JPH046890B2 - - Google Patents

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JPH046890B2
JPH046890B2 JP57058059A JP5805982A JPH046890B2 JP H046890 B2 JPH046890 B2 JP H046890B2 JP 57058059 A JP57058059 A JP 57058059A JP 5805982 A JP5805982 A JP 5805982A JP H046890 B2 JPH046890 B2 JP H046890B2
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JP
Japan
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pressure
low
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cell
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JP57058059A
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JPS58176532A (ja
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Tadanori Yuhara
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring 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
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • G01L13/025Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/02Arrangements for preventing, or for compensating for, effects of inclination or acceleration of the measuring device; Zero-setting means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は試験または実験用、あるいは一般工
業計測器の校正用圧力計に関するものである。
従来のワイドレンジ圧力計は、1つのセンサで
ワイドレンジをカバーしているため、低レンジに
おいてはセンサの出力が微少になり、増巾部のゲ
インが高くなつてしまい、ゼロ点の安定性に問題
があつた。また、従来の高精度圧力計はレンジア
ビリテイが小さく(例えば1:5)、したがつて
広い圧力範囲にわたつて使用する場合は各々のレ
ンジの圧力計を数台必要とした。さらに、従来の
圧力計は気体のみならず液体の圧力測定のために
受圧ダイアフラムまたは受圧ベロー等を用い、測
定流体と検出部とを隔離し、検出部内部に封入液
が封入されている場合が多く、この場合には圧力
計を傾けたときの封入液のヘツドによる傾斜誤差
が大となる欠点があつた。
この発明は、上記の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところはレンジアビリテイの
向上を図るとともに装置の姿勢(傾斜)の変化に
起因する誤差の低減を図つた高精度の圧力測定装
置を提供することにある。
上記の目的は、この発明によれば、測定圧力の
大、小に応じて低圧または高圧の圧力測定用セル
から選択的に検出出力を取り出しうるように圧力
測定装置において、 隔壁板12で分割された2つの空間を有し圧力
導入口11,11を介して低圧および高圧が導入
されるフランジ7と、それぞれの圧力導入空間に
おけるフランジ内側面との間にシール室を構成す
るとともに各々の受圧面が対向するようにしかも
互いに近接して配置される一対の受圧ダイアフラ
ム5,6とからなる圧力導入部と、 内部空間を有する絶縁体と、この内部空間を2
つの測定室に分割する剛性の高い高圧検出ダイア
フラム3とを有する高圧測定用セル1と、 内部空間を有する絶縁体と、この内部空間を2
つの測定室に分割する剛性の低い低圧検出ダイア
フラム4とを有する低圧測定用セル2と、 前記高圧測定用セル1の一方の測定室と前記低
圧測定用セル2の一方の測定室と前記圧力導入部
の一方のシール室との間を連通する流体通路13
と、前記高圧測定用セル1の他方の測定室と前記
低圧測定用セル2の他方の測定室と前記圧力導入
部の他方のシール室との間を連通する流体通路1
4,15と、 前記流体通路13,14,15内に充填される
非圧縮性の封入液8とを具備することにより達成
される。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明
する。
第1図はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。
この発明による圧力測定装置は、測定圧力を電
気信号に変換する高圧測定用セル1、低圧測定用
セル2、受圧ダイアフラム5,6および隔離板1
2を有するフランジ7、このフランジ部7とセル
部1,2を接続する流体通路としての接続パイプ
13,15、高,低圧測定用セル1,2間を接続
する流体通路としての接続パイプ14等で構成さ
れる。なお、3は高圧検出ダイアフラム、4は低
圧検出ダイアフラム、9は固定電極、10は電子
回路、11は圧力導入口で、接続パイプ13〜1
5の中にはそれぞれ封入液8が封入されている。
したがつて、圧力導入口11を介して受圧ダイ
アフラム5,6が圧力を受けて変位すると、接続
パイプ13,15中の封入液8が移動し、該封入
液8の移動によつて高圧検出セル1の検出ダイア
フラム3および低圧検出セル2の検出ダイアフラ
ム4に測定圧力が伝達され、検出ダイアフラム
3,4は測定圧力に比例して変位する。この実施
例において、圧力検出セル1,2には検出ダイア
フラム3,4に対向して図の如く一対の固定電極
9が設けられており、ダイアフラム3,4は該固
定電極9に対して可動電極を構成する。このため
検出ダイアフラム3,4の変位に応じて該ダイア
フラムと固定電極9との間隔が変化するので、電
子回路10では静電容量変化として取り出すこと
ができる。このようにすることにより、低圧の場
合は低圧検出セル2より、また高圧の場合は高圧
検出セル1より選択的に出力を取り出すことがで
きる。なお、この場合、圧力導入部と圧力検出部
とは互いに封入液が封入されたパイプによつて連
接されているため、圧力は高圧セル1、低圧セル
2の双方に伝達されるが、低圧の場合は検出ダイ
アフラム3は殆んど変位せず専ら検出ダイアフラ
ム4が有効に働くこととなり、一方高圧の場合は
検出ダイアフラム4が大きく変位し、固定電極9
に接触して無効となる(このため、固定電極9は
ダイアフラムのバツクアツプとしての役目も果し
ている。)ので、検出ダイアフラム3側が有効に
作用することになるものである。このように、接
続パイプ13〜15内の封入液によつて圧力導入
口と圧力検出セルとが互いにつながることになる
から、高圧と低圧の圧力導入口の間隔を小さくす
ることと相俟つて、封入液の移動を小さくするこ
とができるので、姿勢による誤差が殆んど生じな
い。
また、この圧力測定装置において、低圧側に
P、高圧側にP+ΔPなる圧力を導入してその差
圧ΔPを測定する場合においても、差圧ΔPの大き
さに応じて高圧セルまたは低圧セルを選択するこ
とによつて高精度の測定が可能となる。
なお、傾斜誤差または姿勢誤差について改善で
きる理由は次の通りである。
まず、従来装置の傾斜誤差または姿勢誤差につ
いて説明する。第2図はこの種の従来の圧力測定
装置の基本構成図を示し、(A)は検出ダイアフラム
を垂直状態にして使用する場合、(B)は検出ダイア
フラムを水平状態にして使用する場合を示す。し
かして、この第2図(A)において、2つの金属リン
グ20,21内には絶縁体22,23がそれぞれ
充填されており、この金属リング20,21は検
出ダイアフラム28を挟んで溶接接合される。検
出ダイアフラム28に向く絶縁体22,23の面
は凹面状に形成されて、それぞれ電極29,30
が設けられている。また、金属リング20,21
にはそれぞれ受圧ダイアフラム26,27が取付
けられており、絶縁体22,23には貫通孔2
4,25が明けられている。そして、検出ダイア
フラム28および受圧ダイアフラム26,27に
よつて形成された空間には封入液が充填されてい
る。しかして、異なつた圧力P1,P2が両側から
作用すると、その差圧ΔP(=P2−P1)に応じて
検出ダイアフラム28が変位し、それが容量変化
として取出される。
この従来装置においては、たとえば第2図(A)に
示すように、検出ダイアフラム28を垂直状態に
して使用する場合には、検出ダイアフラム28は
差圧ΔPのみを受けるので、特に姿勢誤差は生じ
ない。
ところが、第2図(B)に示すように、検出ダイア
フラム28を水平状態にして使用する場合には、
検出ダイアフラム28には、差圧ΔP(=P2−P1
のほかに、ヘツド差Hに基づく重力を受ける。こ
の重力によつて検出ダイアフラム28は変位させ
られ、それが誤差(つまり姿勢誤差)として発生
する。なお、Hは約50mm程度である。そして、検
出ダイアフラム28を傾斜状態で使用すれば、傾
斜誤差が生じる。このように、従来装置において
は、検出ダイアフラムの使用時の姿勢に起因する
誤差(姿勢誤差)が生じる。
一方、本発明においては、第1図における検出
ダイアフラム3,4が水平状態になるようにして
装置全体を水平設置したとしても、パイプ14に
よつて検出ダイアフラム3,4のそれぞれの片側
には同じ圧力が作用するので、セル1,2におい
てはヘツド差に起因する誤差(姿勢誤差)は生じ
ない。なお、受圧ダイアフラム5,6間にはヘツ
ド差が生ずるが、このヘツド差は非常に微小、た
とえば4〜5mm程度にすることができるので、こ
のヘツド差に起因する誤差は無視し得る。この点
を第3図及び第4図に基づいてさらに詳細に説明
する。なお、説明を簡略化するために以下におい
ては、受圧ダイアフラムには大気圧のみが作用し
ているものとする。
第3図は、従来装置が水平状態からθ度だけ傾
いている状態を示す図である。
いま、大気圧をPO、封入液の比重をρ、受圧
ダイアフラム26,26間の距離をH、受圧ダイ
アフラム26の中心(基準点)と検出ダイアフラ
ム28の中心(基準点)との垂直方向に沿つた距
離をh、検出ダイアフラム28の両側に作用する
力をそれぞれPH,PL、とすれば、 検出ダイアフラム28には、測定すべき差圧が
発生していないにもかかわらず、 PH−PL=(PO+ρh)−(PO−ρh) =2ρh=ρHsinθ ……(1) で表される圧力が作用することになる。
すなわち、従来装置においては、通常の設置状
態からθ度傾いた場合、検出ダイアフラム28が
(1)式で表される力を受けて変位してしまうことに
なる。
これに対して、第4図に示した本発明において
は、 受圧ダイアフラム5,6間の距離をH′、各受
圧ダイアフラム5,6の中心と一方の検出ダイア
フラム4の中心との垂直方向に沿つた距離をh1
h2、各受圧ダイアフラム5,6の中心ともう一方
の検出ダイアフラム3の中心との垂直方向に沿つ
た距離をh3,h4、 とすれば、 検出ダイアフラム4には、 PH−PL =(PO+ρh1)−(PO+ρh2) =ρ(h1−h2)=ρH′sinθ ……(2) で表される力が作用し、 同様に、検出ダイアフラム3にも、 PH−PL =(PO+ρh3)−(PO+ρh4) =ρ(h3−h4)=ρH′sinθ ……(3) で表される力が作用することになる。
ここで、本発明においては、圧力導入部の一対
の受圧ダイアフラム5,6が、各々の受圧面が対
向するようにしかも近接配置されているので、い
いかえれば、上記の(2),(3)式におけるH′が充分
に小さく設定されているので、傾斜に起因して検
出ダイアフラムに作用する力を測定上無視できる
程度の小さな値とすることができる。
なお、圧力導入部が上述したとおり構成され、
流体通路により高圧測定用セルおよび低圧測定用
セルと接続されるという条件を満たせば、傾斜誤
差をなくすことができ、圧力導入部と高圧測定用
セル及び低圧測定用セルの位置関係は特に限定さ
れない。このように、本発明においては、可動電
極としての検出ダイアフラムの両側に固定電極を
それぞれ配置した容量式圧力検出器からそれぞれ
成る低圧セルおよび高圧セルを並列配置し、各セ
ルの検出ダイアフラムの一方の面に圧力P1を作
用させ、他方の面に圧力P2を作用させるように
したので、検出ダイアフラムの姿勢に起因する誤
差を除去することができる。
以上のように、この発明によれば、低圧の導入
口と高圧の導入口とが間隔板を挟んで一体化され
た圧力導入部に対し、圧力伝達手段によつて低圧
セルと高圧セルとをそれぞれ並列に接続するよう
にしたから、低圧測定用と高圧測定用の圧力計を
個別に設けるものに比して小形にすることができ
る。また、各々のセルが1:10のレンジアビリテ
イ、例えば一方のセルが1〜10mmH2Oの測定レ
ンジを有し、他方のセルが10〜100mmH2Oの測定
レンジを有しているものとすれば、圧力計全体と
しては1〜100mmH2Oの測定レンジ、つまり1:
100のレンジアビリテイを有することとなり、し
たがつてレンジアビリテイが向上する。さらに、
低圧の測定においても低圧測定用セルから充分大
きな出力を得ることができるので、従来のものと
比べて増巾部のゲインをそれ程高くする必要がな
く、したがつてゼロ点の安定性が高くなる。ま
た、一対の受圧ダイアフラム間の距離を充分小さ
くすることができるので、どのように傾けてもヘ
ツド差が殆んどなく、したがつて傾斜誤差または
姿勢誤差を改善することができる利点を有するも
のである。
なお、この発明は接合部の接合強度を増加さ
せ、受圧ダイアフラムに耐蝕性の部材を使用する
とともに、過大圧保護機構を設けることにより前
述の如き実験用または工業計測器の校正用圧力計
のみならず、差圧変動が非常に大きな一般プロセ
ス測定用の工業計器として使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図
および第3図は従来装置の原理構成図、第4図は
本発明に係る装置の原理構成図である。 符号説明、1……高圧検出セル、2……低圧検
出セル、3……高圧検出ダイアフラム、4……低
圧検出ダイアフラム、5,6……受圧ダイアフラ
ム、7……フランジ、8……封入液、9……固定
電極、10……電子回路、11……圧力導入口、
12……隔離板、13〜15……接続パイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定圧力の大、小に応じて低圧または高圧の
    圧力測定用セルから選択的に検出出力を取り出し
    うるようにした圧力測定装置であつて、 隔壁板12で分割された2つの空間を有し圧力
    導入口11,11を介して低圧および高圧が導入
    されるフランジ7と、それぞれの圧力導入空間に
    おけるフランジ内側面との間にシール室を構成す
    るとともに各々の受圧面が対向するようにしかも
    互いに近接して配置される一対の受圧ダイアフラ
    ム5,6とからなる圧力導入部と、 内部空間を有する絶縁体と、この内部空間を2
    つの測定室に分割する剛性の高い高圧検出ダイア
    フラム3とを有する高圧測定用セル1と、 内部空間を有する絶縁体と、この内部空間を2
    つの測定室に分割する剛性の低い低圧検出ダイア
    フラム4とを有する低圧測定用セル2と、 前記高圧測定用セル1の一方の測定室と前記低
    圧測定用セル2の一方の測定室と前記圧力導入部
    の一方のシール室との間を連通する流体通路13
    と、前記高圧測定用セル1の他方の測定室と前記
    低圧測定用セル2の他方の測定室と前記圧力導入
    部の他方のシール室との間を連通する流体通路1
    4,15と、 前記流体通路13,14,15内に充填される
    非圧縮性の封入液8とを備えたことを特徴とする
    圧力測定装置。
JP5805982A 1982-04-09 1982-04-09 圧力測定装置 Granted JPS58176532A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5805982A JPS58176532A (ja) 1982-04-09 1982-04-09 圧力測定装置
DE19833312385 DE3312385A1 (de) 1982-04-09 1983-03-31 Druckmessvorrichtung

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JP5805982A JPS58176532A (ja) 1982-04-09 1982-04-09 圧力測定装置

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Publication Number Publication Date
JPS58176532A JPS58176532A (ja) 1983-10-17
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Families Citing this family (6)

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