JPH06102123A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH06102123A JPH06102123A JP25025592A JP25025592A JPH06102123A JP H06102123 A JPH06102123 A JP H06102123A JP 25025592 A JP25025592 A JP 25025592A JP 25025592 A JP25025592 A JP 25025592A JP H06102123 A JPH06102123 A JP H06102123A
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- Japan
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- pressure
- circuit
- pressure sensor
- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧力センサに関し、検出した圧力をデジタル
処理して、直流増幅器で避けられない温度特性、直流ド
リフトなどの問題を解決し、小形安価で、大きな機械的
な耐性を得ることを目的とする。 【構成】 コンデンサ１が負荷容量として連なる圧電振
動子２と発振回路3aを具えた２組の発振器３から構成さ
れており、前記コンデンサ１は、圧力の変化によって容
量値が変化するものであり、前記発振器３は、それぞれ
圧電振動子２の周波数が、コンデンサ１の容量値の変化
によって発振周波数：ｆ1 、ｆ2 が変化するものであ
り、かつ圧力が変化した際、発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の
差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2 が、変化した圧力を示すもので
あるように構成する。
処理して、直流増幅器で避けられない温度特性、直流ド
リフトなどの問題を解決し、小形安価で、大きな機械的
な耐性を得ることを目的とする。 【構成】 コンデンサ１が負荷容量として連なる圧電振
動子２と発振回路3aを具えた２組の発振器３から構成さ
れており、前記コンデンサ１は、圧力の変化によって容
量値が変化するものであり、前記発振器３は、それぞれ
圧電振動子２の周波数が、コンデンサ１の容量値の変化
によって発振周波数：ｆ1 、ｆ2 が変化するものであ
り、かつ圧力が変化した際、発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の
差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2 が、変化した圧力を示すもので
あるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力センサに係わり、検
出した圧力をデジタル処理して、特性が安定で、小形安
価で、機械的な耐性が大きい圧力センサに関する。
出した圧力をデジタル処理して、特性が安定で、小形安
価で、機械的な耐性が大きい圧力センサに関する。
【０００２】圧力測定は、いろいろな産業分野で広く行
われている測定技術の一つであるが、その測定範囲は超
高圧のＧＰa から超高真空のμＰa まで非常に広い。そ
して、目的に応じていろいろな測定原理を適用した圧力
センサが用いられている。
われている測定技術の一つであるが、その測定範囲は超
高圧のＧＰa から超高真空のμＰa まで非常に広い。そ
して、目的に応じていろいろな測定原理を適用した圧力
センサが用いられている。
【０００３】最近では、特に自動車の電子制御化が盛ん
に行われており、例えばエンジンのガス圧やブレーキの
油圧、タイヤの空気圧といったいろいろな圧力の測定
が、自動車の燃費改善や安全性の確保に欠かせなくなっ
ている。そして、こうした圧力の測定に適用できる小形
で高性能で安価な圧力センサの出現が望まれている。
に行われており、例えばエンジンのガス圧やブレーキの
油圧、タイヤの空気圧といったいろいろな圧力の測定
が、自動車の燃費改善や安全性の確保に欠かせなくなっ
ている。そして、こうした圧力の測定に適用できる小形
で高性能で安価な圧力センサの出現が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】圧力計は測定原理によっていろいろに分
類できるが、圧力−力平衡型と物理現象利用型に分けら
れる。そのなかで、圧力−力平衡型の圧力計は、圧力に
よって生じた力を重力などの力に釣り合わせて圧力を測
定する。この圧力計では圧力の絶対測定ができる。それ
に対して、物理現象を利用した圧力計は、物質の弾性や
電気抵抗、圧電効果、電離などいろいろな物理量の圧力
による変位量を測定する圧力計で、圧力を比較測定す
る。
類できるが、圧力−力平衡型と物理現象利用型に分けら
れる。そのなかで、圧力−力平衡型の圧力計は、圧力に
よって生じた力を重力などの力に釣り合わせて圧力を測
定する。この圧力計では圧力の絶対測定ができる。それ
に対して、物理現象を利用した圧力計は、物質の弾性や
電気抵抗、圧電効果、電離などいろいろな物理量の圧力
による変位量を測定する圧力計で、圧力を比較測定す
る。
【０００５】最近のように圧力を測定して電子制御する
場合には、圧力センサから圧力を電気信号として取り出
せる方が好ましく、そのために圧電効果、ピエゾ抵抗効
果、圧力−静電容量効果などが用いられている。
場合には、圧力センサから圧力を電気信号として取り出
せる方が好ましく、そのために圧電効果、ピエゾ抵抗効
果、圧力−静電容量効果などが用いられている。
【０００６】図５は圧力センサの一例の模式的な説明図
で、図５（Ａ）は圧電効果を利用した圧力センサ、図５
（Ｂ）はピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサである。
図５（Ａ）において、圧電効果は外力が加わると誘電分
極を生ずる現象で、水晶のような単結晶やＰＺＴのよう
な多結晶の圧電性セラミックなどが圧電効果を示す圧電
体として知られている。最近では、ＬｉＮｂＯ3 などの
単結晶も用いられるようになっている。
で、図５（Ａ）は圧電効果を利用した圧力センサ、図５
（Ｂ）はピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサである。
図５（Ａ）において、圧電効果は外力が加わると誘電分
極を生ずる現象で、水晶のような単結晶やＰＺＴのよう
な多結晶の圧電性セラミックなどが圧電効果を示す圧電
体として知られている。最近では、ＬｉＮｂＯ3 などの
単結晶も用いられるようになっている。
【０００７】この圧電体の薄い基板の両面に対向して電
極を取り付けて圧電効果素子を構成する。そして、基板
に応力を加えて撓めれば、生じた誘電分極を圧電気とし
て電極から取り出すことができる。そして、この基板を
撓める応力が圧力であれば、圧力と電圧が比例関係にあ
るので圧力センサとして用いることができる。
極を取り付けて圧電効果素子を構成する。そして、基板
に応力を加えて撓めれば、生じた誘電分極を圧電気とし
て電極から取り出すことができる。そして、この基板を
撓める応力が圧力であれば、圧力と電圧が比例関係にあ
るので圧力センサとして用いることができる。
【０００８】図５（Ｂ）において、ピエゾ抵抗効果は外
力が加わると電気抵抗が変化する現象で、この現象は導
体や半導体などに見られる。導体は一般に抵抗変化が小
さいが、シリコンなどのｎ型半導体は著しい効果が現れ
る。
力が加わると電気抵抗が変化する現象で、この現象は導
体や半導体などに見られる。導体は一般に抵抗変化が小
さいが、シリコンなどのｎ型半導体は著しい効果が現れ
る。
【０００９】従って、例えばシリコン基板の表面にｎ型
シリコンを拡散形成させたり、ピエゾ抵抗効果を示す材
料を絶縁性の基板に被着したりしてピエゾ抵抗効果素子
を形成し、両端部から端子を引き出す。電圧を印加して
基板が応力によって歪んだ際の電気抵抗の変化を電圧降
下として検出すれば、歪みの大きさが分かる。そして、
この基板を歪める応力が圧力であれば、圧力と電気抵抗
が比例関係にあるので圧力センサとして用いることがで
きる。
シリコンを拡散形成させたり、ピエゾ抵抗効果を示す材
料を絶縁性の基板に被着したりしてピエゾ抵抗効果素子
を形成し、両端部から端子を引き出す。電圧を印加して
基板が応力によって歪んだ際の電気抵抗の変化を電圧降
下として検出すれば、歪みの大きさが分かる。そして、
この基板を歪める応力が圧力であれば、圧力と電気抵抗
が比例関係にあるので圧力センサとして用いることがで
きる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧力
センサは、圧力の変化を直に電気信号として取り出すこ
とができるので、圧力を電子制御するのに好都合であ
る。しかし、取り出される電気信号は直流なので直流増
幅器をもった電子回路が必要になり、回路が複雑な上
に、直流ドリフトなどにも問題があった。
センサは、圧力の変化を直に電気信号として取り出すこ
とができるので、圧力を電子制御するのに好都合であ
る。しかし、取り出される電気信号は直流なので直流増
幅器をもった電子回路が必要になり、回路が複雑な上
に、直流ドリフトなどにも問題があった。
【００１１】また、温度特性は、シリコン単結晶を用い
てもばらつきが避けられず、調整が必要であった。さら
に、こうした圧力センサを構成する素子は、構成する材
料が特定されてしまうので、強度などの構造設計が複雑
になっていた。
てもばらつきが避けられず、調整が必要であった。さら
に、こうした圧力センサを構成する素子は、構成する材
料が特定されてしまうので、強度などの構造設計が複雑
になっていた。
【００１２】そこで本発明は、圧力の変化によってコン
デンサの容量値が変化し、その容量値の変化によって圧
電振動子の共振周波数がシフトする２組の発振器の発振
周波数の差分から圧力を検出し、検出した圧力を全てデ
ジタル処理する圧力センサを提供することを目的として
いる。
デンサの容量値が変化し、その容量値の変化によって圧
電振動子の共振周波数がシフトする２組の発振器の発振
周波数の差分から圧力を検出し、検出した圧力を全てデ
ジタル処理する圧力センサを提供することを目的として
いる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上で述べた課題は、コン
デンサが負荷容量として連なる圧電振動子と発振回路を
具えた２組の発振器を有し、前記コンデンサは、圧力の
変化によって容量値が変化するものであり、前記発振器
は、それぞれ圧電振動子の周波数が、コンデンサの容量
値の変化によって発振周波数：ｆ1 、ｆ2 が変化するも
のであり、かつ圧力が変化した際、発振周波数：ｆ1 、
ｆ2 の差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2 が、変化した圧力を示す
ものであるように構成された圧力センサによって解決さ
れる。
デンサが負荷容量として連なる圧電振動子と発振回路を
具えた２組の発振器を有し、前記コンデンサは、圧力の
変化によって容量値が変化するものであり、前記発振器
は、それぞれ圧電振動子の周波数が、コンデンサの容量
値の変化によって発振周波数：ｆ1 、ｆ2 が変化するも
のであり、かつ圧力が変化した際、発振周波数：ｆ1 、
ｆ2 の差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2 が、変化した圧力を示す
ものであるように構成された圧力センサによって解決さ
れる。
【００１４】
【作用】圧電振動子を共振素子として用いた発振器にお
いては、発振周波数は振動子の特性によってほゞ決ま
る。また、振動子にコンデンサを直列に挿入すれば、コ
ンデンサの容量値の変化によって振動子の共振周波数を
シフト（ずれ）させ、従って発振器の発振周波数をシフ
トさせることができる。
いては、発振周波数は振動子の特性によってほゞ決ま
る。また、振動子にコンデンサを直列に挿入すれば、コ
ンデンサの容量値の変化によって振動子の共振周波数を
シフト（ずれ）させ、従って発振器の発振周波数をシフ
トさせることができる。
【００１５】そこで本発明においては、圧力の変化をコ
ンデンサの容量値の変化で検知し、その容量値の変化に
よって発振器の発振周波数をシフトさせて、圧力の変化
を電気信号として出力するようにしている。
ンデンサの容量値の変化で検知し、その容量値の変化に
よって発振器の発振周波数をシフトさせて、圧力の変化
を電気信号として出力するようにしている。
【００１６】すなわち、２組の発振器を具え、コンデン
サの容量値の変化によって発振器の発振周波数：ｆ1 、
ｆ2 が変化するようにしている。そして、圧力が変化し
た際には、発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の差分：Δｆ＝ｆ1
−ｆ2 が変化した圧力を示すようにしている。従って、
コンデンサの一方のみが圧力によって容量値が変化する
ようにしておけば、温度特性などの影響を相殺すること
もできる。
サの容量値の変化によって発振器の発振周波数：ｆ1 、
ｆ2 が変化するようにしている。そして、圧力が変化し
た際には、発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の差分：Δｆ＝ｆ1
−ｆ2 が変化した圧力を示すようにしている。従って、
コンデンサの一方のみが圧力によって容量値が変化する
ようにしておけば、温度特性などの影響を相殺すること
もできる。
【００１７】こうして、本発明になる圧力センサによれ
ば、検出した圧力を初段からデジタル処理するようにな
っている。そして、圧力をデジタル電気信号として実時
間で取り出すことができるので、圧力を電子制御する用
途に対して具合がよい。
ば、検出した圧力を初段からデジタル処理するようにな
っている。そして、圧力をデジタル電気信号として実時
間で取り出すことができるので、圧力を電子制御する用
途に対して具合がよい。
【００１８】
【実施例】図１は本発明になる圧力センサのブロック
図、図２は圧電振動部材の説明図で、図２（Ａ）は圧電
振動部材の一例の外観図、図２（Ｂ）は圧電振動子の一
例の等価回路図、図２（Ｃ）は圧電振動子の一例の周波
数特性図、図３は発振器の一例の回路構成図、図４は圧
電振動子の負荷容量特性図である。図中、１はコンデン
サ、２は圧電振動子、３は発振器、3aは発振回路、3bは
波形整形回路、４は圧電体基板、4aは電極、５は計数回
路、７はデジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回
路）、10は圧力センサ、20は圧電振動部材、30は制御回
路である。
図、図２は圧電振動部材の説明図で、図２（Ａ）は圧電
振動部材の一例の外観図、図２（Ｂ）は圧電振動子の一
例の等価回路図、図２（Ｃ）は圧電振動子の一例の周波
数特性図、図３は発振器の一例の回路構成図、図４は圧
電振動子の負荷容量特性図である。図中、１はコンデン
サ、２は圧電振動子、３は発振器、3aは発振回路、3bは
波形整形回路、４は圧電体基板、4aは電極、５は計数回
路、７はデジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回
路）、10は圧力センサ、20は圧電振動部材、30は制御回
路である。
【００１９】実施例：１ 図１において、本発明になる圧力センサ10は、圧力の変
化によって容量値が変化するコンデンサ１と、２組の発
振器３と、発振器３から出力されたデジタル信号のそれ
ぞれを計数する２個の計数回路５と、計数回路５の差分
を演算する減算回路６と、減算回路６から出力されたデ
ジタル信号をアナログ量の圧力に変換するＡ／Ｄ変換回
路７とから構成されている。
化によって容量値が変化するコンデンサ１と、２組の発
振器３と、発振器３から出力されたデジタル信号のそれ
ぞれを計数する２個の計数回路５と、計数回路５の差分
を演算する減算回路６と、減算回路６から出力されたデ
ジタル信号をアナログ量の圧力に変換するＡ／Ｄ変換回
路７とから構成されている。
【００２０】コンデンサ１は、例えば、圧力によって容
量が変化するエアギャプコンデンサで、圧力が変化する
と例えばダイヤフラムやベローズなどによって間隙が変
わって容量値が変化する可変容量コンデンサである。因
みに、エアギャプコンデンサの容量は、面積が５ｍｍφ
で間隙が１ｍｍの場合で 1.4ｐＦである。そして、間隙
が 0.1〜１ｍｍの間で変化すると、容量値が１〜14ｐＦ
変化する。
量が変化するエアギャプコンデンサで、圧力が変化する
と例えばダイヤフラムやベローズなどによって間隙が変
わって容量値が変化する可変容量コンデンサである。因
みに、エアギャプコンデンサの容量は、面積が５ｍｍφ
で間隙が１ｍｍの場合で 1.4ｐＦである。そして、間隙
が 0.1〜１ｍｍの間で変化すると、容量値が１〜14ｐＦ
変化する。
【００２１】２組の発振器３はそれぞれ、コンデンサ１
が負荷容量として連なっている圧電振動子２と発振回路
3aから構成されており、それぞれの発振器３から発振周
波数：ｆ1 とｆ2 が出力される。
が負荷容量として連なっている圧電振動子２と発振回路
3aから構成されており、それぞれの発振器３から発振周
波数：ｆ1 とｆ2 が出力される。
【００２２】圧電振動子２は、ＬｉＮｂＯ3 やＬｉＴａ
Ｏ3 などの圧電単結晶の基板４の上に、Ａｕなどの金属
薄膜を櫛歯状にパターニングして電極4aを形成したエネ
ルギー閉じ込め形の圧電振動子である。そして、圧電振
動子２が幅スベリ振動子などの場合には、図２（Ａ）に
示したように、２個の圧電振動子２を１枚の基板４の上
に対称に構成し、例えばハイブリッド集積回路（ＩＣ）
化した圧電振動部材20となすことが容易である。
Ｏ3 などの圧電単結晶の基板４の上に、Ａｕなどの金属
薄膜を櫛歯状にパターニングして電極4aを形成したエネ
ルギー閉じ込め形の圧電振動子である。そして、圧電振
動子２が幅スベリ振動子などの場合には、図２（Ａ）に
示したように、２個の圧電振動子２を１枚の基板４の上
に対称に構成し、例えばハイブリッド集積回路（ＩＣ）
化した圧電振動部材20となすことが容易である。
【００２３】それぞれの圧電振動子２は、図２（Ｂ）に
示したような共振−反共振の特性をもった等価回路で表
すことができる。こゝで、Ｌａはインダクタンス、Ｃａ
とＣｄは静電容量、Ｒａは電気抵抗である。
示したような共振−反共振の特性をもった等価回路で表
すことができる。こゝで、Ｌａはインダクタンス、Ｃａ
とＣｄは静電容量、Ｒａは電気抵抗である。
【００２４】基板４がＬｉＮｂＯ3 の場合を例に採る
と、図２（Ｃ）に実線で示したようなアドミッタンス
（１／Ω）の周波数（ＭHz) 特性を示す。点線で示した
水晶と較べてみると、結合係数が大きく、誘導性領域も
大きい。
と、図２（Ｃ）に実線で示したようなアドミッタンス
（１／Ω）の周波数（ＭHz) 特性を示す。点線で示した
水晶と較べてみると、結合係数が大きく、誘導性領域も
大きい。
【００２５】ところで、コンデンサ１と、圧電振動子２
が付加された発振器３の回路構成の一例は図３に示すと
おりである。前段は発振回路3aで、トランジスタなどを
用いた簡単な回路構成で安定な発振を行わせることがで
きる。こゝでは、後段が波形整形回路3dになっており、
パルス状の信号に整形するようになっている。こうし
て、検出された圧力は初段からデジタル信号として処理
される。
が付加された発振器３の回路構成の一例は図３に示すと
おりである。前段は発振回路3aで、トランジスタなどを
用いた簡単な回路構成で安定な発振を行わせることがで
きる。こゝでは、後段が波形整形回路3dになっており、
パルス状の信号に整形するようになっている。こうし
て、検出された圧力は初段からデジタル信号として処理
される。
【００２６】この図３に示した回路構成において、コン
デンサ１と圧電振動子２を直列に接続した場合には、コ
ンデンサ１の静電容量（ｐＦ）と共振周波数のシフトの
変化率：Δｆ0 （％）が図４に示したような関係にあ
り、コンデンサ１の容量値を変化させると圧電振動子２
の共振周波数をシフトさせることができる。
デンサ１と圧電振動子２を直列に接続した場合には、コ
ンデンサ１の静電容量（ｐＦ）と共振周波数のシフトの
変化率：Δｆ0 （％）が図４に示したような関係にあ
り、コンデンサ１の容量値を変化させると圧電振動子２
の共振周波数をシフトさせることができる。
【００２７】こうして、２組の発振器３から出力された
発振周波数：ｆ1 、ｆ2 は、計数回路５によって計数さ
れたあと、減算回路６によって差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2
が演算され、その差分：ΔｆをＡ／Ｄ変換回路７でアナ
ログ量に変換して圧力を表示するようになっている。
発振周波数：ｆ1 、ｆ2 は、計数回路５によって計数さ
れたあと、減算回路６によって差分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2
が演算され、その差分：ΔｆをＡ／Ｄ変換回路７でアナ
ログ量に変換して圧力を表示するようになっている。
【００２８】ところで、２組の発振器３から出力された
発振周波数：ｆ1 、ｆ2 から差分：Δｆを取るには、２
組の発振器３の特性を同一にし、一方のコンデンサ１に
のみ応力（圧力）を加えれば、温度特性などの外的な影
響を相殺してより正確な圧力の検出を行うことができ
る。
発振周波数：ｆ1 、ｆ2 から差分：Δｆを取るには、２
組の発振器３の特性を同一にし、一方のコンデンサ１に
のみ応力（圧力）を加えれば、温度特性などの外的な影
響を相殺してより正確な圧力の検出を行うことができ
る。
【００２９】また、コンデンサ１に加える圧力の増加／
減少によって、一方の容量値が増加／減少し、他方の容
量値が減少／増加するようにコンデンサ１を選べば、差
分：Δｆをより大きくすることができる。従って、より
高い精度で圧力の検出を行うことができる。
減少によって、一方の容量値が増加／減少し、他方の容
量値が減少／増加するようにコンデンサ１を選べば、差
分：Δｆをより大きくすることができる。従って、より
高い精度で圧力の検出を行うことができる。
【００３０】実施例：２ 図１において、２個の発振回路3aと計数回路５と、減算
回路６とＡ／Ｄ変換回路７はまとめて制御回路30とな
し、例えばゲートアレイによって１個の集積回路に一体
構成する。
回路６とＡ／Ｄ変換回路７はまとめて制御回路30とな
し、例えばゲートアレイによって１個の集積回路に一体
構成する。
【００３１】そうすると、２個が対をなすコンデンサ１
と、２個の圧電振動子２が一体に構成された圧電振動部
材20と、１個のモノリシック集積回路（ＩＣ）からなる
制御回路30の計３個の部材によって、実時間で圧力を検
出することができる圧力センサ10を構成することができ
る。
と、２個の圧電振動子２が一体に構成された圧電振動部
材20と、１個のモノリシック集積回路（ＩＣ）からなる
制御回路30の計３個の部材によって、実時間で圧力を検
出することができる圧力センサ10を構成することができ
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明になる圧力センサは、２組の発振
器の負荷容量の変化によってシフトする発振周波数の差
分を圧力として検出するセンサで、検出した圧力は全て
デジタル処理する。そして、２個の圧電振動子は圧電振
動部材としてハイブリッドＩＣ化し、その他の回路は制
御回路としてモノリシックＩＣ化できる。
器の負荷容量の変化によってシフトする発振周波数の差
分を圧力として検出するセンサで、検出した圧力は全て
デジタル処理する。そして、２個の圧電振動子は圧電振
動部材としてハイブリッドＩＣ化し、その他の回路は制
御回路としてモノリシックＩＣ化できる。
【００３３】その結果、直流ドリフトがないので安定し
た圧力検出ができるとともに、圧力によって容量値が変
化する２個のコンデンサと２個の集積回路によって、小
形で、機械的な負荷に耐性をもち、安価で、圧力を実時
間で検出できる圧力センサが得られる。そして、今後ま
すます需要が期待され、特に自動車などの電子制御に欠
かせない圧力センサの実現に対して、本発明は寄与する
ところが大である。
た圧力検出ができるとともに、圧力によって容量値が変
化する２個のコンデンサと２個の集積回路によって、小
形で、機械的な負荷に耐性をもち、安価で、圧力を実時
間で検出できる圧力センサが得られる。そして、今後ま
すます需要が期待され、特に自動車などの電子制御に欠
かせない圧力センサの実現に対して、本発明は寄与する
ところが大である。
【図１】 本発明になる圧力センサのブロック図であ
る。
る。
【図２】 圧電振動部材の説明図で、（Ａ）は圧電振動
部材の一例の外観図、（Ｂ）は圧電振動子の一例の等価
回路図、（Ｃ）は圧電振動子の一例の周波数特性図であ
る。
部材の一例の外観図、（Ｂ）は圧電振動子の一例の等価
回路図、（Ｃ）は圧電振動子の一例の周波数特性図であ
る。
【図３】 発振器の一例の回路構成図である。
【図４】 圧電振動子の負荷容量特性図である。
【図５】 圧力センサの一例の模式的な説明図で、
（Ａ）は圧電効果を利用した圧力センサ、（Ｂ）はピエ
ゾ抵抗効果を利用した圧力センサである。
（Ａ）は圧電効果を利用した圧力センサ、（Ｂ）はピエ
ゾ抵抗効果を利用した圧力センサである。
１ コンデンサ ２ 圧電振動子 ３ 発振器 3a 発振回路 3b 波形整形回路 ４ 圧電体基板 4a 電極 ５ 計数回路 ６ 減算回路 ７ Ｄ／Ａ変換回路 10 圧力センサ 20 圧電振動部材 30 制御回路
Claims (8)
- 【請求項１】 コンデンサ(1) が負荷容量として連なる
圧電振動子(2) と発振回路(3a)を具えた２組の発振器
(3) を有し、 前記コンデンサ(1) は、圧力の変化によって容量値が変
化するものであり、 前記発振器(3) は、それぞれ圧電振動子(2) の周波数
が、前記コンデンサ(1)の容量値の変化によって発振周
波数：ｆ1 、ｆ2 が変化するものであり、かつ圧力が変
化した際、発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の差分：Δｆ＝ｆ1
−ｆ2 が、変化した圧力を示すものであることを特徴と
する圧力センサ。 - 【請求項２】 前記コンデンサ(1) は、一方のみが圧力
の変化によって容量値が変化するものである請求項１記
載の圧力センサ。 - 【請求項３】 前記コンデンサ(1) は、圧力の増加／減
少によって、一方の容量値が増加／減少し、他方の容量
値が減少／増加する請求項１記載の圧力センサ。 - 【請求項４】 前記コンデンサ(1) は、圧力によって容
量値が変化するエアギャップコンデンサである請求項１
記載の圧力センサ。 - 【請求項５】 前記圧電振動子(2) は、それぞれが圧電
体の同一の基板(4)の上に形成されたエネルギー閉じ込
め形の圧電振動部材(20)である請求項１記載の圧力セン
サ。 - 【請求項６】 前記圧電体基板(4) が、ＬｉＮｂＯ3 ま
たはＬｉＴａＯ3 の圧電単結晶からなる請求項５記載の
圧力センサ。 - 【請求項７】 計数回路(5) と、減算回路(6) と、デジ
タル／アナログ変換回路(7) を有し、 前記計数回路(5) は、前記発振器(3) のそれぞれの発振
周波数：ｆ1 、ｆ2 を計数するものであり、 前記減算回路(6) は、前記発振周波数：ｆ1 、ｆ2 の差
分：Δｆ＝ｆ1 −ｆ2を演算するものであり、 前記デジタル／アナログ変換回路(7) は、デジタル数の
前記差分：Δｆをアナログ量に変換して圧力となすもの
である請求項１記載の圧力センサ。 - 【請求項８】 前記圧電振動子(2) の２個が、圧電振動
部材(20)をなしてハイブリッド集積回路に一体構成され
ており、 前記発振回路(3a)と計数回路(5) と減算回路(6) とデジ
タル／アナログ変換回路(7) が、制御回路(30)をなして
半導体集積回路に一体構成されている請求項１または７
記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25025592A JPH06102123A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25025592A JPH06102123A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06102123A true JPH06102123A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17205164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25025592A Pending JPH06102123A (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102123A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271470A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Alps Electric Co Ltd | タイヤ情報検出装置 |
| JP2008039626A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Epson Toyocom Corp | 圧力検出装置 |
| JP2008089502A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Kagawa Univ | 自励発振駆動機構、センサおよびプローブ顕微鏡 |
| JP2014009950A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Kyushu Institute Of Technology | 圧力検出装置および圧力検出センサ |
-
1992
- 1992-09-18 JP JP25025592A patent/JPH06102123A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007271470A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Alps Electric Co Ltd | タイヤ情報検出装置 |
| JP2008039626A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Epson Toyocom Corp | 圧力検出装置 |
| JP2008089502A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Kagawa Univ | 自励発振駆動機構、センサおよびプローブ顕微鏡 |
| JP2014009950A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-20 | Kyushu Institute Of Technology | 圧力検出装置および圧力検出センサ |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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