JPH0431051B2 - - Google Patents

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JPH0431051B2
JPH0431051B2 JP59180260A JP18026084A JPH0431051B2 JP H0431051 B2 JPH0431051 B2 JP H0431051B2 JP 59180260 A JP59180260 A JP 59180260A JP 18026084 A JP18026084 A JP 18026084A JP H0431051 B2 JPH0431051 B2 JP H0431051B2
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pressure
signal
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は信号コンデイシヨニング回路、一層詳
細には、シリコンを用いたキヤパシタンス式圧力
トランスデユーサに対する信号コンデイシヨニン
グ回路に係る。
背景技術 シリコンを用いたキヤパシタンス式圧力トラン
スデユーサは当業者によく知られている。米国特
許3634727号明細書には、中央に開口を有する一
対の導電性シリコン・プレートが共融金属ボンド
により互いに接合されており、シリコン円板プレ
ートが加えられた圧力により撓み、開口間隙のキ
ヤパシタンスを変更し、圧力の大きさのキヤパシ
タンスによる信号表示を与える形式のトランスデ
ユーサが開示されている。
キヤパシタンス式圧力トランスデユーサの検出
精度を制限するのは寄生キヤパシタンス、即ちト
ランスデユーサ構造の非圧力応答間隙の固有のキ
ヤパシタンスである。寄生キヤパシタンスは圧力
に関係するキヤパシタンスのゲインを減ずるの
で、それを最小化するようなトランスデユーサ構
造を得るべく努力されている。しかし寄生キヤパ
シタンスはあらゆる構造に寄生的に生じ、実際上
達成可能な最小値も尚高感度の応用では受容不可
能である。
本願と同日付にて本願出願人と同一の出願人に
より出願された特願昭59−180261号明細書には、
一対の導電性シリコンプレートの中間のトランス
デユーサの誘電体ボデイ内に配置された中央電極
を含んでいる三プレート構造のキヤパシタンス式
圧力トランスデユーサが開示されている。中央電
極は誘電体内に形成された真空チヤンバの一端を
境いし、このチヤンバの他端はトランスデユー
サ・ダイアフラムとして作用するシリコン・プレ
ートが境いしている。真空タンバーは圧力応答間
隙を成している。シリコン・ダイアフラムは加え
られた圧力に応答して撓み、ダイアフラムと中央
電極との間のチヤンバのキヤパシタンスを変調す
る。中央電極と他のシリコン・プレート又は基板
との間の誘電体及びダイアフラムと電極によりマ
スクされていない基板との間の誘電体がトランス
デユーサ構造の主要な寄生キヤパシタンスを生ず
る。
前記特願昭59−180261号明細書に記載されてい
るトランスデユーサでは、検出された圧力の表示
は電極とシリコン・ダイアフラムとの間のキヤパ
シタンスである。両シリコン・プレートは導電性
であるから、電極とシリコン基板との間の寄生キ
ヤパシタンスは、トランスデユーサの出力端から
見た時、即ち電極−ダイアフラム間接合から見た
時、基板とダイアフラムとの間の寄生キヤパシタ
ンスと電気的に直列である。このことは合成寄生
キヤパシタンス値を二つの主要値の小さい方より
も小さい値に減ずる。この合成寄生キヤパシタン
スは圧力応答キヤパシタンスと電気的に並列であ
り、それに加算されてトランスデユーサの出力キ
ヤパシタンス（Co）値を生ずる。最小化されて
も、寄生キヤパシタンスはなおトランスデユーサ
の合成キヤパシタンス出力に対して少なからざる
大きさを有し、その大きさと合成出力キヤパシタ
ンス値との比によりトランスデユーサの感度及び
比例性を損なう。
発明の開示 本発明の目的は、三プレート構造のシリコンを
用いたキヤパシタンス式圧力トランスデユーサと
して、トランスデユーサの検出された圧力表示の
電気的信号等価量を与えて寄生キヤパシタンスの
影響を消去する信号コンデイシヨニング装置を提
供することである。
本発明によれば、信号コンデイシヨニング装置
は同一の位相の双安定電流信号をトランスデユー
サの電極−ダイアフラム間接合及び基板−ダイア
フラム間接合に与え、瞬時圧力応答キヤパシタン
ス値に関係するレートでのトランスデユーサの圧
力応答キヤパシタンスによる双安定電流信号の積
分の結果としての電圧信号のそれぞれ増大及び減
少する振幅に応答して双安定電流の瞬時状態値を
高振幅値と低振幅値との値で交互に切換える。寄
生キヤパシタンスは、トランスデユーサの電極及
び基板に於ける同一の電流信号のために非応答性
である。信号コンデイシヨニング装置は寄生キヤ
パシタンスの影響が存在しないトランスデユーサ
の検出された圧力の表示の信号等価量として圧力
応答キヤパシタンスの瞬時値にしてより定められ
たものとして前記の交互切換え双安定電流信号周
波数を与える。
本発明の信号コンデイシヨニング回路は、三要
素構造のシリコンを用いたキヤパシタンス式圧力
トランスデユーサと組み合わせて使用される時、
中央電極と非圧力応答シリコン・プレートとの間
の電圧を等しくすることによりトランスデユーサ
構造の寄生キヤパシタンスの影響を消去する。こ
うして、トランスデユーサのキヤパシタンス出力
表示は寄生キヤパシタンスの減衰作用により影響
されず、又対応する電気的信号等価量は、改善さ
れたSN比のために、非常に高い圧力検出精度を
有する。
本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は以
下に添付図面によりその最良の形態を詳細に説明
する中で一層明らかになろう。
発明を実施するための最良の形態 まず、機能説明図である第４図を参照すると、
圧力センサ８は、電気的信号等価量を与える信号
コンデイシヨニング装置１２に検出された圧力Ｐ
の表示を与えるための三プレート（シリコン−ガ
ラス−シリコン、SGS）構造のキヤパシタンス式
圧力トランスデユーサ１０を含んでいる。表示
は、導電性シリコン・ダイアフラムＤと中央電極
Ｅとの間の間隙内ののトランスデユーサの圧力応
答キヤパシタンスCpの変化と、中央電極とシリ
コン基板Ｓとの間のCxと基板と中央電極により
マスクされていないダイアフラムとの互いに合わ
さつている面の間のCyとの和である非圧力応答
の寄生キヤパシタンスとの比である。
第４図中にはトランスデユーサの主要な寄生キ
ヤパシタンスのみ示されている。シリコン・ダイ
アフラム及び基板は何れも導電性であるので、合
成寄生キヤパシタンスC′＝Cx・Cy／（Cx＋Cy）
は圧力応答キヤパシタンスCpと並列に接続され
ており、電極ＥとダイアフラムＤとの間に出力キ
ヤパシタンス値Co＝Cp＋C′を形成する。
信号コンデイシヨニング装置は、電流信号I0を
圧力応答キヤパシタンスCpに、また電流Ｉを基
板Ｓを経て寄生キヤパシタンスCx、Cyに与える
ための変換回路１４を含んでいる。I0電流信号は
導線１８上の源１６からの双安定電圧信号（E0）
により電流制限抵抗Ｒを介して与えられ、また電
極−ダイアフラム間接合に直接に与えられてい
る。Cpキヤパシタンスは、電極−ダイアフラム
間出力端に実際電圧積分信号VEDを生じさせるべ
く、時定数Ｒ・Cpに等しいレートでI0電流信号を
積分する。同一の位相及び大きさの電圧積分信号
（即ち等価量）が、電極から基板の電気的絶縁を
保つ信号バツフア２２を通じて基板−ダイアフラ
ム間接合に与えられている。
VED信号（第５図中のａ）はE0出力信号（第５
図中のｄ）の振幅状態値を制御するべく双安定源
の信号入力に戻されている。双安定源はシミツト
トリガのような公知の形式であり、VED信号振幅
が最小しきい値VMINよりも小さいか最大しきい
値VMAXよりも大きいかに関係して交互に高レベ
ル状態及び低レベル状態で双安定出力信号を与え
る。
作動の仕方を説明すると、低レベル状態２４か
ら高レベル状態２５への双安定出力振幅の移行
（第５図中のｄ）は抵抗Ｒ及び可変キヤパシタン
スCpを通る最大I0電流を確立する。このキヤパシ
タが電流をレートＲ・Cpで積分することにより、
時間間隔τ1（第５図中のａの２８）に亙りVED＝
VHIGH−｛VHIGH−VMIN｝・e-t／Ｒ・Cp（ここにVMIN
２６は双安定源の低い方のしきい値である）で記
述され得るVED出力を生ずる。VEDは時間間隔τ1
＝Ｒ・Cp・In｛VHIGH−VMIN）／（VHIGH−VMAX）｝
に亙り双安定源の高い方のしきい値VMAX）２７
まで積分する。VMAXに於て双安定出力は低いレ
ベル状態に移行し、Cpは反対方向に積分し時間
間隔τ2＝Ｒ・Cp・ln｛VMAX／VMIN｝（第５図中の
ａの２９）に亙り出力VED＝VMAX・e-t／Ｒ・Cp
を生ずる。和τ1＋τ2＝Ｔは双安定出力信号のパル
ス繰返し周期である。Ｔは検出された圧力の大き
さに正比例している（即ちCpに逆比例している）
ので、双安定信号周波数（ｆ＝１／Ｔ）は検出さ
れた圧力の信号等価出力を与える。検出された圧
力の大きさが増大するにつれて、ダイアフラムの
撓みは増大し、キヤパシタンスCpは増大し、ま
たE0の周波数ｆは減少する。
同一の位相及び大きさの電圧信号が電極−ダイ
アフラム間及び基板−ダイアフラム間の接合に与
えられるので電極−基板間寄生キヤパシタンス
Cxを通る電流は０である。I0電流の全ては圧力
応答キヤパシタンスCpを通つて流れる。電極−
基板間の電圧VESは０であり（第５図中のｃの３
０）、またVED信号への寄生キヤパシタンスCxの
影響は消去される。実際Cx＝０且C′0・Cy／（Ｏ
＋Cy）＝０であり、従つてC0＝Cpである。こう
して、C0はCpと同一の変化をする。即ち△C0＝
△Cpである。基板−ダイアフラム間電圧VSDは
VED（第５図中のｂの波形３１に等しく、またIz電
流は（I0からバツフアされて）基板−ダイアフラ
ム間キヤパシタンスCyを通つて流れる。
I0電流は寄生キヤパシタンスCxを通つて流れ
ず、I0電流の全ては圧力応答キヤパシタンスCpを
通つて流れる（バツフア２２及び変換器１４の入
力インピーダンスは実質的に無限大である。キヤ
パシタンス△Cpの変化は、寄生キヤパシタンス
に分流する電流による減衰なしに、直接にI0の変
化として検出される。こうして△Cpは直ちに積
分のレートの変化として、従つてまた周波数の変
化として検出される。第４図の圧力センサは単一
のトランスデユーサとそれに組合わされている信
号コンデイシヨニング装置とを含んでいる。これ
は絶対圧力を測定する。寄生キヤパシタンスの影
響の消去は（この消去が行われなければ目立たな
い）トランスデユーサ及び信号コンデイシヨニン
グ回路に起因する誤差を目立たせる。例えば、ト
ランスデユーサの温度誤差、エージング誤差等は
電子的信号コンデイシヨニングの温度誤差及び製
造時の許容差と組合わさつて、検出された圧力の
精度に影響するオフセツトを生ずる。これらのオ
フセツト誤差は位置の圧力信号の比較圧力測定を
行うことにより消去され得る。共通の信号コンデ
イシヨニング回路を通じて未知の圧力と同一の仕
方で検出且処理される参照圧力の使用により、両
方の検出される信号に共通のオフセツト誤差が消
去される。
次に第１図を参照すると、圧力センサ４０の最
良の実施対応に於て、信号コンデイシヨニング装
置４２は、シリコンを用いたキヤパシタンス式圧
力トランスデユーサ４４，４６の対の各々の瞬時
圧力応答キヤパシタンス値を変換する。トランス
デユーサの各々は、特願昭59− 号明細
書に開示されており又本明細書の第４図に概要を
示されている形式の三プレートSGS構造のトラン
スデユーサである。トランスデユーサは第１図
に、実際の寸法比とは異なる簡単化された拡大断
面図で示されている。トランスデユーサ４４は検
出面４７に加えられる未知の圧力信号Ｐ(X)を検出
し、又トランスデユーサ４６は面４８上の参照圧
力信号Ｐ（REF）を検出する。信号コンデイシヨ
ニング回路は、それぞれ出力導線４９上に、又そ
れぞれ組合わされているトランスデユーサからの
検出れた圧力に対応する周波数で、電気的信号等
価量を与える。信号は、第２図で説明されるよう
に、ユーザー・システム（検出された圧力信号を
使用するシステム）マイクロプロセツサにより周
期的に個々にサンプルされる。
トランスデユーサは各々三つの要素を有する：
(1)トランスデユーサのガラス誘電体構造５２、５
３内に配置されている中央電極５０，５１、(2)導
電性シリコン・ダイアフラム５４，５５及び(3)非
圧力応答シリコン基板５６，５７。三つの要素の
すべては導電性である。シリコン・ダイアフラム
及び基板は、相互間の直接的な電気的接続を許す
ように選定されたＮドーピング・レベルを有す
る。
トランスデユーサの主要なキヤパシタンスが鎖
線で示されている。これらはチヤンバ６０，６１
により形成される間隙の圧力応答キヤパシタンス
５８，５９である。トランスデユーサ表面４７，
４８上に加えられた圧力はダイアフラムに撓みを
生じさせ、それがダイアフラム−中央電極間の間
隔を変調し、キヤパシタンスの瞬時値を変更す
る。主要な寄生キヤパシタンスは、先に第４図で
説明したように、電極−基板間キヤパシタンス６
２，６３（第４図中にはCxとして示されている）
とダイアフラム及び基板の互いに合わさつており
中央電極によりマスクされていない部分の間に存
在するダイアフラム−基板間キヤパシタンス６
４，６５（第４図中のCy）とを含んでいる。
信号コンデイシヨニング装置は各トランスデユ
ーサの三つのプレートのすべてに接続されてい
る。第４図中に示されているように、トランスデ
ユーサのダイアフラムは電気的に接地されてい
る。この接地はダイアフラムが電極及び基板に与
えられる信号に対する共通電流帰路であるという
事実から好ましいが、接地は任意である。直接配
線接続が用いられ得る。ダイアフラムは導線６
６，６７を通じて信号コンデイシヨニング装置の
信号接地点６８に接続されているものとして図示
されている。
各トランスデユーサの中央電極及び基板は、第
４図の実施例と同様に、同一の位相及び大きさの
電圧信号を与えられている。しかし、第１図の実
施例では、基板電流バツフア６９は各トランスデ
ユーサに対して共通であり、各トランスデユーサ
のサンプル時間間隔の間に各トランスデユーサへ
の接続を形成するように切換えられなければなら
ない。これは、電圧フオロア演算増幅器７４の入
力／出力信号を接続して各基板及び中央電極に電
圧信号を与える電圧制御型スイツチの組７０，７
２を通じて実現される。スイツチの組は各々三つ
の単極単投スイツチを含んでおり、スイツチの組
７０はスイツチSW Ａ−Ｃを有し、又スイツチ
の組７２はSW Ｄ −Ｆを有する。
トランスデユーサ４４の中央電極５０は変換回
路７８から導線７６を経てI0電流信号を受ける。
それにより生ず電圧積分信号はSW Ａ接点を通
じて増幅器７４の非反転（＋）入力端に接続され
ており、導線８０上の同一の位相及び大きさの電
圧信号を閉じられたSW Ｃ接点及び導線８２を
通じ基板５６に供給する。閉じられたSW Ｂ接
点は、閉ループ動作のために基板から増幅器の反
転入力端への閉ループ・フイードバツクを形成す
る。同様に、トランスデユーサ４６の電極は導線
８４を変換回路７８からI0電流信号を受ける。ス
イツチ７２が付勢され且つスイツチ７０が消勢さ
れた状態で、電流信号はSW Ｆ接点を通じて増
幅器の非反転入力端に与えられ、Iz電流をSW Ｔ
接点及び導線８６を通じて基板５７に与える。
SW Ｅ接点は増幅器へのフイードバツク信号を
与える。
一つのスイツチ組のみが任意の時点で閉じられ
ている。各組はＣ(P)／Ｃ（REF）選択論理回路９
１から導線８８，９０を経て与えられるスイツチ
ング信号に応答して交互に開閉する。スイツチン
グ信号は、親又はユーザー・システム信号プロセ
ツサ、即ち検出された圧力出力信号をサンプルし
ているシステムから導線９２を経て与えられるシ
ーケンス制御信号に応答して論理回路により与え
られる。
第４図の場合と同様に各トランスデユーサの圧
力応答キヤパシタンスは各トランスデユーサのサ
ンプル時間間隔の間I0電流信号を積分して、VED
電圧信号を与える。第１図の実施例ではVED電圧
信号はトランスデユーサ４４の未知の圧力信号Ｐ
（Ｘ）に対してはEpで又、トランスデユーサ４６
の参照圧力Ｐ（REF）に対してはEREFで示されて
いる。組合わされているスツチ組接点の閉路によ
りサンプル間隔電圧信号が、双安定電流源例えば
シユミツトトリガ９６を含んでいる変換回路の入
力端９４に与えられる。双安定源は、双安定Eo
電圧信号を導線９８を経てデイジタル・バツフア
１００，１０２に与える。バツフア１００はE0
信号を装置の出力導線４９に与え、バツフア１０
２はシユミツトトリガの出力を未知検出圧力トラ
ンスデユーサに対する精密抵抗Ｒ(P)及び参照圧力
トランスデユーサに対する精密抵抗Ｒ（REF）を
通じて各トランスデユーサの中央電極に与える。
電流制限抵抗は第４図の抵抗Ｒと同様である。そ
れらは等しい値の公知の形式の精密膜抵抗器（例
えばTaNi又はNiCr）である。その抵抗及び関連
するトランスデユーサの圧力応答キヤパシタンス
が導線９８，４９上の出力E0電圧信号の周波数
を決定する。
第１図の圧力センサシステムはホスト・システ
ム内で作動する。即ち、検出された圧力を応答パ
ラメータの一つとして用いる制御システム内、も
しくはデータ取得システム内で作動する。双安定
回路９６の作動の仕方は第４図で説明したものと
同様である。VMAX及びVMIN入力しきい値はEo出
力信号の高レベル状態及び低レベル状態の値を決
定する。シユミツトトリガはそれぞれのサンプリ
ング時間間隔内で各入力電圧Ep及びＥ（REF）に
応答する。センサは制御及び励起信号を、第２図
に示されているように、ホスト又はユーザー・シ
ステム例えば中央処理装置（CPU）から受ける。
センサ１０４は加えられた圧力信号１０６の大き
さを検出して、等価Eo電気的信号を圧力を示す
周波数fputで導線４９を経てホスト・システム
CPU１０１に与える。センサはホストCPUから
導線９２を経てスイツチ組７０，７２（第１図に
対するスイツチ制御信号の源を、又導線１１０を
経て電圧源励起信号Vsを受ける。センサ及び
CPUは導線１１２を通じて共通信号接地を有す
る。
第１図の圧力検出システムの作動を説明する
と、未知の圧力Ｐ（Ｘ）及び参照圧力Ｐ（REF）
は導線９２上の制御信号Ｃ(P)／Ｃ（REF）に応答
して交互に検出される。第３図には、ホスト・シ
ステムCPUから導線９２を経て与えられる制御
信号即ちＣ(P)／Ｃ（REF）がＣ(P)サイクル１１４
とそれに続くＣ（REF）サイクル１１６とを含む
ものとして波形１１３（第３図中のａ）により示
されている。Ｃ(P)サイクルではスイツチ組７０は
閉じられた状態にあり、E0信号周波数は検出さ
れた圧力Ｐ(X)に対応している。検出される圧力の
最大値から最小値までに対応する周波数の典型的
な範囲は10〜30kHzのオーダーである。検出され
た未知のＰ(X)に対応する出力信号周波数ｆ(P)はホ
ストCPUによりサンプルされ且記憶される。続
くサイクル１１６内では導線９２上の信号が低レ
ベル（論理０）に移行し、Ｃ（REF）を選択し
て、組７０のスイツチのすべてを開き且組７２の
スイツチのすべてを閉じて、電圧フオロワ演算増
幅器７４をＰ（REF）トランスデユーサに接続す
る。最小圧力は一定であり、典型的には未知の圧
力の範囲の最小値に等しい。次いでホストCPU
が、相次ぐ交互のトランスデユーサのサンプル時
間間隔から検出された圧力の指示を形成するべ
く、ｆ(P)値とｆ（REF）値との比を計算する。
本発明をその最良の実施態様について図示し説
明してきたが、本発明の範囲内でその形態及び細
部に前記及び他の種々の変更及び省略が行われ得
ることは当業者により理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の圧力トランスデユーサ信号コ
ンデイシヨニング装置の最良の実施例を解図的に
示す図である。第２図は中央処理装置（CPU）
の制御のもとでの圧力トランスデユーサ信号コン
デイシヨニング装置のシステム動作を説明するた
めの簡単化された図である。第３図は第１図の実
施例の説明に用いられる信号波形図である。第４
図は本発明の圧力トランスデユーサ信号コンデイ
シヨニング回路の機能図である。第５図は第４図
の説明に用いられる信号波形図である。 ８……圧力センサ、１０……キヤパシタンス式
圧力トランスデユーサ、１２……信号コンデイシ
ヨニング装置、１４……変換回路、１６……双安
定電圧信号源、２２……信号バツフア、４０……
圧力センサ、４２……信号コンデイシヨニング装
置、４４，４６……キヤパシタンス式圧力トラン
スデユーサ、５０，５１……中央電極、５２，５
３……ガラス誘電体構造、５４，５５……シリコ
ン・ダイアフラム、５６，５７……シリコン基
板、５８，５９……圧力応答キヤパシタンス、６
０，６１……チヤンバ、６２，６３……電極−基
板間キヤパシタンス、６４，６５……ダイアフラ
ム−基板間キヤパシタンス、６９……基板電流バ
ツフア、７０，７２……スイツチ組、７４……増
幅器、９１……選択論理回路、９６……シユミツ
トトリガ、１００，１０２……デイジタル・バツ
フア、１０４……圧力センサ、１０８……中央処
理装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ トランスデユーサの中央電極−ダイアフラム
    間接合に関係する圧力応答キヤパシタンスとトラ
    ンスデユーサの中央電極−基板間接合に関係する
    非圧力応答キヤパシタンスとの組合わされた値の
    形態で検出された圧力の大きさの出力キヤパシタ
    ンス指示を与える三要素構造のキヤパシタンス式
    圧力トランスデユーサの圧力応答キヤパシタンス
    の瞬時値の信号指示を与える方法に於て、交互に
    高電流状態及び低電流状態を有する双安定電流信
    号をトランスデユーサの中央電極−ダイアフラム
    間接合に与え、又それに応答して圧力応答キヤパ
    シタンスにより与えられる実際積分信号の大きさ
    に関係して両状態の間で信号を交互に切換える過
    程と、 同一の位相及び大きさの電圧積分信号をトラン
    スデユーサの基板−ダイアフラム間接合に与える
    過程と を含んでいることを特徴とする方法。 ２ 圧力応答キヤパシタンスの瞬間値の信号指示
    を与えるため、トランスデユーサの中央電極−基
    板間接合に関係する非圧力応答キヤパシタンスの
    値と組み合わさつている、トランスデユーサの中
    央電極−ダイアフラム間接合に関係する圧力応答
    キヤパシタンスの瞬時値としてのトランスデユー
    サの圧力の大きさの指示に応答する装置に於て、 入力端及び出力端でトランスデユーサの中央電
    極−ダイアフラム間接合に応答するべく接続され
    ており、それに出力双安定電流信号を与える変換
    手段を含んでおり、この出力双安定電流信号は、
    それに応答して圧力応答キヤパシタンスにより与
    えられる実際電圧積分信号の交互に増大及び減少
    する振幅に関係して交互に高電流状態及び低電流
    状態を有し、前記積分信号は、前記圧力応答キヤ
    パシタンスの瞬時値に関係する振幅変化レートを
    有し、前記変換手段は、圧力応答キヤパシタンス
    の瞬時値の前記信号指示として、前記双安定信号
    が前記高信号状態と低信号状態との値を交互に切
    換わる周波数を与え、又 等価電圧積分信号をトランスデユーサの基板−
    ダイアフラム間接合に与えるため前記変換手段の
    双安定電流信号に応答する信号結合手段を含んで
    おり、それにより前記中央電極−基板間接合の非
    圧力応答キヤパシタンスが、零積分応答を生ずる
    べく、その両端に零電圧を与えられる ことを特徴とする装置。 ３ 加えられた圧力信号の大きさを示す出力信号
    を与えるための圧力センサに於て、 参照圧力信号の源と、 中央電極−圧力応答ダイアフラム間接合に関係
    する圧力応答キヤパシタンスと中央電極−基板間
    接合による関係する非圧力応答キヤパシタンスと
    の組み合わされた値の形態で検出された圧力の大
    きさの出力キヤパシタンス指示を与えるための三
    プレート構造のキヤパシタンス式圧力トランスデ
    ユーサの対を含んでおり、前記トランスデユーサ
    の一方は前記参照圧力の源に応答し、又前記トラ
    ンスデユーサの他方は加えられた圧力信号に応答
    し、又 各トランスデユーサと関係づけられている相次
    ぐ多数のサンプリング周期の各々に於て各トラン
    スデユーサからの検出された圧力の大きさのキヤ
    パシタンス指示を各々の圧力応答キヤパシタンス
    の瞬時値を表す電気的信号に変換する為の信号コ
    ンデイシヨニング手段を含んでおり、前記信号コ
    ンデイシヨニング装置はその入力端及び出力端で
    関係づけらているサンプリング周期に於て各トラ
    ンスデユーサの中央電極−ダイアフラム間接合に
    応答するべく接続されており、それに双安定電流
    信号を与え、この双安定電流信号はそれに応答し
    て各トランスデユーサの圧力応答キヤパシタンス
    により前記入力端に与えられる電圧積分信号の交
    互に増大及び減少する振幅に関係して高電流状態
    と低電流状態との間を交互に切り換わり、前記積
    分信号の各々は関係づけられているトランスデユ
    ーサの圧力応答キヤパシタンスの瞬時値に関係す
    る振幅変化レートを有し、前記信号コンデイシヨ
    ニング装置は各トランスデユーサの圧力応答キヤ
    パシタンスの瞬時値の前記信号表示を、前記双安
    定信号が前記高電流状態と低電流状態との間を交
    互に切り換わる周波数として与え、更に前記信号
    コンデイシヨニング装置は各サンプル時間間隔中
    に前記電圧積分信号を各トランスデユーサの基板
    −ダイアフラム間接合に与え、それにより前記中
    央電極−基板間接合の非圧力応答キヤパシタンス
    が、零積分応答を生ずるように、その両端に零電
    圧を与えられ、相次ぐサンプル時間間隔に於ける
    信号周波数の比が、最小圧力信号の大きさに対す
    る相対値として、加えられた圧力信号の大きさの
    指標を与える ことを特徴とする圧力センサ。
JP59180260A 1983-08-29 1984-08-29 キヤパシタンス式圧力トランスデユ−サの圧力測定方法及び装置 Granted JPS6071926A (ja)

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