JPH04204130A

JPH04204130A - 圧力測定装置

Info

Publication number: JPH04204130A
Application number: JP33439690A
Authority: JP
Inventors: Toshio Aga; 阿賀　敏夫
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-24

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、封入液漏れ等の封入液不良の検出が容易に出
来、構造簡単で安価な圧力測定装置に間するものである
。

〈従来の技術〉第８図は従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図で、差圧測定装置に使用した例で、例えば、実開昭
６０−１８１６４２号に示されている。

図において、１はハウジングで、円柱状の首部ＩＡと、首部ＩＡの端
部外周縁部ＩＣにおいて溶接接続されたブロック状の受
圧部ＩＢとよりなる。

ハウジング１の両側に高圧側フランジ２、低圧側フラン
ジ３が溶接等によって固定されており、両フランジ２，
３には測定せんとする圧力ＰＨの高圧流体の導入口４、
圧力ＰＬの低圧流体の導入口５が設けられている。

ハウジング１内に圧力測定室６が形成されており、この
圧力測定室６内にセンタダイアフラム７とシリコンダイ
アフラム８が設けられている。

センタダイアフラム７とシリコンダイアフラム８はそれ
ぞれ別個に圧力測定室６の壁に固定されており、センタ
ダイアフラム７とシリコンダイアフラム８の両者でもっ
て圧力測定室６を２分している。

センタダイアフラム７と対向する圧力測定室６の壁には
、バックプレート６Ａ、６Ｂが形成されている。

センタダイアフラム７は周縁部をハウジング１に溶接さ
れている。

シリコンダイアフラム８は全体が単結晶のシリコン基板
から形成されている。

シリコン基板の一方の面にボロン等の不純物を選択拡散
して４つのストレンゲージ８０を形成し、他方の面を機
械加工、エツチングし、全体が凹形のダイアフラムを形
成する。

４つのストレインゲージ８０は、シリコンダイアフラム
８が差圧ΔＰを受けてたわむ時、２つが引張り、２つが
圧縮を受けるようになっており、これらがホイートスト
ン・ブリッジ回路に接続され、抵抗変化が差圧ΔＰの変
化として検出される。

シリコンダイアフラム８は、首部ＩＡを２個のセンサ室
８１．８２に分ける。

支持体９の圧力測定室６側端面に、低融点ガラス接続等
の方法でシリコンダイアフラム８が接着固定されている
。

ハウジング１と高圧側フランジ２、および低圧側フラン
ジ３との間に、圧力導入室１０．１１が形成されている
。

この圧力導入室１０．１１内に隔液ダイアフラム１２，
１３を設け、この隔液ダイアフラム１２゜１３と対向す
るハウジング１の壁１０Ａ、ＩＩＡに隔液ダイアフラム
１２．１３と類似の形状のバックプレートが形成されて
いる。

隔液ダイアフラム１２．１３とバックプレート１０Ａ、
ＩＩＡとで形成される空間と、圧力測定室６は、連通孔
１４．１５を介して導通している。

そして、隔液ダイアフラム１２，１３間にシリコンオイ
ル等の封入液１０１．１０２が満たされ、この封入液が
連通孔１６．１７を介してシリコンダイアフラム８の上
下面にまで至っている。

封入液１０１．１０２は、センタダイアフラム７とシリ
コンダイアフラム８とによって２分されているが、その
量が、はぼ均等になるように配慮されている。

以上の構成において、高圧側から圧力が作用した場合、
隔液ダイアフラム１２に作用する圧力が封入液１０１に
よってシリコンダイアフラム８に伝達される。

一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイアフラ
ム１３に作用する圧力が封入液１０２によってシリコン
ダイアフラム８に伝達される。

この結果、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコン
ダイアフラム８が歪み、この歪み量がストレインゲージ
８０に因って電気的に取出され、差圧の測定が行なわれ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、この様な装置においては、（１）封入液
１０１．１０２が封入されている。

封入量は実際には数ｃｃ程度で、封入部分を真空にして
封入しているが、たまに封入不足が発生する事があるが
、これを早期に見付ける良い方法が無い。

（２）プラントなどに取付けられた稼働中に、隔液ダイ
アフラムの僅かな部分の腐蝕等で、たまに封入漏れの起
こる事があるが、早期に見付ける良い方法が無い。

本発明は、この問題点を、解決するものである。

本発明の目的は、封入液漏れ等の封入液不良の検出が容
易に出来、構造簡単で安価な圧力測定装置を提供するに
ある。

〈問題を解決するための手段〉この目的を達成するために、本発明は、ハウジングに設
けられ封入液が測定流体からシールされる隔液ダイアフ
ラムを具備する圧力測定装置において、前記隔液ダイアフラムに対向して前記封入液に面して前
記ハウジングに設けられた圧電素子と、該圧電素子を励
振する励振装置と、前記圧電素子の振動周波数を検出す
る周波数検出回路と、前記圧電素子の振動振幅を検出す
る振幅検出回路と、該振幅検出回路と前記周波数検出回
路からの信号とを基準状態と比較して封入液不良の検出
する比較演算回路とを具備したことを特徴とする圧力測
定装置を構成したものである。

く作用〉以上の構成において、高圧側から圧力が作用した場合、
隔液ダイアフラムに作用する圧力が封入液によってシリ
コンダイアプラムに伝達される。

一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイアフラ
ムに作用する圧力が封入液によってシリコンダイアフラ
ムに伝達される。

したがって、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコ
ンダイアフラムが歪み、この歪み量がストレインゲージ
に因って電気的に取出され、差圧の測定が行なわれる。

而して、圧電素子を励振装置でＴｏ振する。この励振に
よって、隔液ダイアフラムを振動させ、この隔液ダイア
フラムの振動を圧電素子で検出し、周波数検出回路で振
動周波数を検出し、振幅検出回路で振動＠幅を検出する
。比較演算回路で振幅検出回路と周波数検出回路からの
信号とを基準状態と比較して封入液不良か否かの検出を
する。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の電気回路ブロック図である。

図において、第５図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

以下、第５図と相違部分のみ説明する。

２１は、隔液ダイアフラム１２，１３に対向して、封入
液１０１，１０２に面してハウジング１に設けられた圧
電素子である。

２２は、圧電素子２１を励振する励振装置である。

２３は、圧電素子２１の振動周波数を検出する周波数検
出回路である。

２４は、圧電素子２１の振動振幅を検出する振幅検出回
路で、この場合は、平滑回路を利用している。

２５は、振幅検出回路２４と周波数検出回路２３からの
信号とを基準状態と比較して封入液不良を検出する比較
演算回路である。

２６は、励振回路２２側と比較演算回路２５側とを切替
える切り換え回路である。

２７は、一定時間毎に漏れ検出を行うようにするクロッ
ク回路である。

２８は、圧電素子２１の電荷を電圧に変換するチャージ
アンプである。

一方、低圧側から圧力が作用した場合、隔液ダイアフラ
ム１１に作用する圧力が封入液１０２によってシリコン
ダイアフラム８に伝達される。

したがって、高圧側と低圧側との圧力差に応じてシリコ
ンダイアフラム８が歪み、この歪み量がストレインゲー
ジ８０に因って電気的に取出され、差圧の測定が行なわ
れる。

而して、所定の周期で、圧電素子２１を励振装置２２で
ＥＩＩ＠する。この場合は、隔液ダイアフラム１２．１
３の固有振動数ｆｎの前後（普通１０ＫＨｚ前後）で、
一定時間ｆ）動させる。

この励振によって、測定１体と封入液１０１゜１０２と
に挟まれな隔液ダイアフラム１２．１３を振動させ、こ
の隔液ダイアプラム１２．１３の振動を圧電素子２１で
検出し、周波数検出回路２３で振動周波数を検出し、振
幅検出回路２４で振動振幅を検出する。

比較演算回路２５で振幅検出回路２４と周波数検出回路
２３からの信号とを基準状態と比較して封入液不良か否
かの検出をする。

第３図に、圧電素子２１の励振波形を示す。

第４図に、周波数検出回路２３で検出された封入液１０
１，１０２の種々の状態を示す、■は封入液１０１，１
０２正常、■は封入液１０１，１０２が多い、■は封入
液１０１．１０２が少ない（封入液１０１．１０２の漏
れ）■は気泡混入を示す。

第５図に、振幅検出回路２４で検出された封入液１０１
，１０２の種々の状態を示す、■は封入液１０１，１０
２が正常の場合、■は封入液１０１．１０２が多い場合
、■は封入液１０１，１０２が少ない場合（封入液１０
１．１０２の漏れ）、■は気泡混入の場合を示す。

第６図に、自由振動の場合の、ダイアフラムの張力と、
封入液等のダンピングの程度の相違による周波数と振幅
との関係について示す。

■はダイアフラムの張力大の場合、■はダイアフラムの
張力率の場合、■は封入液等のダンピング大の場合、■
は封入液等のダンピング小の場合を示す。

従って、比較演算回路２５で、振幅検出回路２４と周波
数検出回路２３からの信号とを基準状態、と比較した判
定結果は、第７図に示す如くなる。

この結果、（１）封入液の多少、気泡の混入の有無、隔液ダイアフ
ラムの破損の有無の検出が出来る。

（２）検出センサをハウジングに取付けるので、構造が
簡単、安価に出来る。

なお、検出波形の振幅のみを検出して、隔液ダイアフラ
ムの破損の有無を検出することも出来るが、封入液が少
ない場合と、気泡混入の場合の量的な相違を判断するの
に複雑な手法を要することになる。

なお、第７図に示す検知結果は、４個に限る事はなく、
１個あるいは２個でもよく、あるいはこれらを組合せて
もよい。

また、前述の実施例においては、クロック２７を使用し
て、一定時間毎に測定するものに就いて説明したが、こ
れに限ることはなく、例えば、クロック２７を使用せず
常時検出しても良いことは勿論である。

また、圧電素子２１等は異常検出センサとして機能する
ので、装置本体の電源と別電源にする事が望ましい。

また、励振用と振動検出用とのセンサを分けても良いこ
とは勿論である。

なお、前述の実施例においては、差圧測定装置に利用し
たものについて説明したが、これに限ることはなく、圧
力計であればよく、要するに、隔液ダイアプラムにより
、測定流体と封入液とが隔離されるものであれば良い。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、ハウジングに設けられ
封入液が測定流体からシールされる隔液ダイアフラムを
具備する圧力測定装置において、前記隔液ダイアフラム
に対向して前記封入液に面して前記ハウジングに設けら
れた圧電素子と、該圧電素子を励振する励振装置と、前
記圧電素子の振動周波数を検出する周波数検出回路と、
前記圧電素子の振動ａ＠を検出する振幅検出回路と、該
振幅検出回路と前記周波数検出回路からの信号とを基準
状態と比較して封入液不良の検出する比較演算回路とを
具備したことを特徴とする圧力測定装置を構成した。

従って、本発明によれば、封入液漏れ等の封入液不良の
検出が容易に出来、構造簡単で安価な圧力測定装置を実
現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の電気回路ブロック図、第３図から第７図は第１
図の動作説明図、第８図は従来より一般に使用されてい
る従来例の構成説明図。１・・・ハウジング、２・・・高圧側フランジ、３・・
・低圧側フランジ、４．５・・・導入口、６・・・圧力
測定室、６Ａ、６Ｂ、ＩＯＡ、ＩＩＡ・・・バックプレ
ート、７・・・センタダイアフラム、８・・・シリコン
ダイアフラム、９・・・支持体、１０．１１・・・圧力
導入室、１２．１３・・・隔液ダイアフラム、１４．１
５・・・連通孔、８０・・・ストレインゲージ、８１．
８２・・・センサ室、２１・・・圧電素子、２２・・・
励振回路、２３・・・周波数検出回路、２４・・・振幅
検出回路、２５・・・比較演算回路、２６・・・切り換
え回路、２７・・・クロツり、２８・・・チャージアン
プ、１０１．１０２・・・封入液、ＩＡ・・・首部、Ｉ
Ｂ・・・受圧部、ＩＣ・・・溶接。代理人　　弁理士　　　小　沢　信　助ダ）、二　　′
　弓゛

Claims

【特許請求の範囲】ハウジングに設けられ封入液が測定流体からシールされ
る隔液ダイアフラムを具備する圧力測定装置において、前記隔液ダイアフラムに対向して前記封入液に面して前
記ハウジングに設けられた圧電素子と、該圧電素子を励
振する励振装置と、前記圧電素子の振動周波数を検出する周波数検出回路と
、前記圧電素子の振動振幅を検出する振幅検出回路と、該振幅検出回路と前記周波数検出回路からの信号とを基
準状態と比較して封入液不良の検出する比較演算回路とを具備したことを特徴とする圧力測定装置。