データはデコーダードライバ11を
介してデジタル表示装置12に出力表示される。第5図
はA/D変換器からデジタル表示装置にいたる回路の詳
細なブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram of a crystal vacuum gauge according to the present invention. A zero oscillation circuit 1 drives a crystal resonator 2 at a constant voltage in a constant resonance state, and is a self-excited oscillation circuit or
By means such as a phase-locked loop (PLL circuit). The crystal oscillator 2 serves as a pressure measuring element that comes into contact with the atmosphere to be measured. The resonant resistance of the crystal resonator 2 is measured by measuring the resonant current. The resonant current is converted into a voltage signal by an IV converter 3, AC amplified by an amplifier circuit 4, and then rectified into a DC voltage signal by a rectifier circuit 5 at the next stage. As shown in Figure 4, this DC voltage signal has a pressure characteristic of the resonant current of the crystal resonator, and as the pressure of the surrounding gas decreases, the resonant current increases. I was supposed to show
It's unnatural. Therefore, by using the impark circuit 6 and the buffer circuit 7 which can adjust the bias voltage,
It is converted to output V, and Ov when in high vacuum. The analog voltage signal output from the buffer circuit is converted into a digital signal by the A/D converter 8 and input to the address of the ROM 9 . Since the ROM 9 stores data on the output voltage and pressure characteristics shown in FIG. 3, the pressure data is stored in advance at the address corresponding to the analog voltage signal. ROM9
The pressure data outputted from the decoder driver 11 is output and displayed on the digital display device 12. FIG. 5 is a detailed block diagram of the circuit from the A/D converter to the digital display device.

A/D変換器8は12ビツトで構成し、その出力はRO
M9A及び9Bのアドレス入力に接続する。ROM9A
は圧力の仮数データを、ROM9Bは圧力の指数データ
を記憶させる。−例として、32にワード×8ビット構
成のROMを使用した場合、O〜4095番地迄に窒素
ガスデータを、4096〜8191番地迄にアルゴンガ
スデータを、8192〜12287番地迄に水素ガスデ
ーターをといった具合に、最大8種類までの気体圧力校
正データを書き込むことができる。従って測定する気体
の種類に応じて、ビットスイッチlO等を用い、気体圧
力データを選択することにより、校正された圧力データ
を読み出すことができる。ROM9Aの8ビツトのデー
タ出力はデコーダードライバlIAを通して2デイジツ
トのデジタル表示装置12に圧力仮数値を出力する。同
様に、圧力指数部は前記A/D変換器8のアドレス信号
を受けて、ROM8Bは圧力指数データを出力し、デコ
ーダードライバIIBを介してデジタル表示装置12に
出力することができる。
The A/D converter 8 is composed of 12 bits, and its output is RO
Connect to address inputs of M9A and 9B. ROM9A
ROM 9B stores pressure mantissa data, and ROM 9B stores pressure exponent data. - For example, if a ROM with a word x 8 bit configuration is used in 32, nitrogen gas data will be stored in addresses 0 to 4095, argon gas data will be stored in addresses 4096 to 8191, and hydrogen gas data will be stored in addresses 8192 to 12287. Up to eight types of gas pressure calibration data can be written. Therefore, calibrated pressure data can be read out by selecting gas pressure data using a bit switch IO or the like depending on the type of gas to be measured. The 8-bit data output of the ROM 9A outputs the pressure mantissa value to the 2-digit digital display device 12 through the decoder driver IIA. Similarly, the pressure index unit receives the address signal from the A/D converter 8, and the ROM 8B outputs pressure index data, which can be output to the digital display device 12 via the decoder driver IIB.

[発明の効果1 本発明によれば、水晶振動子の共振特性が気体圧力に依
存することを利用した水晶真空計において、アナログ電
圧信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、デジ
タル信号を圧力信号に変換するROMと、デコーダード
ライバと、デジタル表示装置とにより構成し、種々の気
体圧力データをROMに記憶させ、ビットスイッチで選
択することにより、複数の気体の感度校正された圧力表
示出力を瞬時に、しかも正確に得ることができ、実用的
価値の高いものである。
[Effect of the invention 1 According to the present invention, in a crystal vacuum gauge that utilizes the fact that the resonance characteristics of a crystal resonator depend on gas pressure, an A/D converter that converts an analog voltage signal into a digital signal, and a digital signal are provided. It is composed of a ROM that converts the pressure into a pressure signal, a decoder driver, and a digital display device. By storing various gas pressure data in the ROM and selecting it with a bit switch, it is possible to display pressures with calibrated sensitivity for multiple gases. It can obtain output instantly and accurately, and has high practical value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の従う水晶真空計の回路ブロック図であ
る。第2図は従来の回路ブロック図である。第3図は水
晶振動子の各種気体のアナログ出力電圧〜圧力特性図、
第4図は水晶振動子の共振電流ならびに共振抵抗の圧力
特性図である。第5図は本発明に従う詳細な回路ブロッ
ク図である。 発振回路 水晶振動子 I/V変換器 増幅回路 整流回路 A/D変換器 不揮発性メモリー(ROM) ビットスイッチ デコーダドライバ デジタル表示装置 以上 第1図 従来の太品真空針の回路70.27図 第2図
FIG. 1 is a circuit block diagram of a quartz vacuum gauge according to the present invention. FIG. 2 is a conventional circuit block diagram. Figure 3 is an analog output voltage-pressure characteristic diagram of various gases of the crystal resonator,
FIG. 4 is a pressure characteristic diagram of the resonance current and resonance resistance of the crystal resonator. FIG. 5 is a detailed circuit block diagram according to the present invention. Oscillation circuit Crystal resonator I/V converter Amplifier circuit Rectifier circuit A/D converter Non-volatile memory (ROM) Bit switch Decoder driver Digital display device and above Figure 1 Conventional thick vacuum needle circuit 70.27 Figure 2 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 水晶振動子の共振特性が気体圧力に依存することを利用
した水晶真空計において、少なくとも、アナログ圧力信
号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、圧力デー
タを記憶させる不揮発性メモリーと、デコーダードライ
バと、デジタル表示装置とから構成し、種々の気体圧力
データを前記不揮発性メモリーに記憶させることにより
、複数の気体の感度校正された圧力表示出力を得るデジ
タル表示式水晶真空計。
A crystal vacuum gauge that utilizes the fact that the resonance characteristics of a crystal resonator depend on gas pressure includes at least an A/D converter that converts an analog pressure signal into a digital signal, a nonvolatile memory that stores pressure data, and a decoder. A digital display type quartz vacuum gauge comprising a driver and a digital display device and storing various gas pressure data in the nonvolatile memory to obtain pressure display outputs with sensitivities calibrated for a plurality of gases.
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Cited By (3)

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