JPH04147026A - Pressure sensor and gas flow meter using it - Google Patents

Pressure sensor and gas flow meter using it

Info

Publication number
JPH04147026A
JPH04147026A JP2270987A JP27098790A JPH04147026A JP H04147026 A JPH04147026 A JP H04147026A JP 2270987 A JP2270987 A JP 2270987A JP 27098790 A JP27098790 A JP 27098790A JP H04147026 A JPH04147026 A JP H04147026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
piezoelectric element
piezoelectric
fluid
introduction path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2270987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomio Kato
加藤 臣男
Nobuko Nakano
中野 伸子
Toru Ito
徹 伊藤
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2270987A priority Critical patent/JPH04147026A/en
Publication of JPH04147026A publication Critical patent/JPH04147026A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable noise to be eliminated efficiently by allowing length and capacity of a fluid introduction path reaching first and second surfaces of each pressure element to be equal from each nozzle through each pressure buffer room. CONSTITUTION:Length and capacity between both surfaces and entrance nozzles 29 and 30 are equal for each of two piezoelectric elements since both pressure buffer rooms 47 and 48 have the same capacity and length and capacity of fluid pressure introduction paths 37 and 38 and 39 and 40 are equal. Then, both surfaces of two piezoelectric elements face in the same direction and faces in a same direction are provided so that they are of the same polarization polarity. Also, the polarization polarity of each piezoelectric element is connected to each opposite surface through the paths 37 and 40 and paths 38 and 39 from the nozzle 29 and the buffer room 47 and the nozzle 30 and the buffer room 48, electric charge of the same size is generated at two piezoelectric elements according to sound pressure to be propagated and is subjected to differential treatment, thus enabling noise due to sound pressure to be eliminated automatically.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微小な圧力変動まで検出でき、出力信号に対
する振動等によるノイズの比(以下SN比と称する。)
か高い、圧電素子を使用した、気体流量計に用いて最適
な圧力センサ、およびその圧力センサを用いた気体流量
計に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is capable of detecting even minute pressure fluctuations, and detects the ratio of noise caused by vibration, etc. to the output signal (hereinafter referred to as the SN ratio).
The present invention relates to a pressure sensor that uses a high-performance piezoelectric element and is optimal for use in a gas flowmeter, and a gas flowmeter that uses the pressure sensor.

[従来の技術] 圧力センサとしては従来からマノメータ、ブルドン管式
、静電容量式、差動トランス式あるいは半導体ダイヤプ
ラム式など種々のものが知られている。これらは一般的
に大きな圧力の検出に用いられており、大型で構造か複
雑であったり、高価なものか多い。また、検出対象の圧
力が大きなこともあり、通常、振動なとの外乱によるノ
イズに対して配慮されていない。そのため、微小な圧力
まて検出することが要求される用途には、使用できない
か、たとえ使用したとしてもノイズの割合か高くなって
高精度な検出か困難となる。
[Prior Art] Various types of pressure sensors have been known, such as a manometer, a Bourdon tube type, a capacitance type, a differential transformer type, and a semiconductor diaphragm type. These are generally used to detect large pressures, and are often large, complex, or expensive. Furthermore, since the pressure to be detected is large, noise caused by disturbances such as vibrations is not usually considered. Therefore, it cannot be used in applications that require the detection of very small pressures, or even if it is used, the noise ratio will be high, making it difficult to detect with high accuracy.

微小な圧力まで検出てきる程好ましい用途として、たと
えば圧力検出を介して流体の流量を検出するフルイブイ
ック流量計やカルマン渦流量計がある(たとえば特開昭
60−187814号公報特開昭57−54809号公
報)。また、これら流量計に用いて最適な、微小圧力変
動まで検出可能な圧力センサとして、膜状の圧電素子を
用いた圧力センサか知られている(たとえは特開昭57
−54809号公報)。上記フルイブイック流量計は、
特開昭60−187814号公報にも示されているよう
に、流量計素子部において、噴出ノズルから噴出された
流体の主流をコアンダ効果を利用して一対の隔壁に交互
に沿わせ、その流動変化の際に生じる圧力変動を圧力セ
ンサで検出し、流体の流量を該流量に応じた圧力変動の
周波数で検出するようにしたちのである。カルマン渦流
量計は、特開昭57−54809号公報にも示されてい
るように、流量計素子部内に設けられた渦発生体により
流通流体中にカルマン渦を断続的に発生させ、カルマン
渦か通過する際に生じる圧力変動を圧力センサて検出し
、流体の流量を該流量に応じたカルマン渦発生数で検出
するようにしたものである。
For example, there are fluid flowmeters and Karman vortex flowmeters that detect the flow rate of fluid through pressure detection as preferable applications that can detect even minute pressures (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-187814, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-54809). Publication No.). In addition, pressure sensors using film-like piezoelectric elements are known as pressure sensors that are optimal for use in these flowmeters and can detect even minute pressure fluctuations (for example, in JP-A-57
-54809). The above full-sized flowmeter is
As disclosed in JP-A-60-187814, in the flowmeter element part, the main stream of the fluid ejected from the ejection nozzle is made to alternately follow a pair of partition walls using the Coanda effect, and the flow is controlled. The pressure fluctuation that occurs during the change is detected by a pressure sensor, and the flow rate of the fluid is detected at the frequency of the pressure fluctuation that corresponds to the flow rate. As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 57-54809, the Karman vortex flowmeter intermittently generates Karman vortices in the circulating fluid using a vortex generator provided in the flowmeter element. A pressure sensor is used to detect the pressure fluctuation that occurs when the fluid passes through the fluid, and the flow rate of the fluid is detected by the Karman vortex generation number corresponding to the flow rate.

このような流量計に用いられる圧力センサとしては、高
感度、つまり微弱な圧力変化および広い周波数における
圧力変化まて検出てきる程望ましく、そのためには、振
動等の外乱に対する対策を施して、SN比を相当高くし
なければならない。
It is desirable for a pressure sensor used in such a flowmeter to have high sensitivity, that is, to be able to detect weak pressure changes and pressure changes over a wide range of frequencies. The ratio must be made quite high.

SN比を高くするために、とくに振動対策を施したもの
として、前述の特開昭57−54809号公報に開示さ
れた圧力センサが知られている。
In order to increase the signal-to-noise ratio, a pressure sensor disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-54809 is known as a pressure sensor that takes particular measures against vibration.

この圧力センサは、圧電素子として高分子圧電体を使用
し、圧力検出用とノイズ成分補正用とに分岐したレバー
の両側にそれぞれ圧電素子2枚をバイモルフ型のように
取付け、ノイズ成分補正用圧電素子は周囲をカバーして
圧力検出用圧電素子と雰囲気を分離したものである。ノ
イズ成分となる振動は、圧力検出用圧電素子とノイズ成
分補正用圧電素子の両方に加わるので、圧力検出用圧電
素子からの出力信号からノイズ成分補正用圧電素子によ
る信号を差し引けば、原理的には振動に起因するノイズ
か除去されることになる。
This pressure sensor uses a polymer piezoelectric material as a piezoelectric element, and two piezoelectric elements are attached like a bimorph type on each side of a lever that is branched into one for pressure detection and one for noise component correction. The element covers its surroundings and separates the pressure detection piezoelectric element from the atmosphere. The vibration that becomes the noise component is applied to both the piezoelectric element for pressure detection and the piezoelectric element for noise component correction, so in principle, if the signal from the piezoelectric element for noise component correction is subtracted from the output signal from the piezoelectric element for pressure detection, This will eliminate noise caused by vibration.

この方法は検出対象以外のノイズ成分を補正する差動型
といわれる最も一般的な方法である。
This method is the most common method called a differential type that corrects noise components other than those to be detected.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記圧力センサの構造においては、ノイ
ズ成分補正用と圧力検出用の圧電素子はそれぞれ構造や
雰囲気が異なるところに納められているため、両圧電素
子への振動や温度の伝わりかたがそれぞれ異なり、ノイ
ズ成分を正確にかつ十分に除去できないという問題かあ
る。とくに、ノイズ成分補正用圧電素子を隔離している
ため、流体の温度変動に関するノイズ、および絞り弁等
から流体全体に伝幡してくるノイズ成分は除去され難い
。また、機械的に弱い圧電素子か流体流路中に露出する
構造であるので、流体中の異物などが圧電素子に付着し
易いという問題、および製作、取り扱い、実施の過程で
圧電素子に損傷あるいは感度低下を招きやすいという問
題かある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the structure of the pressure sensor described above, the piezoelectric elements for noise component correction and pressure detection are housed in locations with different structures and atmospheres. The problem is that vibration and temperature are transmitted in different ways, making it impossible to remove noise components accurately and sufficiently. In particular, since the piezoelectric element for noise component correction is isolated, it is difficult to remove noise related to fluid temperature fluctuations and noise components propagated throughout the fluid from a throttle valve or the like. In addition, since the piezoelectric element is mechanically weak or has a structure that is exposed in the fluid flow path, foreign matter in the fluid can easily adhere to the piezoelectric element, and the piezoelectric element may be damaged or damaged during the manufacturing, handling, and implementation processes. The problem is that it tends to cause a decrease in sensitivity.

このような問題点に対し、先に本出願人により、2個の
圧電素子を並置し、2個の入口ノズルから同容積の流体
圧力導入経路を介して各圧電素子の各面にそれぞれ圧力
を伝播させ、該圧力を各圧電素子で逆相にて同時に検出
するようにした圧力センサおよびその圧力センサを用い
た気体流量計か提案されている(特願平1−89633
号)。
To address these problems, the applicant previously proposed a method in which two piezoelectric elements were placed side by side, and pressure was applied to each surface of each piezoelectric element from two inlet nozzles through fluid pressure introduction paths of the same volume. A pressure sensor in which the pressure is propagated and simultaneously detected in opposite phases by each piezoelectric element, and a gas flow meter using the pressure sensor have been proposed (Japanese Patent Application No. 1-89633).
issue).

この提案により、振動によるノイズは勿論のこと、温度
変動や流体全体に伝幡される雑ノイズ等のノイズを正確
に補正できてSN比か高い、かつ微弱な圧力変動まて検
出てきる高感度な、しかも構造が簡単で信頼性の高い圧
力センサ、およびその圧力センサを用いた高精度な気体
流量計か得られた。
With this proposal, it is possible to accurately correct not only noise caused by vibrations, but also noise such as temperature fluctuations and miscellaneous noise propagated throughout the fluid, resulting in a high signal-to-noise ratio and high sensitivity that can detect even minute pressure fluctuations. Moreover, we have obtained a pressure sensor with a simple structure and high reliability, and a highly accurate gas flow meter using the pressure sensor.

しかしさらに検討を進めた結果、上記のようなノイズ以
外にも、2個の入口ノズルから同時に伝播してぐる音圧
によるノイズのあることか判明した。さらに、流体の変
動圧力の周波数を圧力センサを用いて測定する場合、乱
流状態の流体が圧力センサの入口ノズルから入ると、そ
の圧力変動によるノイズによって、測定対象とする変動
圧力の周波数か不明瞭になることかある、という問題の
あることも判明した。
However, as a result of further investigation, it was found that in addition to the noise described above, there was also noise due to sound pressure propagating simultaneously from the two inlet nozzles. Furthermore, when measuring the frequency of fluctuating pressure of a fluid using a pressure sensor, if turbulent fluid enters from the inlet nozzle of the pressure sensor, noise caused by the pressure fluctuation may cause the frequency of the fluctuating pressure to be measured to vary. It was also found that there was a problem in that it sometimes became clearer.

本発明の目的は、先に提案した圧力センサにさらに改良
を加え、振動、温度変動、流体全体に伝播されるノイズ
に加え、音圧によるノイズも正確に補正し、さらに入口
ノズルにたとえ乱流状態の流体が導入されたとしても、
それによるノイズを効果的に消去可能な、SN比か極め
て高い、高感度で信頼性の高い圧力センサを提供するこ
とにある。
The purpose of the present invention is to further improve the previously proposed pressure sensor, to accurately compensate for vibrations, temperature fluctuations, and noise propagated throughout the fluid, as well as noise due to sound pressure. Even if a state fluid is introduced,
It is an object of the present invention to provide a highly sensitive and reliable pressure sensor with an extremely high signal-to-noise ratio, which can effectively eliminate noise caused by the noise.

また本発明の別の目的は、上記高性能圧力センサを用い
た高精度な気体流量計を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a highly accurate gas flowmeter using the above-mentioned high-performance pressure sensor.

[課題を解決するための手段] 上記目的に沿う本発明の圧力センサは、膜状圧電体の両
面に電極層を設けて構成されかつ平面状に張設された圧
電素子を2個有する圧力検出部と、両圧電素子の出力の
和を増幅する増幅器とを備え、前記2個の圧電素子は両
面がそれぞれ同一の方向に向きかつ同一方向の面がそれ
ぞれ同一の分極極性となるように配置され、前記圧力検
出部には流体の圧力を導入する2個の入口ノズルか設け
られ、各入口ノズルが同一容積の圧力緩衝室にそれぞれ
連通され、一方の圧力緩衝室が第1の流体圧力導入経路
を介して一方の圧電素子の第1の面に連通されるととも
に第4の流体圧力導入経路を介して前記一方の圧電素子
の第1の面とは分極極性が異なる他方の圧電素子の第2
の面に連通され、他方の圧力緩衝室が第2の流体圧力導
入経路を介して前記一方の圧電素子の第2の面に連通さ
れるとともに第3の流体圧力導入経路を介して前記他方
の圧電素子の第1の面に連通され、前記第1の流体圧力
導入経路と前記第2の流体圧力導入経路との長さおよび
容積か実質的に等しく、前記第3の流体圧力導入経路と
前記第4の流体圧力導入経路との長さおよび容積か実質
的に等しく構成されているものから成る。
[Means for Solving the Problems] The pressure sensor of the present invention that meets the above object is a pressure sensor that is configured by providing electrode layers on both sides of a membrane piezoelectric material and has two piezoelectric elements stretched in a planar manner. and an amplifier for amplifying the sum of the outputs of both piezoelectric elements, and the two piezoelectric elements are arranged so that both surfaces face in the same direction and the faces in the same direction have the same polarization. , the pressure detection section is provided with two inlet nozzles for introducing fluid pressure, each inlet nozzle is communicated with a pressure buffer chamber having the same volume, and one pressure buffer chamber is connected to a first fluid pressure introduction path. The second surface of the other piezoelectric element, which has a polarization different from that of the first surface of the one piezoelectric element, is connected to the first surface of the one piezoelectric element through the fourth fluid pressure introduction path.
The other pressure buffer chamber is communicated with the second surface of the one piezoelectric element through a second fluid pressure introduction path, and the other pressure buffer chamber is communicated with the second surface of the one piezoelectric element through a third fluid pressure introduction path. The first fluid pressure introduction path and the second fluid pressure introduction path are substantially equal in length and volume, and the third fluid pressure introduction path and the second fluid pressure introduction path are connected to the first surface of the piezoelectric element. The length and volume are substantially equal to those of the fourth fluid pressure introduction path.

この圧力センサは、フルイブイック流量計やカルマン渦
流量計からなる気体流量計に用いて最適な圧力センサで
あり、圧力センサの上記2個の入口ノズルが、2本の導
圧用チューブ等を介して、流通される流体の流量に応じ
た圧力変動を発生する流量計素子部に接続される。接続
においては、2本の導圧用チューブの長さが等しくなる
ようにすることか好ましい。
This pressure sensor is an optimal pressure sensor for use in gas flowmeters such as full-volume flowmeters and Karman vortex flowmeters, and the two inlet nozzles of the pressure sensor are It is connected to a flow meter element that generates pressure fluctuations in accordance with the flow rate of fluid flowing. In connection, it is preferable that the lengths of the two pressure guiding tubes be equal.

この発明において、圧電素子に使用する圧電体は、ジル
コンチタン酸鉛(PZT)に代表されるセラミック圧電
体、高分子圧電体、あるいは高分子にPZT粉末を混入
した複合圧電体等から成る。
In this invention, the piezoelectric body used in the piezoelectric element is made of a ceramic piezoelectric body represented by lead zirconate titanate (PZT), a polymer piezoelectric body, or a composite piezoelectric body in which PZT powder is mixed into a polymer.

高分子圧電体は、たとえば、フ、y化ビニリデンと3フ
ツ化エチレンの共重合体から構成される。その膜厚は、
感度、強度、取扱いの容易性の点から10〜100μm
の範囲から選ぶのか好ましい。膜厚は周知の製膜技術に
より、容易にかつ高精度に制御可能である。
The polymeric piezoelectric material is composed of, for example, a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride. The film thickness is
10 to 100 μm from the viewpoint of sensitivity, strength, and ease of handling
It is preferable to choose from the range of . The film thickness can be easily and precisely controlled using well-known film forming techniques.

圧電体の両面に設けられる電極層は、アルミニウム、銅
、金、ニッケル、パラジウム等の材質から構成され、蒸
着、スパッタリング、メツキ等のメタライジング手法に
より圧電体の面に形成される。
The electrode layers provided on both sides of the piezoelectric body are made of a material such as aluminum, copper, gold, nickel, or palladium, and are formed on the surfaces of the piezoelectric body by a metallizing method such as vapor deposition, sputtering, or plating.

各流体圧力導入経路は、導入されて、くる流体が直接的
に圧電素子面に当たらないよう、曲折構造あるいは絞り
介在構造とすることか望ましい。圧力緩衝室の容積は、
その圧力緩衝室に連なる流体圧力導入経路の容積よりも
大きいほうが好ましい。
It is desirable that each fluid pressure introduction path has a bent structure or a constricted structure so that the introduced fluid does not directly hit the piezoelectric element surface. The volume of the pressure buffer chamber is
It is preferable that the volume is larger than the volume of the fluid pressure introduction path connected to the pressure buffer chamber.

圧電素子の分極極性は、圧電体製造過程において付与さ
れるが、この付与には周知の方法が適用できる。圧電素
子は、両面がそれぞれ同一の方向に向くように圧力検出
部内に配置されるが、並列的な配置、直列的な配置のい
ずれてもよい。
The polarization of the piezoelectric element is imparted during the process of manufacturing the piezoelectric body, and a well-known method can be applied to this imparting. The piezoelectric elements are arranged within the pressure detection section so that both surfaces face in the same direction, but they may be arranged in parallel or in series.

[作   用] 上記のような圧力センサにおいては、ある圧ヲ取出口か
ら取出された流体の圧力が、一方の入[ノズル、一方の
圧力緩衝室、第1の流体圧力導)経路、第4の流体圧力
導入経路を介して、一方Q圧電素子の第1の面および他
方の圧電素子の第2の面に同時に導入され、別の圧力取
出口から取8された同じ流体の圧力が、他方の入口ノズ
ル、仕方の圧力緩衝室、第2の流体圧力導入経路、第3
の流体圧力導入経路を介して一方の圧電素子の譚2の面
および他方の圧電素子の第1の面に同時に導入され、両
面間の差圧により生じる各圧電素9の変形によって圧電
体に自発分極か生じ、それ(:よって生じる圧電体両面
間の電位差か電極層を力して出力される。両圧電素子は
両者出力の和かメカされるように増幅器に接続され、増
幅器では、ノイズ成分か差し引かれた検出出力分が増幅
さねて出力される。
[Function] In the pressure sensor as described above, the pressure of a fluid taken out from a certain pressure outlet is transmitted to one of the inlet (nozzle, one pressure buffer chamber, first fluid pressure guide) path, the fourth The pressure of the same fluid is simultaneously introduced into the first surface of one piezoelectric element Q and the second surface of the other piezoelectric element through the fluid pressure introduction path of an inlet nozzle, a pressure buffer chamber, a second fluid pressure introduction path, a third
The fluid pressure is simultaneously introduced into the second surface of one piezoelectric element and the first surface of the other piezoelectric element through the fluid pressure introduction path, and spontaneous force is applied to the piezoelectric body due to the deformation of each piezoelectric element 9 caused by the differential pressure between the two surfaces. Polarization is generated, and the resulting potential difference between the two sides of the piezoelectric element is output by applying force to the electrode layer. Both piezoelectric elements are connected to an amplifier so that the sum of both outputs is calculated. The subtracted detection output is output without being amplified.

この圧力センサにおける検出においては、ノイズ成分の
除去に関して、(イ)圧電素子の両側に同時に流体圧力
を導き、その差圧を検出する構造であること、6口)実
質的に同一構造で同一雰囲気中に2個の圧電素子を並設
したこと、とくに第1の流体圧力導入経路と第2の流体
圧力導入経路の長さ、容積、および第3の流体圧力導入
経路と第4の流体圧力導入経路の長さ、容積をそれぞれ
等しくしたこと、(ハ)各圧電素子へと連なる上記流体
圧力導入経路と各入口ノズルとの間に、それぞれ、同一
容積の圧力緩衝室を設けたこと、により極めて正確にあ
らゆる種類のノイズ成分か除去される。
In the detection of this pressure sensor, regarding the removal of noise components, (a) it has a structure that simultaneously introduces fluid pressure to both sides of the piezoelectric element and detects the differential pressure, and (6) it has a substantially the same structure and the same atmosphere. In particular, the length and volume of the first fluid pressure introduction path and the second fluid pressure introduction path, as well as the third fluid pressure introduction path and the fourth fluid pressure introduction path, This is achieved by making the lengths and volumes of the paths the same, and (c) by providing pressure buffer chambers with the same volume between the fluid pressure introduction path leading to each piezoelectric element and each inlet nozzle. All kinds of noise components are precisely removed.

まず、−個の圧電素子の両面に流体圧を同時に導くので
、同一の測定対象流体に対して2個の入口ノズルをそれ
ぞれ異なる測定位置へと接続することより、流体全体の
圧力変動(ノイズ成分)については圧電素子両面に同時
に導きつつ一方の経路からはその測定位置に対応する局
部的な圧力変動を導くことかてきる。流体全体の圧力変
動は2個の圧電素子の両面に同時に伝達されるので、こ
の変動成分によって2個の圧電素子が同一の変形をして
圧電素子自身で流体全体の圧力変動による電位差か消去
され、両面間の差圧成分に対応した電位差および差圧発
生回数に対応した周波数の信号か8カされる。また、流
体全体の温度変動に対しても同様であり、各圧電素子の
両面に同時に温度変動か伝達されるので、この変動成分
によって2個の圧電素子は同一の変形をして圧電素子自
身で温度変動によるノイズ成分は自動的に消去される。
First, since fluid pressure is simultaneously introduced to both sides of the - piezoelectric elements, by connecting two inlet nozzles to different measurement positions for the same fluid to be measured, pressure fluctuations (noise components) of the entire fluid can be reduced. ), it is possible to simultaneously guide pressure to both sides of the piezoelectric element and to guide local pressure fluctuations corresponding to the measurement position from one path. Since the pressure fluctuations of the entire fluid are simultaneously transmitted to both sides of the two piezoelectric elements, the two piezoelectric elements deform in the same manner due to this fluctuation component, and the potential difference due to the pressure fluctuation of the entire fluid is canceled by the piezoelectric elements themselves. , a potential difference corresponding to the differential pressure component between the two surfaces and a signal having a frequency corresponding to the number of times the differential pressure occurs are generated. The same applies to temperature fluctuations in the entire fluid; temperature fluctuations are simultaneously transmitted to both sides of each piezoelectric element, so the two piezoelectric elements undergo the same deformation due to this fluctuation component, causing the piezoelectric elements themselves to undergo the same deformation. Noise components due to temperature fluctuations are automatically eliminated.

したかって、この圧力センサをフルイデイクス流量計や
カルマン渦流量計の流量計素子部に接続することにより
、ノイズとなり得る流体全体の変動成分を自動的に消去
しつつ、流体振動による圧力変動成分あるいはカルマン
渦にょる圧力変動成分のみを高精度で検出できるように
なる。
Therefore, by connecting this pressure sensor to the flowmeter element of a fluidics flowmeter or Karman vortex flowmeter, it is possible to automatically eliminate fluctuation components of the entire fluid that can cause noise, while eliminating pressure fluctuation components due to fluid vibration or Karman vortex flowmeters. Only the pressure fluctuation component caused by the vortex can be detected with high precision.

そして、分極極性が同一方向となるように配設されたそ
れぞれの圧電素子の、互に異なる分極極性の面に同一経
路からの圧力が導入されるので、両圧電素子の変形方向
は逆相となり、両者の和として出力することにより、上
記流体全体の変動に起因するノイズ成分か除去された出
力信号か、圧電素子1枚の場合に比へ2倍も高い感度で
得られることになる。
Then, pressure is introduced from the same path to the surfaces of the piezoelectric elements with different polarization polarities, which are arranged so that the polarization polarities are in the same direction, so that the deformation directions of both piezoelectric elements are in opposite phases. By outputting the sum of the two, it is possible to obtain an output signal that has been removed from noise components caused by fluctuations in the entire fluid, with a sensitivity twice as high as in the case of a single piezoelectric element.

また、圧力センサや流量計全体の振動に起因するノイズ
成分は、2個の圧電素子並設構造により略完全に除去さ
れる。2個の圧電素子は同一方向に向けて配置されてい
るので両圧電素子か同時に同し条件で振動する。
Further, noise components caused by vibrations of the pressure sensor and the flow meter as a whole are almost completely removed by the structure in which two piezoelectric elements are arranged side by side. Since the two piezoelectric elements are arranged facing the same direction, both piezoelectric elements vibrate at the same time and under the same conditions.

上述の如く、両圧電素子は測定対象圧力を互に逆相て同
時に検出するか、両圧電素子に振動か加わった場合、そ
の振動によって、一方の圧電素子に上記検出圧力を減す
る方向の変形力か加わったたとすると、他方の圧電素子
には必ず同じ大きさで検出圧力を増加させる方向の変形
力か働く。圧力検出部からの出力としては、両圧電素子
の逆相の検出出力の和としてとり出されるのて、結局上
記振動に伴うノイズ成分は自動的に消去されることにな
り、測定対象圧力のみか、前述の如く2倍の感度で検出
される。
As mentioned above, if both piezoelectric elements simultaneously detect the pressure to be measured with opposite phases to each other, or if vibration is applied to both piezoelectric elements, the vibration causes one piezoelectric element to deform in a direction that reduces the detected pressure. When a force is applied, a deforming force of the same magnitude and in the direction of increasing the detected pressure is always applied to the other piezoelectric element. The output from the pressure detection section is taken as the sum of the detection outputs of opposite phases of both piezoelectric elements, so the noise component accompanying the vibration is automatically eliminated, and only the pressure to be measured is detected. , as described above, is detected with twice the sensitivity.

さらに、2個の入口ノズルから同時に伝播してくる音圧
は、圧力検出に際しノイズとなり得るか、本発明による
圧力センサては、この音圧によるノイズも自動的に消去
される。
Furthermore, the sound pressure propagating simultaneously from the two inlet nozzles may become noise during pressure detection, but the pressure sensor according to the present invention automatically eliminates this noise due to sound pressure.

この音圧によるノイズについて、まず1個の圧電素子に
ついて説明すると、2個の人口ノズルから同時に伝搬し
てくる音圧は、変動圧力を差圧として検出する本発明に
とってはいわゆるノイズとなり得る。つまり、2個の入
口ノズルから圧電素子の表裏各々の面に達する音の位相
かずれると、圧電素子の表裏に差圧か発生し、同相音圧
によるノイズとなる。従って、1個の圧電素子に対して
、2個の入口ノズルから圧電素子までの経路の長さおよ
び容積を等しくすることにより、圧電素子の両面に達す
る音の位相を一致させることができる。
Regarding noise caused by this sound pressure, firstly, one piezoelectric element will be explained. Sound pressure propagating simultaneously from two artificial nozzles can be so-called noise for the present invention, which detects fluctuating pressure as a differential pressure. In other words, when the phases of the sounds reaching the front and back surfaces of the piezoelectric element from the two inlet nozzles are shifted, a pressure difference is generated between the front and back sides of the piezoelectric element, resulting in noise due to the in-phase sound pressure. Therefore, by making equal the length and volume of the paths from the two inlet nozzles to the piezoelectric element for one piezoelectric element, it is possible to match the phases of sound reaching both sides of the piezoelectric element.

しかし音の位相か一致しても、同相音圧による圧電素子
の厚み方向の伸縮変化かあるので、圧電素子には電荷か
発生する。これも同相音圧によるノイズとなる。
However, even if the phases of the sounds match, an electric charge is generated in the piezoelectric element because the piezoelectric element expands and contracts in the thickness direction due to the in-phase sound pressure. This also results in noise due to in-phase sound pressure.

本発明では、両圧力緩衝室の容積が等しく、第1、第2
の流体圧力導入経路の長さ、容積が等しく、かつ第3、
第4の流体圧力導入経路の長さ、容積が等しいので、2
個の圧電素子それぞれについて、その両面と各入口ノズ
ルとの間の長さ、容積が等しいことになる。そして、2
個の圧電素子は両面がそれぞれ同一の方向に向きかつ同
一方向の面がそれぞれ同一の分極極性となるように配置
され、かつ、一方の入口ノズル、一方の圧力緩衝室から
は第1、第4の流体圧力導入経路を介して各圧電素子の
分極極性か互いに逆の面に連通され、他方の入口ノズル
、他方の圧力緩衝室からは第2、第3の流体圧力導入経
路を介して各圧電素子の分極極性が互いに逆の面に連通
されているので、伝播されてくる音圧によって2個の圧
電素子には同じ大きさの電荷が発生し、これか差動的処
理されて、音圧によるノイズが自動的に除去される。
In the present invention, the volumes of both pressure buffer chambers are equal, and the first and second pressure buffer chambers have the same volume.
The length and volume of the fluid pressure introduction paths are equal, and the third,
Since the length and volume of the fourth fluid pressure introduction path are equal, 2
For each piezoelectric element, the length and volume between its both sides and each inlet nozzle are equal. And 2
The piezoelectric elements are arranged so that both surfaces face the same direction and the faces in the same direction have the same polarization, and from one inlet nozzle and one pressure buffer chamber, the first and fourth piezoelectric elements The polarization polarity of each piezoelectric element is communicated with the opposite sides of each piezoelectric element through a fluid pressure introduction path, and each piezoelectric Since the polarization polarities of the elements are communicated with opposite surfaces, the propagating sound pressure generates charges of the same size in the two piezoelectric elements, which are processed differentially to reduce the sound pressure. noise is automatically removed.

さらに本発明においては、各入口ノズルから導入された
圧力は、それぞれ同一容積の圧力緩衝室に導入されるの
で、たとえ導入流体が乱流状態にあったとしても、圧力
緩衝室かバッファとなって乱流に伴うノイズか緩和され
る。その結果、各圧力緩衝室から各流体圧力導入経路を
介して各圧電素子へと伝播される段階では、実質的に、
上記乱流状態に伴うノイズか効果的に消去され、測定対
象となる圧力(圧力変動)のみが効率よく圧電素子に伝
達される。したかって、流体の測定対象位置か乱流状態
にあっても、高精度な検出が可能となる。
Furthermore, in the present invention, the pressure introduced from each inlet nozzle is introduced into the pressure buffer chambers with the same volume, so even if the introduced fluid is in a turbulent flow state, the pressure introduced from each inlet nozzle becomes a buffer. Noise associated with turbulence is reduced. As a result, in the stage where the pressure is propagated from each pressure buffer chamber to each piezoelectric element via each fluid pressure introduction path, substantially;
Noise accompanying the turbulent flow state is effectively eliminated, and only the pressure (pressure fluctuation) to be measured is efficiently transmitted to the piezoelectric element. Therefore, even if the fluid measurement target position is in a turbulent flow state, highly accurate detection is possible.

[実 施 例] 以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。
[Example] Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図ないし第3図は、本発明の一実施例に係る圧力セ
ンサ、第4図は圧電素子の構成を示しており、第5図は
上記圧力センサをフルイブイック流量計に使用した場合
、第6図はカルマン渦流量計に使用した場合の例をそれ
ぞれ示している。
1 to 3 show a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 shows the configuration of a piezoelectric element, and FIG. 5 shows a configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. Figure 6 shows an example of use in a Karman vortex flow meter.

第1図において、1は本発明に係る圧力センサ全体を示
しており、該圧力センサ1は、2個の圧電素子2.3を
育する圧カ検呂部4と、両圧電素子の出力の和を増幅し
て出力する増幅器5とがら成っている。2個の圧電素子
2.3は、平面状にかつ変形可能に張設されている。圧
電素子2.3は、第4図に拡大して示すように、圧電材
料からなる膜状の圧電体6.7の両面に、耐腐食性の良
いアルミニウム、銅、金、ニッケル、パラジウム等の金
属からなる電極層8.9および10.11を蒸着、スパ
ッタリング、メツキ等により形成して構成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 designates the entire pressure sensor according to the present invention, and the pressure sensor 1 includes a pressure control section 4 for growing two piezoelectric elements 2.3, and a pressure control section 4 for growing two piezoelectric elements 2. It consists of an amplifier 5 which amplifies and outputs the sum. The two piezoelectric elements 2.3 are stretched in a planar and deformable manner. As shown in an enlarged view in FIG. 4, the piezoelectric element 2.3 has a film-like piezoelectric body 6.7 made of a piezoelectric material coated with aluminum, copper, gold, nickel, palladium, etc., which has good corrosion resistance, on both sides. Electrode layers 8.9 and 10.11 made of metal are formed by vapor deposition, sputtering, plating, or the like.

この2個の圧電素子2.3の平面形状は、本実施例では
円形とされているが、これに限定されない。圧電体6.
7の材質は、前述の如く種々の圧電材料か適用可能であ
るか、本実施例では、フッ化ビニリデンと3フツ化エチ
レンの共重合体からなる高分子圧電材料を使用した。高
分子圧電膜の厚さは、感度、強度、取扱い易さの点から
、気体圧力センサとしては10〜100μmが適当て、
本実施例では15μmとした。ただし本発明に係る圧力
センサは、勿論液体用のものも含み、測定対象液体に応
して高分子圧電膜の厚さ、後述の電極部等の構造を適宜
選択すればよい。また、図示は省略するが、測定対象流
体、圧力変動の大きさによっては、薄い金属又はゴム製
ダイヤフラムに高分子圧電膜を張り付け、全体か補強さ
れた高分子圧電膜として扱うことも可能である。
Although the planar shape of these two piezoelectric elements 2.3 is circular in this embodiment, it is not limited to this. Piezoelectric body6.
As described above, various piezoelectric materials may be used as the material of 7, but in this example, a polymeric piezoelectric material made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride was used. The appropriate thickness of the polymer piezoelectric film is 10 to 100 μm for a gas pressure sensor in terms of sensitivity, strength, and ease of handling.
In this example, the thickness was set to 15 μm. However, the pressure sensor according to the present invention includes, of course, one for use with liquids, and the thickness of the polymer piezoelectric film and the structure of the electrode section, etc., which will be described later, may be appropriately selected depending on the liquid to be measured. Although not shown, depending on the fluid to be measured and the magnitude of pressure fluctuation, it is also possible to attach a polymer piezoelectric film to a thin metal or rubber diaphragm and treat it as a reinforced polymer piezoelectric film. .

圧電素子2.3の周縁部は、両側から、電極層8.9お
よび10.11を介してホルダI2、I3および14、
I5によって挾持されている。各ホルダに保持された圧
電素子2.3は、両面がそれぞれ同一の方向に向くよう
に並設されており、かつ同一方向の面がそれぞれ同一の
分極極性になるように配置されている。ホルダ12.1
3.14.15は、その全体又は表面かたとえば真ちゅ
う等の導電体で構成され、各電極層8.9、l0111
にそれぞれ電気的に接続されて各圧電素子の出力端子と
して機能する。
The periphery of the piezoelectric element 2.3 is connected from both sides to the holders I2, I3 and 14 via the electrode layers 8.9 and 10.11.
It is held by I5. The piezoelectric elements 2.3 held by each holder are arranged in parallel so that both surfaces face in the same direction, and are arranged so that the faces in the same direction have the same polarization. Holder 12.1
3.14.15 is composed entirely or on its surface of a conductive material such as brass, and each electrode layer 8.9, l0111
The piezoelectric elements are electrically connected to each other and function as output terminals of each piezoelectric element.

ホルダ12と13.14と15間は、圧電体6.7によ
って絶縁されている。
The holders 12 and 13 and 14 and 15 are insulated by piezoelectric bodies 6.7.

ホルダ12.13.14.15は、SN比向上のため実
質的に同一形状に形成されており、圧電素子2.3の両
面側に、圧力室I6、I7.18.19を形成している
。各ホルダ12.13.14、】5は中央部に絞り20
.21、22.23を有しており、その絞りを介して圧
力室16.17.18.19はそれぞれ対応する前室2
4.25.26.27に連通している。
The holders 12.13.14.15 are formed in substantially the same shape to improve the signal-to-noise ratio, and pressure chambers I6, I7, 18.19 are formed on both sides of the piezoelectric element 2.3. . Each holder 12.13.14, ]5 has an aperture 20 in the center.
.. 21, 22, 23, and the pressure chambers 16, 17, 18, 19 are connected to the corresponding front chambers 2 through the throttles.
4.25.26.27.

圧力検出部4は、ホルダ12.13および■4.15を
収納、保持する基板28、ボデー32、流体の圧力を導
入する2個の入口ノズル29.30力\形成された蓋3
1て囲まれている。基板28と蓋30よ接着剤で内部か
らの漏れかないように接合されてし)る。基板28、蓋
31は絶縁性か良く、機械的強度力飄高psエポキシ樹
脂やポリアセタール樹脂等のエンジニアIJンク゛プラ
スチックで構成されればよく、本実施例で1まフェノー
ル樹脂で構成されている。
The pressure detection unit 4 includes a substrate 28 for housing and holding the holders 12.13 and 4.15, a body 32, two inlet nozzles 29.30 for introducing fluid pressure, and a lid 3 formed
1 is surrounded. The substrate 28 and the lid 30 are bonded with adhesive to prevent leakage from the inside. The substrate 28 and the lid 31 may be made of an engineered plastic such as an epoxy resin or a polyacetal resin, which has good insulation properties and has a high mechanical strength, and in this embodiment, they are made of a phenol resin.

各入口ノズル29.30は、それぞれ、同一容積の圧力
緩衝室47.48に連通されて(Aる。そして、方の圧
力緩衝室47は、連通路33、前室24、絞り20、圧
力室16を介して圧電素子2の第1の面(二連通すると
ともに、連通路36、前室27、絞り23、圧力室19
を介して他方の圧電素子3の分極極性の異なる面(第2
の面)に連通している。しtこ力1つてこれら連通路3
3から圧力室16までの経路は、本発明でいう第1の流
体圧力導入経路37を構成しており、連通路36から圧
力室19まての経路は第4の流体圧力導入経路40を構
成している。他方の圧力緩衝室48は、連通路35、前
室26、絞り22、圧力室I8を介して圧電素子3の他
面(第1の面)に連通ずるとともに、連通路34、前室
25、絞り21、圧力室17を介して圧電素子2の他面
(第2の面)に連通している。したかって、これら連通
路35から圧力室18までの経路は、第3の流体圧力導
入経路39を構成しており、連通路34から圧力室17
まての経路は、第2の流体圧力導入経路38を構成して
いる。
Each inlet nozzle 29, 30 is connected to a pressure buffer chamber 47, 48 having the same volume (A), and one pressure buffer chamber 47 has a communication passage 33, an antechamber 24, an aperture 20, a pressure chamber The first surface of the piezoelectric element 2 (the two communicate with each other via the
The surface of the other piezoelectric element 3 having a different polarization polarity (second
). One strain force connects these communication passages 3
The path from the communication path 36 to the pressure chamber 16 constitutes a first fluid pressure introduction path 37 in the present invention, and the path from the communication path 36 to the pressure chamber 19 constitutes a fourth fluid pressure introduction path 40. are doing. The other pressure buffer chamber 48 communicates with the other surface (first surface) of the piezoelectric element 3 via the communication path 35, the front chamber 26, the throttle 22, and the pressure chamber I8, and also communicates with the other surface (first surface) of the piezoelectric element 3 through the communication path 35, the front chamber 26, the throttle 22, and the pressure chamber I8. It communicates with the other surface (second surface) of the piezoelectric element 2 via the aperture 21 and the pressure chamber 17 . Therefore, the path from the communication path 35 to the pressure chamber 18 constitutes the third fluid pressure introduction path 39, and the path from the communication path 34 to the pressure chamber 17
The mace path constitutes a second fluid pressure introduction path 38.

そして、第1の流体圧力導入経路37と第2の流体圧力
導入経路38とは、長さおよび容積が等しくなるように
、第3の流体圧力導入経路39と第4の流体圧力導入経
路40とは、長さおよび容積か等しくなるように構成さ
れている。特に本実施例では、第1の流体圧力導入経路
37、第2の流体圧力導入経路38、第3の流体圧力導
入経路39および第4の流体圧力導入経路40の長さお
よび容積が全て等しく構成されている。さらに本実施例
では、2個の圧電素子2.3に対して、各入口ノズル2
9.30、各圧力緩衝室47.48および流体圧力導入
経路37.39、流体圧力導入経路38.40の配置と
、圧力検出部の内部構造か、同形対称に構成されている
The first fluid pressure introduction path 37 and the second fluid pressure introduction path 38 are arranged in such a way that the third fluid pressure introduction path 39 and the fourth fluid pressure introduction path 40 are equal in length and volume. are constructed such that their lengths and volumes are equal. In particular, in this embodiment, the first fluid pressure introduction path 37, the second fluid pressure introduction path 38, the third fluid pressure introduction path 39, and the fourth fluid pressure introduction path 40 are all configured to have the same length and volume. has been done. Furthermore, in this embodiment, for the two piezoelectric elements 2.3, each inlet nozzle 2.
9.30, the arrangement of each pressure buffer chamber 47.48, fluid pressure introduction path 37.39, and fluid pressure introduction path 38.40, and the internal structure of the pressure detection section are configured to be identically symmetrical.

第1図の装置においては、基板28に小さな孔を開けて
各リード線41.42.43か通され、リード線41は
半田付は等によりホルダ13に一端か接線され増幅器5
に接続されている。リート線42は、ホルダ12とホル
ダ14とを接続している。リート線43は、一端かホル
ダ15に接続され、他端か増幅器5に接続されている。
In the device shown in FIG. 1, a small hole is made in the substrate 28 and each lead wire 41, 42, 43 is passed through it, and the lead wire 41 is connected to the holder 13 at one end by soldering or the like and connected to the amplifier 5.
It is connected to the. The Riet wire 42 connects the holder 12 and the holder 14. The Leet wire 43 is connected to the holder 15 at one end and to the amplifier 5 at the other end.

44は増幅器5からの出力用の端子を示している。44 indicates a terminal for output from the amplifier 5.

この圧力検出部4と増幅器5とは、それらか商用電源か
らの電磁誘導ノイズを受けないように電気的良導体であ
る金属などからなるシールドケス45に収納されている
。また、配線材や電子部品か働くことにより発生するノ
イズを防ぐためにエポキシ系の充填材46でケース45
とそれらを固定し、内部に余分な隙間かないようにして
圧力センサlか構成されている。なおノイズ除去の観へ
から出力端子44はシールド線を使用する方か好ましい
The pressure detecting section 4 and the amplifier 5 are housed in a shielding case 45 made of metal or the like, which is a good electrical conductor, so as not to receive electromagnetic induction noise from a commercial power source. In addition, the case 45 is filled with an epoxy filler 46 to prevent noise generated by the working of wiring materials and electronic components.
The pressure sensor l is constructed by fixing them and leaving no extra gaps inside. From the viewpoint of noise removal, it is preferable to use a shielded wire for the output terminal 44.

上記のように構成された圧力センサ1の作用を、該圧力
センサlをフルイブイック気体流量計に用いた場合の構
成および作用とともに以下に説明する。
The operation of the pressure sensor 1 configured as described above will be explained below along with the configuration and operation when the pressure sensor 1 is used in a full-volume gas flow meter.

第5図は、圧力センサlをフルイブイック流量計に適用
した場合の構成を示しており、図中50かフルイブイッ
ク流量計における流量計素子部を示している。流量計素
子部50を、矢印の方向に測定対象気体か流通される。
FIG. 5 shows a configuration in which the pressure sensor 1 is applied to a full-width flowmeter, and 50 in the figure shows the flowmeter element portion of the full-wave flowmeter. The gas to be measured is passed through the flowmeter element section 50 in the direction of the arrow.

51は流路縮小部で、その先端の噴出ノズル52から流
速の増大された噴流か噴出される。噴流の主流は、コア
ンダ効果により、流路拡大部53を構成する一対の隔壁
54.55のいずれか一方の壁面に沿って流れるか、該
壁面流は方向転換されて制御ノズル56(又は57)か
ら上記噴出ノズル52からの噴流に直交するように指向
され、噴出ノズル52からの噴流かもう一方の隔壁に沿
って流れるよう力か作用する。これかくり返されるため
気体は隔壁54.55に対し交互に沿うように流れ、こ
の流動変化に対応して流量計素子部5o内に圧力変動が
生しる。上記流動変化の周波数は気体流量に比例してい
るので、圧力変動の周波数を検出することにより流量を
測定できる。なお、図における58は、噴流をいずれか
一方の隔壁に効率よくふり向けるためのターゲットであ
る。
Reference numeral 51 denotes a flow path reduction section, from which a jet stream with an increased flow velocity is ejected from an ejection nozzle 52 at its tip. Due to the Coanda effect, the main stream of the jet flows along one of the wall surfaces of the pair of partition walls 54 and 55 constituting the enlarged flow path section 53, or the direction of the wall flow is changed and flows through the control nozzle 56 (or 57). is directed perpendicularly to the jet from the jet nozzle 52, and a force acts so that the jet from the jet nozzle 52 flows along the other partition wall. Since this is repeated, the gas flows alternately along the partition walls 54 and 55, and pressure fluctuations occur within the flow meter element 5o in response to this flow change. Since the frequency of the above-mentioned flow change is proportional to the gas flow rate, the flow rate can be measured by detecting the frequency of pressure fluctuation. Note that 58 in the figure is a target for efficiently directing the jet toward one of the partition walls.

上記のような流量計素子部50内に、内圧取出口59.
60か設けられ、内圧取出口59.60が長さの等しい
導圧用チューブ61.62を介して圧力センサ1の入口
ノズル29.30にそれぞれ接続される。
In the flowmeter element section 50 as described above, an internal pressure outlet 59.
60 are provided, and the internal pressure outlets 59 and 60 are respectively connected to the inlet nozzles 29 and 30 of the pressure sensor 1 via pressure guiding tubes 61 and 62 of equal length.

流量計素子部50の内部で流れか内圧取出口59側に切
替ったとき、内圧取出口59近傍の流体圧力は内圧取出
口60近傍よりも高くなり、逆に流れが内圧取出口60
側に切替ると、内圧取出口60近傍の流体圧力の方か高
くなる。この内圧取出口59における圧力(Pl)か、
導圧用チューブ61.入口ノズル29、圧力緩衝室47
、第1の流体圧力導入経路37および第4の流体圧力導
入経路40を介して、圧電素子2の第1の面と圧電素子
3の第2の面に導入され、内圧取出口60における圧力
(P2)が、導圧用チューブ62、入口ノズル30、圧
力緩衝室48、第2の流体圧力導入経路38および第3
の流体圧力導入経路39を介して圧電素子2の他面(第
2の面)と圧電素子3の他面 (第1の面)に導入され
る。両圧電素子2.3にはPlとP2の圧力か交互に加
わり、その圧力変動による圧電素子の変形によって圧電
体に自発分極か生じ、それによって圧電体自身の両面に
電位差か生しる。両圧電素子2.3の出力の和か増幅器
5に送られ、増幅されて出力端子44から圧力変動検出
信号として取り出される。
When the flow is switched to the internal pressure outlet 59 inside the flowmeter element section 50, the fluid pressure near the internal pressure outlet 59 becomes higher than that near the internal pressure outlet 60, and conversely, the flow changes to the internal pressure outlet 60.
When switching to the side, the fluid pressure near the internal pressure outlet 60 becomes higher. The pressure (Pl) at this internal pressure outlet 59,
Pressure guiding tube 61. Inlet nozzle 29, pressure buffer chamber 47
, is introduced into the first surface of the piezoelectric element 2 and the second surface of the piezoelectric element 3 via the first fluid pressure introduction path 37 and the fourth fluid pressure introduction path 40, and the pressure at the internal pressure outlet 60 ( P2) is the pressure guiding tube 62, the inlet nozzle 30, the pressure buffer chamber 48, the second fluid pressure introduction path 38, and the third
The fluid pressure is introduced into the other surface (second surface) of the piezoelectric element 2 and the other surface (first surface) of the piezoelectric element 3 through the fluid pressure introduction path 39 . The pressures Pl and P2 are applied alternately to both piezoelectric elements 2.3, and the piezoelectric elements are deformed by the pressure fluctuations, causing spontaneous polarization in the piezoelectric body, thereby creating a potential difference between both sides of the piezoelectric body itself. The sum of the outputs of both piezoelectric elements 2.3 is sent to the amplifier 5, where it is amplified and taken out from the output terminal 44 as a pressure fluctuation detection signal.

上記検出においては、圧電素子の両面に同時に流体圧力
か導入され、その差圧か各圧電素子で検出される方式で
あるので、流体全体に生じた圧力変動および温度変動に
よるノイズ成分は、それらか圧電素子の両面に同時に加
わることからノイズ成分によって圧電素子は同一の変形
をして、ノイズ成分は圧電素子自身において、自動的に
消去されることになる。そして、上記ノイズの消去され
た測定対象圧力の検出出力は、両圧電素子2.3からの
出力の和として取り出されるので、−枚の場合に比へ 
2倍の感度で取り出され、極めて高精度な検出か可能と
なる。
In the above detection, fluid pressure is simultaneously introduced to both sides of the piezoelectric element, and the differential pressure is detected by each piezoelectric element, so noise components due to pressure fluctuations and temperature fluctuations occurring in the entire fluid are Since the noise component is applied to both sides of the piezoelectric element at the same time, the piezoelectric element undergoes the same deformation due to the noise component, and the noise component is automatically canceled in the piezoelectric element itself. Then, the detection output of the pressure to be measured from which the noise has been eliminated is taken out as the sum of the outputs from both piezoelectric elements 2.3, so in the case of -
It is extracted with twice the sensitivity, allowing extremely high-precision detection.

また、外乱として振動か加わった場合、その加振力は両
圧電素子2.3に同時に同方向の力として作用する。圧
電素子2.3の流体圧力導入による変形方向は互に逆方
向とされているので、上記加振力による2個の圧電素子
の変形代は、変形を増加、減少させる方向に関して、同
一方向となる。
Further, when vibration is applied as a disturbance, the excitation force acts on both piezoelectric elements 2.3 simultaneously as a force in the same direction. Since the directions of deformation of the piezoelectric elements 2.3 due to the introduction of fluid pressure are opposite to each other, the amount of deformation of the two piezoelectric elements due to the above excitation force is different from the same direction with respect to the direction in which the deformation is increased or decreased. Become.

したかって、このノイズ成分による出力の増減は、両圧
電素子2.3の出力を加算する段階で自動的に消去され
る。
Therefore, the increase/decrease in output due to this noise component is automatically eliminated at the stage of adding the outputs of both piezoelectric elements 2.3.

また、音圧によるノイズについては、各圧力緩衝室47
.48か同一容積とされ、かつ第1の流体圧力導入経路
37と第2の流体圧力導入経路38、第3の流体圧力導
入経路39と第4の流体圧力導入経路40とか、それぞ
れ、長さ、容積が等しく構成されているので、伝播され
てくる音圧によって、各圧電素子2.3は、同時に互い
に逆方向に同一量だけ変形する。これらのノイズによる
出方の和をとることにより、両ノイズ出力が差動的に処
理されて消去される。したかって、音圧によるノイズも
自動的に消去され、測定対象の圧力変動か極めて高精度
で検出される。
In addition, regarding noise due to sound pressure, each pressure buffer chamber 47
.. 48 have the same volume, and the first fluid pressure introduction path 37, the second fluid pressure introduction path 38, the third fluid pressure introduction path 39, and the fourth fluid pressure introduction path 40, respectively, have lengths, Since the volumes are equal, each piezoelectric element 2.3 is simultaneously deformed by the same amount in opposite directions due to the propagated sound pressure. By summing the outputs of these noises, both noise outputs are differentially processed and eliminated. Therefore, noise caused by sound pressure is automatically eliminated, and pressure fluctuations in the object to be measured can be detected with extremely high accuracy.

さらに本実施例では、このノイズ除去効果をさらに高め
るために、第1〜第4の4個の流体圧力導入経路37.
38.39.40の長さおよび容積か全て等しくされて
おり、かつ、2個の圧電素子2.3に対して、入口ノズ
ル29.3o、各圧力緩衝室47.48、各流体圧力導
入経路の配置と圧力検出部の構造が同形対称に構成され
ている。
Furthermore, in this embodiment, in order to further enhance this noise removal effect, four fluid pressure introduction paths 37.
The lengths and volumes of 38, 39, and 40 are all equal, and for the two piezoelectric elements 2.3, the inlet nozzle 29.3o, each pressure buffer chamber 47.48, and each fluid pressure introduction path The arrangement of the pressure sensor and the structure of the pressure detection section are configured to be isomorphic and symmetrical.

さらにまた、各入口ノズル29.3oへ導入された圧力
は、同一容積の圧力緩衝室47.48へと導入され、そ
こから上述の如く各流体圧力導入経路37.38.39
.40へとそれぞれ伝達される。各圧力緩衝室47.4
8は変動圧力に対しバッファ室として機能するので、た
とえ導入流体か乱流状態にあっても、圧力緩衝室47.
48内で緩和され、各流体圧力導入経路には乱流による
ノイズか実質的に除去された状態で伝達される。したが
って、各圧電素子2.3には、乱流状態に伴う不要なノ
イズ成分は伝達されず、必要な測定対象としての圧力の
みが効率よく伝達され、−層高精度な測定が可能となる
Furthermore, the pressure introduced into each inlet nozzle 29.3o is introduced into a pressure buffer chamber 47.48 of the same volume and from there as described above in each fluid pressure introduction path 37.38.39.
.. 40 respectively. Each pressure buffer chamber 47.4
Since the pressure buffer chambers 47.8 function as buffer chambers against fluctuating pressures, even if the introduced fluid is in a turbulent flow state, the pressure buffer chambers 47.
48, and is transmitted to each fluid pressure introduction path with noise due to turbulence substantially eliminated. Therefore, unnecessary noise components accompanying the turbulent flow state are not transmitted to each piezoelectric element 2.3, and only pressure as a necessary measurement target is efficiently transmitted, making it possible to perform highly accurate measurement.

第6図は、本発明による圧力センサをカルマン渦流量計
に使用した場合の例を示している。
FIG. 6 shows an example in which the pressure sensor according to the present invention is used in a Karman vortex flow meter.

第6図において、70はカルマン渦流量計の流量計素子
部を示しており、71は渦発生体を示している。図の矢
印の方向に流れてきた流体は、渦発生体71に当たるこ
とにより、その後流に断続的にカルマン渦72を発生さ
せる。このカルマン渦72の通過部分に、一方の内圧取
出ロア3か設けられ、他方の内圧取出ロア4は流量計素
子部70の内壁面部に設けられている。両内圧取出ロア
3.74は、導圧用チューブ75.76を介して圧力セ
ンサlの入口ノズル30.29に接続される。その他の
構成は第5図および第1図に示した構成に準しる。
In FIG. 6, 70 indicates a flowmeter element of the Karman vortex flowmeter, and 71 indicates a vortex generator. The fluid flowing in the direction of the arrow in the figure hits the vortex generator 71, thereby intermittently generating Karman vortices 72 in its wake. One internal pressure extraction lower 3 is provided in the portion through which this Karman vortex 72 passes, and the other internal pressure extraction lower 4 is provided on the inner wall surface of the flowmeter element section 70. Both internal pressure extraction lowers 3.74 are connected to the inlet nozzle 30.29 of the pressure sensor 1 via a pressure guiding tube 75.76. Other configurations are similar to those shown in FIGS. 5 and 1.

このようなカルマン渦流量計においては、流体の流量に
比例して単位時間当りのカルマン渦の発生数か変化し、
内圧取出ロア3部におけるカルマン渦通過数を計測する
ことにより流量か検出される。
In such a Karman vortex flow meter, the number of Karman vortices generated per unit time changes in proportion to the flow rate of the fluid.
The flow rate is detected by measuring the number of passages of the Karman vortex in the internal pressure extraction lower portion 3.

カルマン渦通過の際の圧力変動が、内圧取出ロア3、導
圧用チューブ75、入口ノズル30を介して両圧電素子
2.3の片面側に導入され、内圧取出ロア4、導圧用チ
ューブ76、入口ノズル29を介して通過流体全体の圧
力および圧力変動か両圧電素子2.3の他面側に導入さ
れる。両圧電素子2.3の出力の和としてカルマン渦通
過による圧力変動のみか精度よく検出され、高感度、高
精度の流量測定が可能になる。その他の作用は前述のフ
ルイブイック流量計の場合に準じる。
Pressure fluctuations caused by passing through the Karman vortex are introduced to one side of both piezoelectric elements 2.3 via the internal pressure extraction lower 3, the pressure guiding tube 75, and the inlet nozzle 30, Via the nozzle 29 the pressure and pressure fluctuations of the entire passing fluid are introduced onto the other side of the two piezoelectric elements 2.3. As the sum of the outputs of both piezoelectric elements 2.3, only the pressure fluctuation due to the passage of the Karman vortex is detected with high precision, making it possible to measure the flow rate with high sensitivity and precision. Other operations are similar to those of the full-volume flowmeter described above.

以上の説明はフルイブイック流量計、カルマン渦流量計
について行ったが、他の流量計であっても圧力変動検出
を必須とするものであれば本発明による圧力センサの適
用が可能である。
Although the above explanation has been made regarding a full-volume flowmeter and a Karman vortex flowmeter, the pressure sensor according to the present invention can be applied to other flowmeters as long as pressure fluctuation detection is essential.

なお、圧力センサにおける増幅に関し、従来、2個の圧
電素子を用いた圧力センサては、3個の増幅器を用いて
インピーダンス変換と差動増幅を行っていた。本発明で
は、第7図に示すように、2個の圧電素子2.3の極性
を対向して接続することにより、差動操作を圧電素子臼
らで行い、1個の増幅器5でインピーダンス変換と差動
増幅をしている。これにより、(イ)増幅器を3個から
1個に減らし、(ロ)部品点数が減り、(ハ)増幅器の
バイアスのアンバランスによるノイズか減少し、さらに
は (ニ)圧力センサを動作させる消費電力が減少する
。なお第7図においては、85.86は出力端子、81
.82は抵抗器、83は入力抵抗器、84はコンデンサ
をそれぞれ示している。2個の圧!素子の感度および振
動に対する信号のアンバランスを補正するために、感度
差に応じた値のコンデンサ84を挿入することか有効で
ある。つまり感度の高い方にコンデンサ84を入れて、
感度の低い方に合わせる。感度か同してあれば、コンデ
ンサ84は不要である。
Regarding amplification in a pressure sensor, conventionally, in a pressure sensor using two piezoelectric elements, three amplifiers were used to perform impedance conversion and differential amplification. In the present invention, as shown in FIG. 7, by connecting the two piezoelectric elements 2 and 3 with their polarities facing each other, differential operation is performed by the piezoelectric elements, and impedance conversion is performed by one amplifier 5. and differential amplification. This will (a) reduce the number of amplifiers from three to one, (b) reduce the number of parts, (c) reduce noise due to unbalanced amplifier bias, and (d) consume power to operate the pressure sensor. Power decreases. In Fig. 7, 85.86 is the output terminal, 81
.. 82 is a resistor, 83 is an input resistor, and 84 is a capacitor. Two pressures! In order to correct the sensitivity of the element and the unbalance of the signal with respect to vibration, it is effective to insert a capacitor 84 having a value corresponding to the difference in sensitivity. In other words, put capacitor 84 on the side with higher sensitivity,
Adjust to the one with the lowest sensitivity. If the sensitivities are the same, the capacitor 84 is not necessary.

また、第8図に示すように、感度向上のために、圧電素
子2.3から得られる圧力変動による電位を増幅する増
幅回路において、入力抵抗の部分を抵抗器83のみでな
く、抵抗器83と、極性を互いに反対方向にして接続し
た2個のダイオード87.88を直列に挿入することか
有効である。このようにすることにより、ダイオードの
抵抗値か低温で高くなり、圧力センサの低温での感度か
向上する。
In addition, as shown in FIG. 8, in order to improve sensitivity, in an amplifier circuit that amplifies the potential due to pressure fluctuation obtained from the piezoelectric element 2.3, the input resistance part is not only the resistor 83 but also the resistor 83. Therefore, it is effective to insert two diodes 87 and 88 in series with their polarities opposite to each other. By doing this, the resistance value of the diode increases at low temperatures, and the sensitivity of the pressure sensor at low temperatures improves.

なお、89.90は出力端子を示している。Note that 89.90 indicates an output terminal.

さらに、本発明においては、第9図に示すように、圧電
素子2.3から得られる圧力変動による電位を増幅する
増幅回路において、圧電素子2.3、入力抵抗91の部
分を接地しない回路にすることもてきる。すなわち、片
側か接地されていると、インピーダンスかアンバランス
になることかあるが、上記の如き回路にすることにより
、各要素を接地に対し対称配置することかでき、増幅器
のノくイアスのアンバランスかなくなって、(イ)ノヘ
イアスのアンバランスによる電気的ノイズか減少する、
(ロ)衝撃ノイズか減少する、という利点か得られる。
Furthermore, in the present invention, as shown in FIG. 9, in an amplifier circuit that amplifies the potential due to pressure fluctuations obtained from the piezoelectric element 2.3, the piezoelectric element 2.3 and the input resistor 91 are not grounded. You can also do that. In other words, if one side is grounded, the impedance may become unbalanced, but by creating a circuit like the one above, each element can be arranged symmetrically with respect to the ground, and the The balance is lost, and (a) the electrical noise due to the unbalance of the noheias decreases.
(b) The advantage of reducing impact noise can be obtained.

なお、第9図における92.93.94.95.96.
97は抵抗器、98.99は出力端子をそれぞれ示して
いる。
Note that 92.93.94.95.96. in FIG.
97 represents a resistor, and 98.99 represents an output terminal.

さらにまた、前述の実施例ては、圧電素子2.3を1枚
の膜状圧電体6(7)と、それに積層した電極層8.9
(10,11)て構成したか、第10図に示すように、
圧電素子100を、分極極性か対向したバイモルフ型の
実質2枚の膜状圧電体101.102と電極層103.
104.105て構成することもてきる。このようにす
ることにより、膜状圧電体は、基本的に、半球状やダイ
ヤフラム状にすることなく平面状に形成すればよくなり
、加工、組立か容易になり、製造上の歩留りか向上する
Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the piezoelectric element 2.3 is formed by a single piezoelectric film 6 (7) and an electrode layer 8.9 laminated thereon.
(10, 11), as shown in Figure 10,
The piezoelectric element 100 is composed of substantially two membrane-like piezoelectric bodies 101 and 102 of a bimorph type and electrode layers 103.
104.105 can also be configured. By doing this, the piezoelectric film basically needs to be formed into a flat shape instead of a hemispherical or diaphragm shape, which makes processing and assembly easier, and improves manufacturing yield. .

さらにまた、圧電素子2.3を両側から挟持すルホルタ
12.13.14.15については、膜状圧電体6(7
)と線膨張係数の等しい材料で構成することか望ましい
。たとえば膜状圧電体をフッ化ビニリデンと3フツ化エ
チレンの共重合体から構成している場合には、全く同じ
材質で構成するか、あるいはこの材質に近い線膨張係数
をするプラスチック、たとえばABS樹脂、ポリブチレ
ンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等を
使用することか好ましい。このようにすれば、線膨張係
数か膜状圧電体とホルダで実質的に等しくなるので、圧
電素子の形状、張力が変化しなくなる。このため、膜状
圧電体の温度特性がそのまま圧電センサの温度特性を示
すようになり、さらに温度特性を改良できる。
Furthermore, regarding the Le Holter 12.13.14.15 that holds the piezoelectric element 2.3 from both sides,
) is preferably made of a material with the same coefficient of linear expansion. For example, if the piezoelectric film is made of a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, it should be made of the exact same material, or a plastic with a linear expansion coefficient similar to that of this material, such as ABS resin. , polybutylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, etc. are preferably used. In this way, the linear expansion coefficients of the membrane piezoelectric material and the holder are substantially equal, so that the shape and tension of the piezoelectric element do not change. Therefore, the temperature characteristics of the film-like piezoelectric body directly indicate the temperature characteristics of the piezoelectric sensor, and the temperature characteristics can be further improved.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の圧力センサによるときは
、同一方向の面か同一の分極極性となるように配置した
2個の圧電素子の一方の面に一方の入口ノズルからの圧
力を加え、他方の面には他方の入口ノズルからの圧力を
同時に加え、両面間の差圧をとることにより圧力変動、
温度変動によるノイズ成分を自動的に消去するとともに
、両圧電素子の出力の和をとることにより検出精度を2
倍に高め、さらに2個の圧電素子を積極的に同一条件に
並置しであるため、振動によるノイズも自動的に消去で
きる。また、各圧電素子について、各入口ノズルから各
圧力緩衝室を介して各圧電素子の第1の面および第2の
面に至る流体圧力導入経路の長さおよび容積か等しくな
るように構成したので、2個の入口ノズルから同時に伝
播されてぐる音圧によるノイズを、自動的にかつ確実に
消去できる。さらに、各入口ノズルへと導入される流体
がたとえ乱流状態にあったとしても、各圧力緩衝室によ
り不要な圧力変動が緩和、除去されるので、これに伴う
ノイズも効果的に除去できる。
[Effects of the Invention] As explained above, when using the pressure sensor of the present invention, one inlet nozzle is applied to one surface of two piezoelectric elements arranged so that the surfaces are in the same direction or have the same polarization. pressure from the other inlet nozzle is applied to the other side at the same time, and the pressure difference between the two sides is taken.
In addition to automatically eliminating noise components caused by temperature fluctuations, the detection accuracy is increased by 2 by summing the outputs of both piezoelectric elements.
Since the piezoelectric elements are doubled and the two piezoelectric elements are placed side by side under the same conditions, noise caused by vibration can be automatically eliminated. Furthermore, each piezoelectric element is configured so that the length and volume of the fluid pressure introduction path from each inlet nozzle to the first and second surfaces of each piezoelectric element via each pressure buffer chamber are equal. , it is possible to automatically and reliably eliminate noise caused by sound pressure propagated simultaneously from two inlet nozzles. Furthermore, even if the fluid introduced into each inlet nozzle is in a turbulent flow state, unnecessary pressure fluctuations are alleviated and eliminated by each pressure buffer chamber, and noise accompanying this can also be effectively eliminated.

したかって、測定対象圧力変動のみを極めて高精度に検
出することかできる。検出可能な最zlz圧力変動幅と
しては0.0001〜0.1 in Ht Oと非常+
:、 /I\さくなり、さらに小さくすることも可能と
なる。
Therefore, only the pressure fluctuation to be measured can be detected with extremely high accuracy. The maximum detectable zlz pressure fluctuation range is 0.0001 to 0.1 in HtO, which is extremely +
:, /I\ becomes smaller, and it is possible to make it even smaller.

また、SN比は0.0001mm H20て20dBV
、0.1狐H20て60dBVと非常に高い。
Also, the SN ratio is 0.0001mm H20 and 20dBV
, 0.1 Fox H20 is very high at 60 dBV.

このため、従来ては検出か出来なかった気体や液体の微
小な圧力変動を周囲のノイズ(こ影響されないで検出て
きるようになった。現状までの技術では0.1 mm 
Ht O程度の微小圧力変動は力飄なり大掛かりか、あ
るいは高価な設備でなし)と測定力\出来なかったか、
ちなみに本発明品は20 X 20 X 10+n程度
の小型センサに構成てき、簡単(こ、フルレイデイック
流量計やカルマン渦流量計のみならず、他の計器や、機
械の一部に組み込んで使用することかできるので広範な
分野での利用か期待できる。
For this reason, it has become possible to detect minute pressure fluctuations in gases and liquids that could not be detected in the past without being affected by surrounding noise.Currently, the technology has a detection range of 0.1 mm.
It is difficult to measure pressure fluctuations as small as HtO by force or by using expensive equipment.
By the way, the product of the present invention can be configured into a small sensor of about 20 x 20 x 10+n, and can be easily used by incorporating it into not only full-radiic flowmeters and Karman vortex flowmeters, but also other instruments and parts of machines. It can be expected to be used in a wide range of fields.

また、機械的に弱い圧電素子か露出して(Xなし)ので
流体中の異物などが付着することがなく、製作、取り扱
い、実施の過程で損傷ある0書よ感度低下を招かないの
で、寿命も長い。さらに構造が簡単であり、製作に高度
な技術か要求される部位かないので安価に製作できる。
In addition, since the mechanically weak piezoelectric element is exposed (no It's also long. Furthermore, the structure is simple and there are no parts that require advanced technology to manufacture, so it can be manufactured at low cost.

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

第1図は本発明の一実施例に係る圧力センサの断面図、 第2図は第1図の■−■線に沿う部分縦断面図、第3図
は第1図の圧力センサの蓋の底面図、第4図は第1図の
圧力センサの圧電素子部の拡大部分断面図、 第°5図は第1図の圧力センサをフルイブイック流量計
に使用した場合の概略構成図、 第6図は第1図の圧力センサをカルマン渦流量計に使用
した場合の概略構成図、 第7図は本発明に係る増幅回路の詳細の一例を示す回路
図、 第8図は別の例に係る増幅回路図、 第9図はさらに別の例に係る増幅回路図、第10図は本
発明に適用可能なバイモルフ型の圧電素子の縦断面図、 である。 ・・・・・・ 圧力センサ 3 ・・・・・・ 圧電素子 ・・・・・・ 圧力検出部 ・・・・・・ 増幅器 7 ・・・・・・ 圧電体 9.1O111・・・・・・ 電極層 13.14.15  ・・・・・・ ホルダ17.18
.19  ・・・・・・ 圧力室21、22.23  
・・・・・・ 絞り25.26.27  ・・・・・・
 前室・・・・・・ 基板 30  ・・・  入口ノズル ・・・・・・蓋 ・・・・・・ ボデー 34.35.36  ・・・・・・ 連通路・・・・・
・ 第1の流体圧力導入経路・・・・・・ 第2の流体
圧力導入経路・・・・・・ 第3の流体圧力導入経路・
・・・・・ 第4の流体圧力導入経路42.43  ・
・・・・・ リード線44  ・・・・・・ 出力端子 45  ・・・・・・ シールドケース47.48  
・・・・・・ 圧力緩衝室50  ・・・・・・ フル
イブイック流量計の流量計素子部 51  ・・・・・・ 流路縮小部 52  ・・・・・・ 噴出ノズル 54.55  ・・・・・・ 隔壁 56.57  ・・・・・・ 制御ノズル58  ・・
・・・・ ターゲット 59.60.73.74  ・・・・・・ 内圧取出口
61、62.75.76  ・・・・・・ 導圧用チュ
ーブ70  ・・・・・・ カルマン渦流量計の流量計
素子部 71  ・・・・・・ 渦発生体 72  ・・・・・・ カルマン渦 81、82.83.9L 92.93.94.95.9
6.97・・・・・・ 抵抗器 84  ・・・・・・ コンデンサ 85.86.89.90.98.99  ・・・・・・
 出力端子88  ・・・・・・ ダイオード ・・・・・・ バイモルフ型圧電素子 、102  ・・・・・・ 膜状圧電体、104.10
5  ・・・・・・ 電極層図面の浄i(内容に変更な
し) 第1図 第4図 第2図 第3図 第1の流体圧力導入経路 第7図 第8図 第9図 第10図 手 続 補 正 書(方 式) 事件の表示 平成2年特許願第270987号
FIG. 1 is a sectional view of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial vertical sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1, and FIG. Bottom view, Figure 4 is an enlarged partial sectional view of the piezoelectric element part of the pressure sensor shown in Figure 1, Figure 5 is a schematic configuration diagram when the pressure sensor shown in Figure 1 is used in a full-volume flow meter, Figure 6 is a schematic configuration diagram when the pressure sensor shown in FIG. 1 is used in a Karman vortex flow meter, FIG. 7 is a circuit diagram showing one example of details of the amplification circuit according to the present invention, and FIG. 8 is an amplification according to another example. FIG. 9 is an amplifier circuit diagram according to yet another example, and FIG. 10 is a vertical cross-sectional view of a bimorph piezoelectric element applicable to the present invention. ..... Pressure sensor 3 ..... Piezoelectric element ..... Pressure detection section ..... Amplifier 7 ..... Piezoelectric body 9.1O111 .....・ Electrode layer 13.14.15 ...... Holder 17.18
.. 19... Pressure chambers 21, 22.23
・・・・・・ Aperture 25.26.27 ・・・・・・
Front chamber... Substrate 30... Inlet nozzle... Lid... Body 34, 35, 36... Communication path...
・First fluid pressure introduction route...Second fluid pressure introduction route...Third fluid pressure introduction route・
... Fourth fluid pressure introduction path 42.43 ・
...Lead wire 44 ...Output terminal 45 ...Shield case 47.48
...... Pressure buffer chamber 50 ...... Flowmeter element section 51 of full-buoy flowmeter ...... Channel reduction section 52 .... Spout nozzle 54.55 ... ... Partition wall 56,57 ... Control nozzle 58 ...
... Target 59.60.73.74 ... Internal pressure outlet 61, 62.75.76 ... Pressure guiding tube 70 ... Flow rate of Karman vortex flowmeter Gauge element section 71 ... Vortex generator 72 ... Karman vortex 81, 82.83.9L 92.93.94.95.9
6.97... Resistor 84... Capacitor 85.86.89.90.98.99...
Output terminal 88... Diode... Bimorph type piezoelectric element, 102... Film piezoelectric material, 104.10
5 ...... Cleaning of the electrode layer drawings (no changes in content) Figure 1 Figure 4 Figure 2 Figure 3 First fluid pressure introduction route Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Procedural amendment (formality) Case presentation 1990 Patent Application No. 270987

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、膜状圧電体の両面に電極層を設けて構成されかつ平
面状に張設された圧電素子を2個有する圧力検出部と、
両圧電素子の出力の和を増幅する増幅器とを備え、前記
2個の圧電素子は両面がそれぞれ同一の方向に向きかつ
同一方向の面がそれぞれ同一の分極極性となるように配
置され、前記圧力検出部には流体の圧力を導入する2個
の入口ノズルが設けられ、各入口ノズルが同一容積の圧
力緩衝室にそれぞれ連通され、一方の圧力緩衝室が第1
の流体圧力導入経路を介して一方の圧電素子の第1の面
に連通されるとともに第4の流体圧力導入経路を介して
前記一方の圧電素子の第1の面とは分極極性が異なる他
方の圧電素子の第2の面に連通され、他方の圧力緩衝室
が第2の流体圧力導入経路を介して前記一方の圧電素子
の第2の面に連通されるとともに第3の流体圧力導入経
路を介して前記他方の圧電素子の第1の面に連通され、
前記第1の流体圧力導入経路と前記第2の流体圧力導入
経路との長さおよび容積が実質的に等しく、前記第3の
流体圧力導入経路と前記第4の流体圧力導入経路との長
さおよび容積が実質的に等しく構成されていることを特
徴とする圧力センサ。 2、流通される気体の流量に応じた圧力変動を発生する
流量計素子部に、請求項1記載の圧力センサの前記2個
の入口ノズルを接続した気体流量計。
[Scope of Claims] 1. A pressure detection unit having two piezoelectric elements that are configured by providing electrode layers on both sides of a film-like piezoelectric material and stretched in a planar manner;
an amplifier that amplifies the sum of the outputs of both piezoelectric elements, the two piezoelectric elements are arranged so that both surfaces face the same direction, and the faces in the same direction have the same polarization, and the pressure The detection unit is provided with two inlet nozzles that introduce fluid pressure, each inlet nozzle is in communication with a pressure buffer chamber having the same volume, and one pressure buffer chamber is connected to a first pressure buffer chamber.
The other piezoelectric element is connected to the first surface of the one piezoelectric element through a fluid pressure introduction path, and the other piezoelectric element has a polarization different from that of the first surface of the one piezoelectric element through a fourth fluid pressure introduction path. The other pressure buffer chamber is communicated with the second surface of the one piezoelectric element via a second fluid pressure introduction path, and the other pressure buffer chamber is communicated with the second surface of the one piezoelectric element through a third fluid pressure introduction path. communicated with the first surface of the other piezoelectric element through the
The length and volume of the first fluid pressure introduction path and the second fluid pressure introduction path are substantially equal, and the lengths of the third fluid pressure introduction path and the fourth fluid pressure introduction path are substantially equal. and a pressure sensor having substantially equal volumes. 2. A gas flowmeter in which the two inlet nozzles of the pressure sensor according to claim 1 are connected to a flowmeter element that generates pressure fluctuations in accordance with the flow rate of gas flowing.
JP2270987A 1990-10-09 1990-10-09 Pressure sensor and gas flow meter using it Pending JPH04147026A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2270987A JPH04147026A (en) 1990-10-09 1990-10-09 Pressure sensor and gas flow meter using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2270987A JPH04147026A (en) 1990-10-09 1990-10-09 Pressure sensor and gas flow meter using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04147026A true JPH04147026A (en) 1992-05-20

Family

ID=17493820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2270987A Pending JPH04147026A (en) 1990-10-09 1990-10-09 Pressure sensor and gas flow meter using it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04147026A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5447073A (en) Multimeasurement replaceable vortex sensor
JP2002522781A (en) Eddy current detector
EP1426773A1 (en) Capacitance measuring circuit, capacitance measuring instrument, and microphone device
CN110455401B (en) High-sensitivity magnetoresistive acoustic wave sensor and array device
RU2612733C2 (en) Pressure measurement device in wind tunnels
JPH04147026A (en) Pressure sensor and gas flow meter using it
JPH02268229A (en) Pressure sensor and gas flowmeter using it
JPH04147015A (en) Pressure sensor and gas flowmeter using this pressure sensor
JP2655573B2 (en) Pressure sensor and gas flow meter using pressure sensor
JPH02268230A (en) Pressure sensor and gas flowmeter using it
JP2699743B2 (en) Pressure sensor
US10591375B2 (en) Pressure sensor and device comprising the same
JP3344846B2 (en) Fluidic gas meter
JPH06249732A (en) Pressure sensor
JPH07111388B2 (en) Pressure sensor and gas flowmeter using the pressure sensor
JP2020169881A (en) Physical quantity sensor element, pressure sensor, microphone, ultrasonic sensor, and touch panel
JPH05164638A (en) Pressure sensor
JPH09119876A (en) Pressure sensor
JPH09126928A (en) Pressure sensor
JPH1038725A (en) Pressure-sensitive element, manufacture thereof and pressure sensor
JPH06186105A (en) Pressure sensor
JP2593142B2 (en) Differential pressure detector for fluid meter
JPH05164640A (en) Pressure sensor
JPH06229863A (en) Pressure sensor and flowmeter using it
JPH06235671A (en) Pressure sensor