JPH05180718A - 半導体圧力センサ - Google Patents

半導体圧力センサ

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JPH05180718A
JPH05180718A JP10591791A JP10591791A JPH05180718A JP H05180718 A JPH05180718 A JP H05180718A JP 10591791 A JP10591791 A JP 10591791A JP 10591791 A JP10591791 A JP 10591791A JP H05180718 A JPH05180718 A JP H05180718A
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JP
Japan
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pressure
signal
sensor
range
measurement
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JP10591791A
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English (en)
Inventor
Toshio Aga
敏夫 阿賀
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い測定レンジにおいて性能の良い圧力信号
を出力することができる半導体圧力センサを提供するに
ある。 【構成】 測定圧力を受け異なる測定レンジでこれに対
応する圧力信号を出力する複数の圧力センサと、先の各
圧力センサの圧力導入孔に格別に配置され先の測定レン
ジの最大スパンに対応する圧力により先の圧力導入孔を
閉じるストップ弁と、先の複数の圧力信号のうち最も感
度が良くしかも正しい圧力を出力している先の圧力信号
を判別して選択出力する信号判別手段とを具備する半導
体圧力センサである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定圧力を受けてこれ
を圧力信号に変換して出力する半導体圧力センサに係
り、特に広い測定レンジにおいて性能の良い圧力信号を
出力することができるように改良した半導体圧力センサ
に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の半導体圧力センサの構造を
示す縦断面図である。10はn形のシリコン単結晶で作
られたセンサチップであり、凹部11を有しさらに凹部
11の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪部12
とその周辺の固定部13とを有している。
【0003】起歪部12は単結晶の(100)面とさ
れ、その上にはその中心を通る結晶軸<100>方向で
固定部13との境界付近に例えば剪断形のゲ−ジ14が
不純物の拡散により伝導形がP形として形成されてい
る。剪断形のゲ−ジ14はその長手方向に一対の電源端
を持ちここに電源電圧が印加され、この長手方向のほぼ
中央部に一対の出力端が形成されここで出力電圧を得
る。
【0004】センサチップ10は、その固定部13が例
えば中央に導圧孔15を持つパイレックスガラスなどの
ガラス基板16に固定され、このガラス基板16は中央
に導圧孔17を持つ金属の支持台18に固定されてい
る。センサチップ10、ガラス基板16および金属の支
持台18の相互間はガラス基板16に対してセンサチッ
プ10を電源E1 により正電位に保持し、かつガラス基
板16に対して金属の支持台18を電源E2 により正電
位に保持して陽極接合する。
【0005】以上のような構成において、測定圧力Pが
起歪部12に印加されると、これによって剪断応力τが
ゲ−ジ14に発生しこれに対応する出力電圧が出力端に
得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような半導体圧力センサは測定レンジが決められている
ので広い範囲に亘る圧力測定ができず、測定レンジが小
さくなるほど性能が悪くなるという欠点がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、測定圧力を受け異なる測定レンジでこ
れに対応する圧力信号を出力する複数の圧力センサと、
これ等の各圧力センサの圧力導入孔に格別に配置され先
の測定レンジの最大スパンに対応する圧力により先の圧
力導入孔を閉じるストップ弁と、先の複数の圧力信号の
うち最も感度が良くしかも正しい圧力を出力している先
の圧力信号を判別して選択出力する信号判別手段を具備
するようにしたものである。
【0008】
【作 用】複数の圧力センサにより測定圧力を受け異な
る測定レンジでこれに対応する複数の圧力信号を出力す
る。一方、ストップ弁によりこれ等の各圧力センサの圧
力導入孔に格別に配置され圧力導入孔が先の測定レンジ
の最大スパンに対応する圧力になると先の圧力導入孔を
閉じる。信号判別手段はこの複数の圧力信号のうち最も
感度が良くしかも正しい圧力を出力しているとみられる
先の圧力信号を判別して出力する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示す縦断面図
である。20はケ−ス21の底板であり、この底板20
に円筒状の筒体22が固定されている。この筒体22の
中央近傍には円板状の仕切板23が形成され、上室24
と下室25とに分離している。
【0010】この上室24の中は、さらに隔離板26で
上下に分離され、この隔離板26と仕切板23との間は
更に縦に2枚の仕切板で分離されて圧力室27、28、
29が形成されている。22の上部には円板状の上蓋3
0が固定されている。この上蓋30の中央部近傍には測
定圧力Pを導入する貫通孔31が形成されている。
【0011】圧力室27、28、29の上部を構成する
隔離板26には、これ等の圧力室27、28、29に対
応して圧力導入孔32A、32B、32Cがそれぞれ穿
設されている。また、圧力室27、28、29の下部を
構成する仕切板23にも、圧力導入孔33A、33B、
33Cがそれぞれ各圧力室の中央に穿設されている。
【0012】さらに圧力室27、28、29の内部に設
置される各圧力センサ34A、34B、34Cからのリ
−ド線(35A、35A´)、(35B、35B´)、
(35C、35C´)を下室25に導出するハ−メチッ
クシ−ル孔(36A、36A´)、(36B、36B
´)、(36C、36C´)がそれぞれ仕切板23に形
成されている。
【0013】これ等の圧力センサ34A、34B、34
Cは、いずれも図5に示す支持台18を除いた部分と同
様な構成を有しているが、これ等の測定レンジはそれぞ
れ異なっている。例えば、圧力センサ34Aは測定レン
ジが0〜2Kgf/cm2 、圧力センサ34Bは0〜2
0Kgf/cm2 、圧力センサ34Cは0〜200Kg
f/cm 2 に選定されている。
【0014】また、隔離板26に形成された圧力導入孔
32A、32B、32Cの上には、バネ性のあるダイア
フラム体で構成されたストップ弁37A、37B、37
Cがそれぞれ気密を保持して固定されている。
【0015】これ等のストップ弁37A、37B、37
Cはそれぞれ圧力導入孔32A、32B、32Cを閉じ
る圧力が異なっており、例えばストップ弁37Aは2K
gf/cm2 を、ストップ弁37Bは20Kgf/cm
2 を、ストップ弁37Cは200Kgf/cm2 を越え
る圧力でそれぞれ圧力導入孔32A、32B、32Cを
閉じ、各圧力センサ34A、34B、34Cへ圧力が伝
達されないようになっている。
【0016】更に、各圧力室27、28、29に固定さ
れた圧力センサ34A、34B、34Cの周囲、圧力導
入孔32A、32B、32C、ストップ弁37A、37
B、37Cの内側には、それぞれシリコンオイルなどの
封液38A、38B、38Cが密封して封入されてい
る。
【0017】下室25の中には信号変換部39が収納さ
れており、この信号変換部39には各圧力センサ34
A、34B、34Cからの各リ−ド線(35A、35A
´)、(35B、35B´)、(35C、35C´)が
接続され、信号変換部39は圧力センサ34A、34
B、34Cから出力される圧力信号PA 、PB 、PC
信号処理して筒体22の側面に穿設された孔40、41
を介して出力端42、43に圧力信号PO を出力する。
【0018】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図2に示す動作説明図、図3に示す特性図を
用いて説明する。まず、測定圧力Pが貫通孔31から導
入され、この値が0〜2Kgf/cm2 の範囲のとき
は、圧力センサ34A、34B、34Cの全てから圧力
信号PA 、PB 、PC が各リ−ド線(35A、35A
´)、(35B、35B´)、(35C、35C´)を
介して信号変換部39に出力されるが、信号変換部39
は図3に示すように感度の最も大きい圧力信号を出す圧
力センサ34Aからの圧力信号PA を選択して圧力信号
O として出力する。
【0019】この場合に、圧力センサ34A、34B、
34Cの3つのうちいずれか1つ又は2つの圧力センサ
が故障しているときは残りの生きている圧力センサのう
ち最も感度の高い圧力信号を選択して圧力信号PO とし
て出力する。次に、測定圧力Pが2〜20Kgf/cm
2 の範囲のときは、信号変換部39は同様にして圧力セ
ンサ34Bから出力される圧力信号PB を選択して圧力
信号PO として出力する。この場合は、図2に示すよう
にダイアフラム状のストップ弁37Aは圧力導入孔32
A側に凹んでこれを閉じ、圧力センサ34Aに過大圧が
印加されないようにしている。
【0020】さらに、測定圧力Pが20〜200Kgf
/cm2 の範囲のときは、信号変換部39は同様にして
圧力センサ34Cから出力される圧力信号PC を選択し
て圧力信号PO として出力する。この場合は、更に図2
に示すものと同様にしてダイアフラム状のストップ弁3
7Bも圧力導入孔32B側に凹んでこれを閉じ、圧力セ
ンサ34Bに過大圧が印加されないようにしている。
【0021】したがって、例えば圧力センサが1個のと
きの性能保証範囲がスパンの1/10までとすると、3
個の圧力センサを有する図1に示す実施例では0.2〜
200Kgf/cm2 まで性能保証範囲が広がり、最大
スパンの1/1000までの性能が1台の半導体圧力計
で実現することができることとなる。しかも、これ等の
圧力センサの一部が、例えば絶縁低下などにより使用不
能になっても他の圧力センサでこれをカバ−することが
でき、信頼性が向上する。
【0022】図4は本発明の他の実施例の構成を示す縦
断面図である。図1に示す機能と同様な機能を有する部
分には同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。
図4に示す実施例は腐蝕性流体など接する流体の圧力を
測定する場合に有効な構成を示している。
【0023】筒体22の上面には、中央部が曲面状に湾
曲された湾曲部44が形成された円板状のフランジ45
が固定されており、さらにこの中央部には貫通孔46が
開けられている。そして、このフランジ45の上面には
ダイアフラム47が気密を保持して湾曲部44を覆って
いる。これ等の湾曲部44の内部、貫通孔46、ストッ
プ弁37A、37B、37Cの外部にはシリコンオイル
などの封液48が封入されている。
【0024】以上の構成により、測定圧力Pがダイアフ
ラム47に印加されると、この測定圧力Pは封液48を
介してストップ弁37A、37B、37Cに印加され、
更に、封液38A、38B、38Cを介して圧力センサ
34A、34B、34Cに伝達される。この後の動作は
図1に示す場合と同様である。
【0025】なお、以上の説明では、圧力センサとして
剪断形のものをベ−スとして説明したが、これに限られ
ることはなく例えば振動式センサ、或いは容量式センサ
でも良いことは説明するまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、圧力センサを複数個設けこれ等を
相互に関連させて判別手段により最適な測定圧力を出力
するようにしたので、測定レンジを広くとることがで
き、しかも感度良く、信頼性、安全性の高い半導体圧力
センサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例の構成を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1に示す実施例の動作を説明する部分説明図
である。
【図3】図1に示す実施例の動作を説明する特性図であ
る。
【図4】本発明の他の実施例の構成を示す縦断面図であ
る。
【図5】従来の半導体圧力センサの構成を示す縦断面図
である。
【符号の説明】
10 センサチップ 11 凹部 12 起歪部 14 ゲ−ジ 15 導圧孔 16 ガラス基板 27、28、29 圧力室 32A、32B、32C、33A、33B、33C 圧
力導入孔 34A、34B、34C 圧力センサ 37A、37B、37C ストップ弁 38A、38B、38C 封液 39 信号変換部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定圧力を受け異なる測定レンジでこれに
    対応する圧力信号を出力する複数の圧力センサと、前記
    各圧力センサの圧力導入孔に格別に配置され前記測定レ
    ンジの最大スパンに対応する圧力により前記圧力導入孔
    を閉じるストップ弁と、前記複数の圧力信号のうち最も
    感度が良くしかも正しい圧力を出力している前記圧力信
    号を判別して選択出力する信号判別手段とを具備するこ
    とを特徴とする半導体圧力センサ。
JP10591791A 1991-05-10 1991-05-10 半導体圧力センサ Pending JPH05180718A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10591791A JPH05180718A (ja) 1991-05-10 1991-05-10 半導体圧力センサ

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JP10591791A JPH05180718A (ja) 1991-05-10 1991-05-10 半導体圧力センサ

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JPH05180718A true JPH05180718A (ja) 1993-07-23

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ID=14420220

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JP10591791A Pending JPH05180718A (ja) 1991-05-10 1991-05-10 半導体圧力センサ

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JP (1) JPH05180718A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003014568A (ja) * 2001-07-03 2003-01-15 Hokuriku Electric Ind Co Ltd 半導体圧力センサ装置
JP2008202970A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Asahi Keiki Kogyo Kk 圧力計
JP2020190468A (ja) * 2019-05-22 2020-11-26 株式会社堀場エステック 圧力測定装置

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003014568A (ja) * 2001-07-03 2003-01-15 Hokuriku Electric Ind Co Ltd 半導体圧力センサ装置
JP2008202970A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Asahi Keiki Kogyo Kk 圧力計
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