JPH03252537A

JPH03252537A - 圧力計

Info

Publication number: JPH03252537A
Application number: JP5239290A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Iori; 伊折　和成
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-11-11

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はＸＹカット水晶板からなる音叉型水晶振動子を
圧力センサ素子として用いる圧力センサユニットに関す
るものであり、さらに詳しくはこの音叉型水晶振動子が
この音叉型水晶振動子を収納する圧力応動型容器に機械
的に非接触の状態で気密封止され、外部圧力の変動によ
りこの圧力応動型容器の容積が変動し、この容積変動に
伴う内部気圧変動を音叉型水晶振動子の共振周波数の変
化により外部圧力を検出する方式の圧力センサユニット
に関するものである。

尚、本発明でいう「応動」という語は、外からの働きか
けに対して作動することを意味している。

（従来技術）音叉型水晶振動子の共振周波数は周囲雰囲気の圧力変化
により略直線的に変化する特性を有しており、この特性
を利用して圧力の測定を行う。−般的には水晶振動子表
面の電極膜の保護等のため、この圧力センサ素子として
機能する水晶振動子を直接被測定気圧下に置かず、ベロ
ーズ等の圧力応動型容器内に設置し、この容器内の内部
気圧変動を検出する。一方、音叉型水晶振動子の共振周
波数は温度に対しても負の２次曲線で表わせる変化をし
、この温度補償を行う必要があった。一般に、温度補償
用の感温素子としてサーミスタが用いられるが、この出
力をＡ／Ｄ変換して共振周波数の補正に用いる場合、分
解能が低く実用的でない。

よってより分解能の高い水晶式の温度センサを使用して
いた。

従来の圧力計のシステム構成を第４図とともに説明する
と、圧力センサ１と、これを駆動する発振回路６１と、
分周回路６２と、サーミスタを用いた温度センサ５と、
これを駆動する発振回路６３と、分周回路６４と、カウ
ンタ７１と、基準クロックとなるＴＣＸＯ７２と演算回
路７３と、補償データを収納したＲＯＭ？４と表示回路
７５とからなる。

（発明が解決しようとする課題）ところが、第４図からも理解されるとおり、共振周波数
は高精度のクロック（例えは温度補償型水晶発振器：　
ＴＣＸＯ）を基準にしてノーマライズする必要があり、
圧力、温度の両共振周波数を各々分周し、カウンターに
てカウントする必要があった。このため全体として演算
に時間がかかり、圧力測定から表示までの応答性が悪い
という問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
高精度で温度測定のできる水晶式の温度センサを用いた
場合でも、圧力測定から表示までの応答性の高い圧力計
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明による圧力計は、音叉型水晶振動子を圧力応動容
器内に封入した圧力センサの共振周波数出力を、この音
叉型水晶振動子と同一構成の振動子をケースに収納した
温度センサの共振周波数出力で補正し、いずれか一方の
センサから出力される共振周波数を分周し、他方のセン
サから出力される共振周波数を逓倍するとともに、分周
したセンサの共振周波数を逓倍したセンサの共振周波数
でカウントし、この方つン）　１１に基づき圧力値を求
めることを特徴とするものである。

また特許請求項第２項に示すように、圧力センサ構成体
に関する温度補償データと音叉型水晶振動子の加圧によ
る周波数温度特性のずれに関する補償データとを、これ
ら補正データに対応する圧力値をあらかじめメモリに収
納し、上記カウント値とサーミスタからの温度データを
上記メモリに導入することにより圧力値を求めることを
特徴とするものである。

（作用）いずれか一方の共振周波数出力を分周、他方を逓倍し、
温度センサから出力される共振周波数を基準にして圧力
センサの共振周波数をカウントする（あるいは圧力セン
サの共振周波数によってカウントされる）ので、自動的
に実用的な圧力計の温度補償が行える、しかも、周波数
カウントが一回でよいので、応答性が高い。

また、特許請求項第２項に示すように、圧力センサの構
成体（ベローズ、内部ガス等）に関する温度補償データ
、あるいは音叉型水晶振動子の加圧による周波数温度特
性のずれに関する補償データと、この補正データに対応
する圧力値をあらかじめ収納したメモリを用意し、上記
カウント値とサーミスタからの温度データを上記メモリ
に導入することによりさらに高精度な温度補償が可能と
なる。

（発明の実施例）本発明による実施例を図面とともに説明する。

第１の実施例第１図は圧力センサの構造を示す断面図、第２図は圧力
測定システムを示すブロック図である。

圧力センサ１は全体として円柱形状であり、圧力応動型
容器である一端が開口した金属製のベローズ１１と、こ
のベローズ１１の開口部と接続される金属製の基台１２
と、この基台１２に設置される音叉型水晶振動子１３と
、ベース１４と、リード端子１５とからなる。圧力セン
サ素子として機能する音叉型水晶振動子１３はＸＹカッ
ト板をＸ軸廻りに±１０６回転させた水晶板からなり、
屈曲振動を行なわしめるよう電極配置されている（図面
では電極配置は省略している）６ベース１４はこの音叉
型水晶振動子１３を固定し、ベースに一体化されたリー
ド端子１５で後述の発振回路とつながっている。ベロー
ズ内部はＳＦａガスが充填されている。

温度センサ２にはそのセンサ素子として圧力センサで用
いたのと同一構成の音叉型水晶振動子を用いる。同一構
成とは、水晶板の切断角度、外形寸法、電極構成、材料
、共振周波数等の電気的特性などをほぼ等しくすること
であり、製造面においても同一の製造工程で、同一の製
造ロットであることがより好ましい。

次に圧力測定処理システムについて説明する。

発掘回路３Ｊに組み込まれた圧力センサ１に圧力が加わ
ると圧力センサ素子である音叉型水晶振動子の共振周波
数が変化し、発振回路から出力される周波数は変化する
。一方９．温度センサ２側の発振回路３３からはその時
々の温度に対応した周波数が出力される。次に、圧力セ
ンサ側の共振周波数は分周回路３２でＩＨｚ近傍まで分
周され、温度センサ側の共振周波数は逓倍回路３４で１
０ＭＨｚ近傍まで逓倍される。そして、この逓倍された
温度センサ側の共振周波数を基準として、分周された圧
力センサ側の共振周波数をカウンター４１でカウントす
る。このカウント（＋ｍに対応する圧力値をを演算回路
４２を介して補正データの保管されているＲＯＭ４３か
ら読みだし、表示回路４４にて圧力値を表示する。

第２の実施例圧力センサの構成体（ベローズ、内部ガス等）も温度特
性を多少なりとも持っており、これが圧力センサ素子で
ある音叉型水晶振動子の共振周波数の決定に影響を与え
ている。また、あるいは音叉型水晶振動子は加圧するこ
とににより、周波数−温度特性の２次曲線が高温側にシ
フトする現象がみられる。この実施例はこれら諸点に°
ついて改良を行ったものである。

すなわち、第］膣ζこ示すようζご、ト起諸点について
あらかｌ′Ｊめ補正データと、１での補正データに対応
する圧力（直をトらかじめＲＯＭ４３に保管し４、上記
カウント（垣どサーミスタ４５からの温度データ（途中
でＡ／Ｄ変換回路４６でＡ、／Ｄ変換されろ）に対応す
る圧力値を演算回路４２を介して補正データの保管され
ているＲＯＭ４３から読みだし、表示回路４へにて圧力
値を表示する。

本発明は上記実施例Ｌ′、′限定されるものではなぐ、
例えば圧力センサか）出力される共振周波数を逓倍し、
温度センサからｒノ〕それを分周してカウント値を求め
てもよい１．ま（ｒ、−圧力応動型容器としてベローズ
を取り上げたが、これに限定されるものではなく例えば
ダイヤプラムなどを用いてもよい。

（発明の効果）本発明によれば、圧力センサ素子、温度センサ素子とし
て用いる音叉型水晶振動子を同一構成とし、いずれか一
方の共振周波ＮＺ出力を分周、他方を逓倍し、温度セン
ナｈ）ら出力される共振周波数を基準にして圧カセ’、
ｔ　′ｌｆの＃祢周波数をカウントする（あるいは圧力
センサの共振周波数によってカウントされる）ので、自
動的に実用的な圧力計の温度補償が行える。また、第４
図に示した圧力センサ、温度センサの共振周波数をそれ
ぞれカウントする従来の方法に比ベカウントが１回でよ
いため、圧力の測定から表示までの応答性が良くなる。

しかも、ＴＣＸＯ等の基準クロックを用いないので、コ
スト安が実現できる。

また、特許請求項第２項に示すよ・うに、圧力センサの
構成体（ベローズ、内部ガス等）に関する温度補償デー
タ、あるいは音叉型水晶振動子の加圧による周波数温度
特性のずれに関する補償データと、この補正データに対
応する圧力値をあらかじめ収納したメモリを用意ＬＪ　
％上記カウント値とサーミスタからの温度データを上記
メモリに導入することしこ１よりさらに高精度な温度補
償が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は音叉型水晶振動子を用いた圧力センサを示す図
、第２Ｉ″７１は本発明の実施例である圧力計の圧力測
定システムを示すブロック図、第３図は他の実施例を示
すブロック図、第４図は従来の圧力測定システムを示す
図である。１・◆・圧力センサ２・・・温度センサ１３・・・音叉型水晶振動子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音叉型水晶振動子を圧力応動容器内に封入した圧
力センサの共振周波数出力を、この音叉型水晶振動子と
同一構成の振動子をケースに収納した温度センサの共振
周波数出力で補正する圧力計において、いずれか一方の
センサから出力される共振周波数を分周し、他方のセン
サから出力される共振周波数を逓倍するとともに、分周
したセンサの共振周波数を逓倍したセンサの共振周波数
でカウントし、このカウント値に基づき圧力値を求める
ことを特徴とする圧力計。
（２）圧力センサ構成体に関する温度補償データと音叉
型水晶振動子の加圧による周波数温度特性のずれに関す
る補償データとを、これら補正データに対応する圧力値
をあらかじめメモリに収納し、上記カウント値とサーミ
スタからの温度データを上記メモリに導入することによ
り圧力値を求めることを特徴とする圧力計。