JPH03243840A - 圧電振動子式圧力センサの温度補償方式 - Google Patents
圧電振動子式圧力センサの温度補償方式Info
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- JPH03243840A JPH03243840A JP4227890A JP4227890A JPH03243840A JP H03243840 A JPH03243840 A JP H03243840A JP 4227890 A JP4227890 A JP 4227890A JP 4227890 A JP4227890 A JP 4227890A JP H03243840 A JPH03243840 A JP H03243840A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- YEYZALQTJCVXIJ-HXUWFJFHSA-N (2R)-2-amino-2-(methoxymethyl)-4-(4-octylphenyl)butan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCC1=CC=C(CC[C@@](N)(CO)COC)C=C1 YEYZALQTJCVXIJ-HXUWFJFHSA-N 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
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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）
本発明は水晶振動子等の圧電振動子を用いた圧力センサ
の温度補償方式に関するものである。水晶振動子は圧力
に対する周波数変化が比較的大きく、分解能が優れてい
る。このため微圧変化測定に適しており、その用途拡大
カ劇月待されている。
の温度補償方式に関するものである。水晶振動子は圧力
に対する周波数変化が比較的大きく、分解能が優れてい
る。このため微圧変化測定に適しており、その用途拡大
カ劇月待されている。
（従来の技術）
従来の圧力センサの温度補償方式として次の方式があげ
られる。
られる。
■０回帰演演算式
この方式は、予めセンサ特性を回帰モデルに従い近似式
化し、その係数を保管する。そして圧力値導出の際には
周波数、温度をＣＰＵに取り込み、近似式に基づいて演
算することにより、圧力値を導出する。
化し、その係数を保管する。そして圧力値導出の際には
周波数、温度をＣＰＵに取り込み、近似式に基づいて演
算することにより、圧力値を導出する。
■１回帰テーブル保保管式
この方式は、■と同様の回帰モデルに従い、センサ特性
を近似式化した後、各温度毎に周波数に幻応して計算し
た圧力値を温度のテーブルとして保管しておき、圧力検
出時には、周波数温度を取り込み、その温度のテーブル
から、周波数に対応する圧力値を取り出す方式である。
を近似式化した後、各温度毎に周波数に幻応して計算し
た圧力値を温度のテーブルとして保管しておき、圧力検
出時には、周波数温度を取り込み、その温度のテーブル
から、周波数に対応する圧力値を取り出す方式である。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記回帰演算方式であると、ある程度の
精度を得ることはできるが、回帰モデルの次数が高いた
め、演算時間が長くなり、圧力検出から表示までの応答
性が悪くなるという問題点がある。また圧力センサ素子
となる圧電振動子の周波数−温度特性が複雑な曲線で表
わされるようなものについては近似式の精度が荒くなる
場合があり、センサ素子で検出した圧力を均一した精度
で表示し得ない場合があった。また、回帰テーブル保管
方式であると、検出速度は速いが、高精度を得るために
は、温度９周波数の分割数を上げてデータを保管する必
要がある。これはＲＯＭの保管容量が莫大になるという
問題点につながっていた。
精度を得ることはできるが、回帰モデルの次数が高いた
め、演算時間が長くなり、圧力検出から表示までの応答
性が悪くなるという問題点がある。また圧力センサ素子
となる圧電振動子の周波数−温度特性が複雑な曲線で表
わされるようなものについては近似式の精度が荒くなる
場合があり、センサ素子で検出した圧力を均一した精度
で表示し得ない場合があった。また、回帰テーブル保管
方式であると、検出速度は速いが、高精度を得るために
は、温度９周波数の分割数を上げてデータを保管する必
要がある。これはＲＯＭの保管容量が莫大になるという
問題点につながっていた。
本発明は、これら問題点を解決するもので、メモリの容
量を大きくしなくても圧力検出速度が速く、また圧力セ
ンサ素子である圧電振動子側の周波数−温度特性が複雑
なものであっても均一な精度で圧力１直を求めることの
できる圧電振動子式圧力センサの温度補償方式を提供す
るものである。
量を大きくしなくても圧力検出速度が速く、また圧力セ
ンサ素子である圧電振動子側の周波数−温度特性が複雑
なものであっても均一な精度で圧力１直を求めることの
できる圧電振動子式圧力センサの温度補償方式を提供す
るものである。
（問題を解決するための手段）
本発明による圧電振動子式圧力センサの温度補償方式は
、発振周波数に関連した信号ｆの変化により圧力変化を
検出する圧電振動子式圧力センサにおいて、温度をパラ
メーターとした周波数−圧力特性の複数のテーブルをあ
らかじめメモリに格納する手段と、温度センサにて温度
データＴを測定し、この温度データＴに最近接する温度
における２つの周波数−圧力特性Ｔ＋ 、Ｔ２を選択す
る手段と、この２つの周波数−圧力特性Ｔ１、 Ｔ２そ
れぞれにつき比例計算により発振周波数に関連する信号
ｆに対応する圧力値Ｐ＋ 、Ｐ２を求める手段と、この
各々の圧力値Ｐ＋、Ｐ２と上記発振周波数に関連する信
号ｆから比例計算により圧力１直Ｐを算出する手段を有
することを特徴とするものである。
、発振周波数に関連した信号ｆの変化により圧力変化を
検出する圧電振動子式圧力センサにおいて、温度をパラ
メーターとした周波数−圧力特性の複数のテーブルをあ
らかじめメモリに格納する手段と、温度センサにて温度
データＴを測定し、この温度データＴに最近接する温度
における２つの周波数−圧力特性Ｔ＋ 、Ｔ２を選択す
る手段と、この２つの周波数−圧力特性Ｔ１、 Ｔ２そ
れぞれにつき比例計算により発振周波数に関連する信号
ｆに対応する圧力値Ｐ＋ 、Ｐ２を求める手段と、この
各々の圧力値Ｐ＋、Ｐ２と上記発振周波数に関連する信
号ｆから比例計算により圧力１直Ｐを算出する手段を有
することを特徴とするものである。
（作用）
この温度補償方式であると、あらかじめ保管しているデ
ータは限られた複数の周波数−圧力特性のテーブルを持
っているのみであるので、メモリ容量が大きくならない
。またこのテーブルのメモリを用いて簡単な比例計算に
よって圧力値を求めているので、演算時間も長くならな
い。さらに、パラメーターとしている温度はその各温度
間が線形近似になるように複数設定しているので、複雑
な同波数−温度特性を有する圧電振動子を用いた場合で
も高精度で圧力を検出できる。
ータは限られた複数の周波数−圧力特性のテーブルを持
っているのみであるので、メモリ容量が大きくならない
。またこのテーブルのメモリを用いて簡単な比例計算に
よって圧力値を求めているので、演算時間も長くならな
い。さらに、パラメーターとしている温度はその各温度
間が線形近似になるように複数設定しているので、複雑
な同波数−温度特性を有する圧電振動子を用いた場合で
も高精度で圧力を検出できる。
（実施例）
本発明による実施例を図面とともに説明する。
第１図は、圧力センサの温度補償処理システムを示すブ
ロック図、第２図は温度補償処理手順を示すフローチャ
ート、第３図は音叉型水晶振動子の周波数−温度特性を
示す図、第４図は周波数−圧力特性を示す図である。
ロック図、第２図は温度補償処理手順を示すフローチャ
ート、第３図は音叉型水晶振動子の周波数−温度特性を
示す図、第４図は周波数−圧力特性を示す図である。
第１図において、１はベローズに封入された音叉型水晶
振動子と発振回路から構成され、圧力変化を水晶振動子
の共振周波数の変化として検出する圧力センサ、２は音
叉型水晶振動子と発振回路から構成され、温度変化を共
振周波数の変化として検出する温度センサ（もちろん圧
力の影響を受けないよう気密封止されている）、３．４
は分周回路、５は圧力センサ側と温度センサ側の信号を
切り換えるデコーダ、７は所定周波数のクロック信号を
出力する温度補償された基準クロック、６はカウンター
であり、分周された圧カセンサ、温度センサからの信号
の半周期間のみ基準クロックをカウントする。８は上記
圧力情報、温度情報に基づき、比例計算等を行うＣＰＵ
であり、９はあらかじめ周波数−圧力特性を保管したＲ
ＯＭ、１０は作業用のメモリであるＲＡＭ、１１はＣＰ
Ｕで演算結果を表示するＬＣＤ等の表示器である。
振動子と発振回路から構成され、圧力変化を水晶振動子
の共振周波数の変化として検出する圧力センサ、２は音
叉型水晶振動子と発振回路から構成され、温度変化を共
振周波数の変化として検出する温度センサ（もちろん圧
力の影響を受けないよう気密封止されている）、３．４
は分周回路、５は圧力センサ側と温度センサ側の信号を
切り換えるデコーダ、７は所定周波数のクロック信号を
出力する温度補償された基準クロック、６はカウンター
であり、分周された圧カセンサ、温度センサからの信号
の半周期間のみ基準クロックをカウントする。８は上記
圧力情報、温度情報に基づき、比例計算等を行うＣＰＵ
であり、９はあらかじめ周波数−圧力特性を保管したＲ
ＯＭ、１０は作業用のメモリであるＲＡＭ、１１はＣＰ
Ｕで演算結果を表示するＬＣＤ等の表示器である。
圧力センサ素子である音叉型水晶振動子はＸＹカット水
晶板からなり、その周波数−温度特性は第３図に示すよ
うに２次曲線で表わすことができる。実用する際は２次
曲線の左側部分を実用温度範囲に人名よう、Ｘ軸まわり
に半時針方向に数度回転させた切断角のものを用いてい
る・この２次曲線上の所定の温度ポイントにおいて周波
数−圧力特性を測定したものが、第４図に示す温度をパ
ラメータとした周波数−圧力特性図である。通常、数１
０の温度ポイントについて測定し、かつ１つの温度テー
ブルについて数ポイント周波数−圧力特性を測定し、こ
れをＲＯＭに記憶させておく。
晶板からなり、その周波数−温度特性は第３図に示すよ
うに２次曲線で表わすことができる。実用する際は２次
曲線の左側部分を実用温度範囲に人名よう、Ｘ軸まわり
に半時針方向に数度回転させた切断角のものを用いてい
る・この２次曲線上の所定の温度ポイントにおいて周波
数−圧力特性を測定したものが、第４図に示す温度をパ
ラメータとした周波数−圧力特性図である。通常、数１
０の温度ポイントについて測定し、かつ１つの温度テー
ブルについて数ポイント周波数−圧力特性を測定し、こ
れをＲＯＭに記憶させておく。
本実施例では一部の温度テーブルを場裏的に取り出して
、Ｔ＋ 、Ｔ２ 、Ｔ３の各テーブルについて説明する
。各テーブル間すなわち第３図の各ポイント間は路線形
になるよう各ポイント間隔を設定している。このポイン
ト数を圧電振動子の周波数−温度特性が複雑さに応じて
増減させることにより、一定の検出精度を保つことがで
きる。
、Ｔ＋ 、Ｔ２ 、Ｔ３の各テーブルについて説明する
。各テーブル間すなわち第３図の各ポイント間は路線形
になるよう各ポイント間隔を設定している。このポイン
ト数を圧電振動子の周波数−温度特性が複雑さに応じて
増減させることにより、一定の検出精度を保つことがで
きる。
次に、圧力センサが圧力を検出し、温度補償を行い表示
するまでの処理手順を第２図とともに説明する。
するまでの処理手順を第２図とともに説明する。
圧力センサ１並びに温度センサ２からの圧力。
温度それぞれのデータｆ、Ｔを示す共振周波数（基本周
波数は３２７６８ ）？ Ｚ ）を分周回路３．４にて
ＩＨｚ近傍まで分周する。圧力データｆあるいは温度デ
ータＴの半周期間において基準クロック７の信号をカウ
ンター６でカウントし、そのデータをＣＰＵに渡す。そ
してデコーダの切換によりまず温度データＴをＣＰＵ８
に取り込み、それがＲＯＭｅ内のどの温度テーブル間に
位置するかを検索する。例えば第４図を用いるとＴ＋
＜Ｔ＜Ｔ２の位置にするとした場合、Ｔ１ とＴ２の温
度テーブルが検索される。
波数は３２７６８ ）？ Ｚ ）を分周回路３．４にて
ＩＨｚ近傍まで分周する。圧力データｆあるいは温度デ
ータＴの半周期間において基準クロック７の信号をカウ
ンター６でカウントし、そのデータをＣＰＵに渡す。そ
してデコーダの切換によりまず温度データＴをＣＰＵ８
に取り込み、それがＲＯＭｅ内のどの温度テーブル間に
位置するかを検索する。例えば第４図を用いるとＴ＋
＜Ｔ＜Ｔ２の位置にするとした場合、Ｔ１ とＴ２の温
度テーブルが検索される。
次に、圧力データｆをＣＰＵ８に取り込み、それがＲＯ
Ｍｅ内のＴ１の温度テーブルのどの保管ポイント間に位
置するかを検索する。先の第４図の例では、圧力データ
ｆはｆ＋＋とｆｏ２のポイント間に位置するので保管ポ
イン） （ｆ ＋＋、 Ｐ＋＋）と（ｆ １２． Ｐ＋
２）が検索される。Ｔ２の温度テーブルにおいてもＴｉ
におけるのと同様の検索を行い、保管ポイント（ｆ
２２． Ｐ２２）と（ｆ ２３． Ｐ２３）を検索する
。
Ｍｅ内のＴ１の温度テーブルのどの保管ポイント間に位
置するかを検索する。先の第４図の例では、圧力データ
ｆはｆ＋＋とｆｏ２のポイント間に位置するので保管ポ
イン） （ｆ ＋＋、 Ｐ＋＋）と（ｆ １２． Ｐ＋
２）が検索される。Ｔ２の温度テーブルにおいてもＴｉ
におけるのと同様の検索を行い、保管ポイント（ｆ
２２． Ｐ２２）と（ｆ ２３． Ｐ２３）を検索する
。
次に、Ｔ１のテーブル、Ｔ２のテーブルにおいてそれぞ
れ比例計算を行い、圧力Ｐ＋ 、Ｐ２を求める。Ｐｌの
算出にはＴ１のテーブルの検索された保管ポイント間を
第５図に示す直角３角形モデルとして考えればよい。
れ比例計算を行い、圧力Ｐ＋ 、Ｐ２を求める。Ｐｌの
算出にはＴ１のテーブルの検索された保管ポイント間を
第５図に示す直角３角形モデルとして考えればよい。
このモデルにおいて、
ａ：ｂ ＝ ｃ：ｄ
であるので、
（Ｐ＋２ ＰＩ＋） （ｆｏ２ｆ）ｂ ＝
（ｆ＋２ ｆ＋＋）
そして、
Ｐ＋＝Ｐ＋２ ｂ
で、表わされる。よって、
（Ｐ＋２ Ｐｌ＋） （ｆ ＋２ｆ ）Ｐ＋ ＝
Ｐ＋２ − （ｆｏ２ ｆ＋＋） ・・・・■ Ｔ２のテーブルについても、同様の計算を行い、Ｐ２を
求める。
Ｐ＋２ − （ｆｏ２ ｆ＋＋） ・・・・■ Ｔ２のテーブルについても、同様の計算を行い、Ｐ２を
求める。
（Ｐ２３ Ｐ２２） （ｆ２３ｆ）Ｐ２＝Ｐ２３
− （ｆ ２３ ｆ ２２） ・・・・■ 上記モデルと同様のモデルで考えて（第６図に示す）、
■、■式から求められたＰ＋ 、Ｐ２に対し、■式によ
り比例計算を行い、圧力ｆ１ｍＰを算出する。
− （ｆ ２３ ｆ ２２） ・・・・■ 上記モデルと同様のモデルで考えて（第６図に示す）、
■、■式から求められたＰ＋ 、Ｐ２に対し、■式によ
り比例計算を行い、圧力ｆ１ｍＰを算出する。
（Ｐ２−ＰＩ） （Ｔ２−Ｔ）
Ｐ ” Ｐ２ −
（Ｔ’２ Ｔ＋）
・・・・■
このようにして算出された圧力（直を表示器１１で表示
する。
する。
本発明による温度補償方式は、上記実施例に示した周波
数温度特性が２次曲線で表わされる音叉型水晶振動子を
用いた圧力センサに限定されるものではなく、より複雑
な曲線で衷ねされる周波数−温度特性を有する圧電振動
子を圧力センサ素子とした場合でも適用できる。
数温度特性が２次曲線で表わされる音叉型水晶振動子を
用いた圧力センサに限定されるものではなく、より複雑
な曲線で衷ねされる周波数−温度特性を有する圧電振動
子を圧力センサ素子とした場合でも適用できる。
（発明の効果）
本発明によれば、あらかじめ保管しているデータは限ら
れた複数の周波数−圧力特性のテーブルを持っているの
みであるので、メモリ容量が太きくならず、圧力計全体
の小型化、あるいはコスト安が実現できる。またこのテ
ーブルのメモリを用いて簡単な比例計算によって圧力埴
を求めているので、演算時間が長くならず、圧力検出か
ら表示までの応答性が向上する。さらに、第３図、第４
図に示すように各温度間が線形近似になるように複数設
定しているので、複雑な周波数−温度特性を有する圧電
振動子を用いた場合でも高精度に圧力を検出できる汎用
性のある温度補償方式が実現できる。
れた複数の周波数−圧力特性のテーブルを持っているの
みであるので、メモリ容量が太きくならず、圧力計全体
の小型化、あるいはコスト安が実現できる。またこのテ
ーブルのメモリを用いて簡単な比例計算によって圧力埴
を求めているので、演算時間が長くならず、圧力検出か
ら表示までの応答性が向上する。さらに、第３図、第４
図に示すように各温度間が線形近似になるように複数設
定しているので、複雑な周波数−温度特性を有する圧電
振動子を用いた場合でも高精度に圧力を検出できる汎用
性のある温度補償方式が実現できる。
第１図は本発明による圧力センサの温度補償処理システ
ムを示すブロック図、第２図は温度補償処理手順を示す
フローチャート、第３図は圧力センサ素子である音叉型
水晶振動子の周波数−温度特性を示す図、第４図は圧力
センサ素子の周波数圧力特性を示す図、第５図、第６図
は比例計算におけるモデル図である。
ムを示すブロック図、第２図は温度補償処理手順を示す
フローチャート、第３図は圧力センサ素子である音叉型
水晶振動子の周波数−温度特性を示す図、第４図は圧力
センサ素子の周波数圧力特性を示す図、第５図、第６図
は比例計算におけるモデル図である。
Claims (1)
- 発振周波数に関連した信号ｆの変化により圧力変化を
検出する圧電振動子式圧力センサにおいて、温度をパラ
メーターとした周波数−圧力特性の複数のテーブルをあ
らかじめメモリに格納する手段と、温度データＴを上記
テーブルに取り込み、この温度データＴに最近接する温
度における２つの周波数−圧力特性Ｔ＿１、Ｔ＿２を選
択する手段と、この２つの周波数−圧力特性Ｔ＿１、Ｔ
＿２それぞれにつき比例計算により発振周波数に関連す
る信号ｆに対応する圧力値Ｐ＿１、Ｐ＿２を求める手段
と、この各々の圧力値Ｐ＿１、Ｐ＿２と上記発振周波数
に関連する信号ｆから比例計算により圧力値Ｐを算出す
る手段を有する圧電振動子式圧力センサの温度補償方式
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4227890A JPH03243840A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 圧電振動子式圧力センサの温度補償方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4227890A JPH03243840A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 圧電振動子式圧力センサの温度補償方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243840A true JPH03243840A (ja) | 1991-10-30 |
Family
ID=12631577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4227890A Pending JPH03243840A (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 圧電振動子式圧力センサの温度補償方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03243840A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002173A1 (fr) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | Seiko Epson Corporation | Procede et dispositif de mesure de pression a l'aide d'un oscillateur a cristal |
| JP2009288244A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | General Electric Co <Ge> | センサ処理方法 |
| JP2011107055A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、温度補償型圧力センサー |
| US8381595B2 (en) | 2010-03-25 | 2013-02-26 | Seiko Epson Corporation | Pressure detecting device |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP4227890A patent/JPH03243840A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995002173A1 (fr) * | 1993-07-06 | 1995-01-19 | Seiko Epson Corporation | Procede et dispositif de mesure de pression a l'aide d'un oscillateur a cristal |
| US5546810A (en) * | 1993-07-06 | 1996-08-20 | Seiko Epson Corporation | Pressure measuring device and method using quartz resonators |
| JP2009288244A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | General Electric Co <Ge> | センサ処理方法 |
| EP2128584A3 (en) * | 2008-05-30 | 2015-01-14 | General Electric Company | Pressure sensor calibration method |
| JP2011107055A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー、温度補償型圧力センサー |
| US8381595B2 (en) | 2010-03-25 | 2013-02-26 | Seiko Epson Corporation | Pressure detecting device |
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