JPH0359431A - 圧力センサ及び圧力センサの校正方法 - Google Patents

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） 本発明は厚い内方範囲と厚い縁範囲とを備えた感圧Ｉｌ
ｌにして、内方範囲と縁範囲との間に膜と固着しかつ歪
み測定フィラーを有する測定ビームが配設されている、
前記感圧膜に関する。

（従来の技術） 冒頭に記載された種類の圧力センサは西独国特許公開公
１１２２６３９０１から公知である。この圧力センサは
厚い内方範囲と厚い縁範囲とを備えた感圧膜を有する。

内方範囲と縁範囲との間にウェブ状の、一定損断面の測
定ビームが縦に延びており、測定ビームは膜と固着しか
つ剪断応力を受ける。

測定ビームは歪み測定ゲージを備え、歪み測定ゲージは
変形を測定する。この種の圧力センサは測定ビームなし
で膜を備えた圧力センサに比して高い感度を有するが、
この種の圧力センサでも得られることができる直線性は
制限されている。

（発明の課題〉 本発明は冒頭に記載した種類の圧力センサを高い絶対的
精度の他に特別に良好な直線性を有しかつその特性値に
基づいて校正基準として使用され得るように構成するこ
とを課題とする。

（課題の解決のための手段） この課題は本発明によれば測定ビームは膜上に十字状に
配設されておりかつ撓みビームとして形成されており、
測定ビームは内方範囲と縁範囲とに隣接した大きな横断
面の撓みビームの間に位置する最小横断面の範囲を備え
た長手方向に沿って変化するビーム横断面を有すること
によって解決される。

（発明の効果） 西独国特許公開公報には、撓み応力を与えられた測定ビ
ームと協働する測定変換器が剪断歪みを受けるような測
定ビームを中間装入されることがが開示されている。

本発明では不利とされる撓みビーム原理が使用されてい
るとしても、驚くべき方法で本発明による圧力センサに
よって表される測定特性が遠戚されることが示された。

撓みビームとしての測定ビームの形状によって及び撓み
ビームの両側から略中央まで特定されて縮小された横断
面に基づいて著しい直線性が生じる。その際横断面は有
利に膜面から図ったー高さの機械的加工によって及び又
は撓みビームの幅の変化によって調整されることができ
る。このことは有利な方法で膜とは反対側の撓みビーム
面の簡単な機械的加工による調整又は撓みビームの側面
の形状付与を介しての影響による調整を可能にする。

本発明の有利な他の構成では、撓みビーム横断面積が内
方範囲及び縁範囲から連続的に縮小されることが提案さ
れる。

得られることができる精度を考慮して特定されない影響
による連結範囲なしに膜と撓みビームから成る測定体の
一体的な形成が有利である。

円板状の測定体が撓みビーム縦側及び内方範囲及び縁範
囲を区画する凹部を膜とは反対側の端面に有する本発明
の形態は製造技術的に好適である。特に円筒状の凹部が
撓みビーム及び膜の内方及び縁範囲を区画することが合
理的である。

所望の直線性を考慮して、膜とは反対側の端面が２つの
反対方向を向いて配設されている縁範囲と内方範囲との
間に位置する截頭円錐のジャゲット面を有する本発明の
構成は特別に有利である、そのわけは測定体の端面の加
工によってのみ直線性特性及び精度が特に小さい測定範
囲のための圧力センサによって有利に影響されることが
できるからである。

このことは本発明の他の構成にも通用し、その際円筒状
の凹部の底面は撓みビームとは反対側の端面において反
対方向を向いて配設されている２つの凹部を底面を形成
する截頭円錐に有する。

所望の測定特性を考慮して、膜厚さと撓みビーム高さと
の比率が１対２〜１対１０の間の範囲に選択されており
、特に略１対６の比率である構成が特に有利である。

例えば締付トルクによる妨害影響の排除は圧力接続体が
測定体の接続部に隣接して圧力媒体ダクトの近くまで達
するリング溝を有する構成によって達成される。

このことは圧力接続体の付設の端範囲が円筒状の凹部に
装着されかつ測定体と圧力接続体の結合がジャガフ１面
の範囲において凹部及び端部分によって実施される構成
に通用する、そのわけはそのように剪断を作用される結
合部が形成され、これは測定特性に不利に影響する。結
合は有利に溶接結合として行われる。

（実施例） 第１図による圧力センサは圧力接続体２と圧密に接続し
ている測定体ｌを有する。

測定体１は厚くされた内方範囲４を備えた膜３、厚くさ
れた縁範囲５及び膜３上に配設されている、内方範囲４
及び縁範囲５を結合している撓みビーム６を有する。４
つの撓みビーム６は膜３上に十字状に配設されておりか
つ内方範囲４と縁範囲５との間の延長部に沿って連続的
に変化するビーム横断面を有する。その際内方範囲４及
び縁範囲５に隣接するビーム部分はそれらの間に撓みビ
ーム６の中心部分を形成するビーム部分の間の横断面よ
りも大きい横断面を有する。

撓みビーム６の形は第１図による実施例では、端面７に
４つの円筒状の凹部８が設けられており、その中それぞ
れ２つがそのジャケット面１６によって撓みビーム６の
横断面を特定し、その高さｂは凹部８の深さによって特
定されている。円筒状の凹部８の代わりに所定の測定特
性を充足するために、楕円、長円又は類似のに形成され
た円板状の凹部が設けられることができる。凹部の形態
によってビーム横断面の他に内方範囲４及び縁範囲５に
対する撓みビーム６の移行範囲が特定される。

各撓みビーム６の端面側の表面上に内方範囲４及び縁範
囲５に隣接してストレインゲージとして形成された２つ
の歪み測定フィーラ１７が配設されている。第１図に後
方の撓みビーム上に配設されている測定フィーラのみが
示されており一方残りの撓みビーム上の測定フィーラは
見通しを良くするために図示してない。４つの撓みビー
ム６上に配設されている測定フィーラ１７は測定ブリッ
ジに電気的に接続されている。

４つの凹部８を備えた端面に向かい合って位置する円板
状の測定体ｌの端面９上に円筒状の凹部１０が取りつけ
られ、その直径はこの側で縁範囲５を区画しかつその深
さは円筒状の凹部８の深さと共に膜厚さｔを特定する。

円筒状の凹部１０は突出部を有し、突出部まで圧力接続
体２が凹部１０中に押し込まれている。

測定体１と圧力接続体２の結合はジャケット面の範囲に
おいて例えば溶接によって実施される。溶接結合の代わ
りに他の好適な実用的な結合も設けられることができる
。圧力接続体２の端面と膜３との間に室１１があり、室
は圧力接続体２内を通る圧力媒体ダク口２を経て圧力が
特定されるべき媒体と連通している。

室ｌｌ内の媒体は圧力センサの外方の圧力とは異なる圧
力を有する場合、膜３及び撓みビーム６は圧力に依存し
て変形される。歪み測定フィーラ１７は圧力に依存した
変形を感知し、かつその評価が測定されるべき圧力を表
す測定信号を生じる。

第１図に相応して形成された測定体ｌは撓みビームの著
しい伸び地帯を有しかつ同時に測定膜として機能する。

膜の厚さは、特定された限界応力に確実に耐えるように
設計される。

端面７の例えば削れ又は磨耗による１尭みビーム高さｂ
の変形によって測定体構造の伸び従って測定されるべき
圧力に関する圧力センサの出力信号が影響される。

撓みビームの寸法に対する膜厚さの比率ｔ　／ｂのため
の本発明による変形可能性及び又は撓みビーム横断面を
特定する凹部８の形態のための本発明による変形によっ
て圧力センサの直線性の誤差が影響されかつ測定体ｌの
幾何学的寸法の考慮の下に小さく保持される。

撓みビーム高さｂに対する膜厚さｔの比率が０．１７に
されることは特別に好適である。膜厚さｔは測定範囲に
従って特に０．５と２＋ａｍの間に位置する。

直線性の誤差に影響する他の可能性は撓みビーム表面又
は膜表面を平らな面ではなくプロフィルをつけるように
形成することにある。この種の実施形態は第２図に示さ
れる。

第２図による圧力センサは第１図に示す圧力センサに原
理的には一致する。この図の見通しの理由から４つの撓
みビーム６上に配設されている測定フィーラは示されて
いない。しかしこの圧力センサは端面７を有しこの端面
ば平らでなくて内方範囲４及び縁範囲５の間に好適なリ
ング面が設けられており、リング面は２つの反対方向を
向いて配設されている２つの截頭円錐のジャケット面２
０．２１によって形成されている、その際構成は、両リ
ング面２０．２１は撓みビーム中央に対して傾斜してい
る。

第２端面９における円筒状凹部１０は底に類似の方法で
２つの相互に傾斜したリング面を有し、リング面は２つ
の相互に反対方向を向いて配設されている２つの截頭円
錐のジャケット面２２．２３によって形成されている。

その際構成は、両リング面は撓みビーム中央に対して傾
斜している。

この実施形態では測定作用及び直線性は特に設定された
要請に良好に適合される、そのわけはここでは４つの凹
部８の配列及び形態又は円筒状の凹部１０の形態の他に
リング面２０〜２３の形態も測定特性の影響に寄与する
ことができる。

リング溝１５による軸状の収縮部も測定特性の改良及び
測定結果の再現可能性のために有効である、そのわけは
例えば締付トルクのような外的影響が排除されるからで
ある。同様に測定特性の改良及び測定値の再現可能性の
ために測定体１と圧力接続体２の間の連結の形成は剪断
歪みを受ける結合として寄与する、そのわけは撓みモー
メントはこの種の結合に基づいて無視可能であるからで
ある。

撓みビームを備えた膜側に付設されている第２の圧力接
続体と第２の室が設けられている本発明の実施形態は示
されてない。この構成は差測定のために設けられている
。

本発明による圧力センサによって高い絶対的な精度（略
３　Ｘｌ０−’）　、高い再現可能性、長い寿命及び顕
著な直線性を持った圧力測定が実施されその結果本発明
による圧力センサは圧力センサの構成のための構成基準
とされる。

９通の方法で校正の際に使用される圧力秤の形の校正基
準は省略されることができる。圧力秤では重りが載せら
れかつ圧力ビストンを介して液圧的に圧力が発生する。

圧力秤による校正は、校正されるべき圧力センサと比較
した電気的出力が存在せずかつ精度は１〜３　Ｘｌ０−
’に制限される。

本発明による圧力センサは電気的出力信号を供給し、出
力信号は校正されるべき圧カセンサと直接比較されるこ
とができる。それによって初めて多数の圧力センサが同
時に校正することが可能となり、その際圧力調整弁を介
して０から称呼圧力まで上昇する圧力が構成され、この
ことは著しくコスト及び時間節約に繋がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力センサの斜視図的部分断面図
そして第２図は本発明の圧力センナの他の実施形態の斜
視図的部分断面図を示す。 図中符号 ■　・・・・測定体 ３・・・・膜 ４　・・・・内方範囲 ５　・・・・縁構造 ６　・・・・撓みビーム ７　・・・・測定体の端面 ８　・・・・凹部 １７・・・・ストレインゲージ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、厚い内方範囲（４）と厚い縁範囲（５）とを備えた
   感圧膜（３）にして、内方範囲と縁範囲との間に膜（３
   ）と固着しかつ歪み測定フィーラ（１７）を有する測定
   ビームが配設されている、前記感圧膜において、 測定ビームは膜（３）上に十字状に配設されておりかつ
   撓みビーム（６）として形成されており、測定ビームは
   内方範囲と縁範囲とに隣接した大きな横断面の撓みビー
   ムの間に位置する最小横断面の範囲を備えた長手方向に
   沿って変化するビーム横断面を有することを特徴とする
   前記圧力センサ。 ２、撓みビームが内方範囲（４）及び縁範囲（５）から
   連続的に縮小している、請求項１記載の圧力センサ。 ３、撓みビーム（６）の横断面は横断面平面内に位置す
   る両ビーム寸法の変化によって特定される、請求項２記
   載の圧力センサ。 ４、膜（３）及び撓みビーム（６）は測定体（１）とし
   て一体的に形成されている、請求項１から３までのうち
   のいずれか一記載の圧力センサ。 ５、測定体（１）は円板状に形成されておりかつ撓みビ
   ーム（６）の十字状の機構は膜（３）と反対側の端面（
   ７）に形成されている、請求項４記載の圧力センサ。 ６、円筒状の凹部（８）が撓みビーム（６）及び膜（３
   ）の内方及び縁範囲を区画する、請求項５記載の圧力セ
   ンサ。 ７、測定体（１）の膜（３）と反対側の端面（７）は２
   つの相互に反対方向に向いて配設されている截頭円錐の
   縁範囲（５）と内方範囲（４）との間に位置するジャケ
   ット面（２０、２１）を有する、請求項１から６までの
   うちのいずれか一記載の圧力センサ。 ８、撓みビーム機構とは反対側の端面（９）が円筒状の
   凹部（１０）を有する、請求項１から７までのうちのい
   ずれか一記載の圧力センサ。 ９、円筒状の凹部（１０）の底面は底面の凹部を形成す
   る反対方向を向いて配設されている２つの截頭円錐を有
   する、請求項８記載の圧力センサ。 １０、膜厚さと撓みビーム高さとの比は１対２から１対
   １０の範囲にある、請求項１から９までのうちのいずれ
   か一記載の圧力センサ。 １１、膜厚さと撓みビーム高さとの比は略１対６である
   、請求項１０記載の圧力センサ。 １２、測定体（１）が円筒状の凹部（１０）を備えた端
   面（９）によって室（１１）の形成の下に圧力媒体ダク
   ト（１２）を有する圧力接続体（２）と接続している、
   請求項１から３までのうちのいずれか一記載の圧力セン
   サ。 １３、圧力接続体（２）の所属の端部分は円筒状の凹部
   （１０）に装着されかつ測定体（１）と圧力接続体（２
   ）の結合は測定面の範囲において凹部（１０）及び端部
   分とによって実施される、請求項１２記載の圧力センサ
   。 １４、圧力接続体（２）は測定体（１）に対する接続範
   囲に隣接して圧力媒体ダクト（１２）の近くにまで達す
   るリング溝（１５）を有する、請求項１２又は１３記載
   の圧力センサ。 １５、請求項１記載の圧力センサを校正基準として使用
   することを特徴とする校正基準による圧力センサの校正
   方法。