JPH0643055A

JPH0643055A - 容量形圧力センサ

Info

Publication number: JPH0643055A
Application number: JP11341591A
Authority: JP
Inventors: Michael Philipps; ミッヒヤエル・フイリップス; Hans-Dieter Schad; ハンスーデイーター・シヤート; Wolfgang Viel; ウオルフガング・フイール
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1994-02-18
Also published as: EP0456873A1

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力を導く部分の接続とシールが、圧力セン
サの測定精度に影響を及ぼさないようにすることであ
る。【構成】容量形圧力センサは測定膜１を備えている。
この測定膜の一方の側は圧力によって付勢可能である。
測定膜はその縁部がねじ込みシリンダ２に一体に連結さ
れている。支持板６は環状のスペーサ８を介して測定膜
１の外周に連結され、測定電極７を支持している。この
測定電極は測定膜１と共に測定コンデンサを形成してい
る。環状スペーサ８の半径方向外側に補助電極９が設け
られている。この補助電極は測定膜１の外周部の半径方
向外側に設けられた縁部フランジ５と共に、補助コンデ
ンサを形成している

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、測定膜の一方の側が圧
力によって付勢可能であり、測定膜がその縁部で挟持固
定され、測定膜の他方の側が、支持板を取りつけた測定
電極と共に測定コンデンサを形成し、この測定コンデン
サと同じ平面内に補助コンデンサが同心的に配置され、
この補助コンデンサが支持板に取付けられた補助電極を
備えている容量形圧力センサに関する。

【従来の技術】容量形圧力センサは、例えば液圧装置ま
たはプロセス技術において、測定すべき圧力を電気的な
測定信号に変換する働きをする。この使用分野にとって
は、圧力センサが一方では測定値の高い再現性を有し、
他方では過負荷に耐えることが重要である。容量形圧力
センサは圧力付勢される測定膜の変形を、測定コンデン
サの容量変化を介して、電気的に評価可能な信号に変換
する。そのためには測定コンデンサの非常に小さな間隔
変化で充分であるので、測定膜は比較的に強固に形成可
能であり、従って過負荷に耐えることができる。測定コ
ンデンサ内の小さな間隔変化が出力される電気信号を大
きく変化するので、このような容量形の圧力センサは、
このような間隔変化につながるすべての擾乱に対して敏
感である。この擾乱には、測定膜の挟持固定およびシー
ルの範囲における擾乱が含まれる。冒頭に述べた種類の
公知の容量形圧力センサの場合には（定期刊行物“Kein
eAngst vor Ueberlast ”techno-tip No.5 ,1988年
,第80〜84頁）、セラミックからなる測定膜の縁部が基
体に支持され、挟持固定されている。この基体は測定電
極とそれと同心的に取付けられた補助電極のための支持
板を形成している。この部分からなる測定セルはエラス
トマーシールを介して、金属の管接続部に接続されてい
る。このエラストマーシールのその都度の予備挟持力と
温度の作用を受けて、測定膜の挟持力が変化するので、
圧力センサの測定精度が悪影響を受ける。

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、圧力
を導く部分の接続とシールが、測定精度、特に圧力セン
サの線形性に影響を及ぼさないように、冒頭に述べた種
類の容量形圧力センサを形成することである。

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明に従
い、測定膜が金属からなり、その外周がねじ込みシリン
ダと一体に連結され、支持板が環状のスペーサを介して
測定膜の外周に連結され、補助電極が環状スペーサの半
径方向外側に設けられ、かつ測定膜の外周部の半径方向
外側に設けられた縁部フランジと共に、補助コンデンサ
を形成していることによって解決される。測定膜をねじ
込みシリンダに金属で一体連結したことにより、測定膜
はシール、特にエラスマーシールと接触しない。従っ
て、エラストマーシールの予備締め付け力や温度が測定
膜に影響を与えることがない。コンデンサ隙間を維持す
るために重要である、測定電極または補助電極と測定膜
との間の支持は、リング状のスペーサを介して、圧力変
化が大きい場合にも変形されないままの範囲で、すなわ
ち剛性のあるねじ込みシリンダと一体に連結された測定
膜の外周で行われる。半径方向外方へ接続するリング状
の測定コンデンサは、圧力付勢された測定膜の外側にあ
り、それによって変形を受けない。圧力センサとそれに
接続された圧力を導く部分との間のシールは、測定膜か
ら離れた範囲、すなわちねじ込みシリンダの反対側の端
部で行われる。そこに、シール、例えばエラストマーシ
ールを設けることができる。このシールの予備締め付け
力はねじ込みシリンダのねじ込み力によって生じ、測定
膜に作用しない。測定電極と補助電極を支持する支持板
は、測定すべき圧力の影響を受ける範囲の外側に設けら
れている。この支持板の支持が、圧力による変形によっ
て悪影響を受けない範囲において測定膜の外周で行われ
るので、測定膜の変形によって、支持板に力が作用する
ことはない。従って、支持板は薄い板として形成可能で
ある。測定膜は好ましくは、ねじ込みシリンダや縁部フ
ランジと共に、鋼で一体に形成されている。測定すべき
圧力によって内部が付勢されるほぼ鉢状のこのような測
定部品は、非常に高い過負荷の場合にも、破壊されず、
従って高い過負荷にも耐える圧力センサとなる。鋼で作
る場合には、共通の平面内にあり、従って高い精度で一
緒に加工可能である測定膜と縁部フランジの外面は、電
極または測定コンデンサと補助コンデンサのコンデサ板
を形成する。例えば導電性の接着層によって形成される
リング状のスペーサは好ましくは、構造的に非常に簡単
な方法で、測定膜や縁部フランジに対する導電的連結部
を形成する。

【実施例】次に、図１に示した本発明の実施例を詳しく
説明する。図１は、容量形圧力センサの概略縦断面図で
ある。平らな円板として形成された測定膜１はその外周
が、ねじ込みシリンダ２に連結されている。このねじ込
みシリンダは圧力を導く接続部材３に接続されている。
接続部材は図１において概略的に示してある。測定膜と
反対側のねじ込みシリンダ２の端部に設けたリングシー
ル４は、接続部材３に対してねじ込みシリンダ２をシー
ルし、そしてシールのために必要な締め付け力を、ねじ
込みシリンダ２のねじ込みモーメントから得る。測定膜
１の半径方向外側にかつ測定膜と同じ平面内に、縁部フ
ランジ５が設けられている。測定膜１、ねじ込みシリン
ダ２および縁部フランジ５は、鋼によって一体に作ら
れ、内部が測定すべき圧力によって付勢可能なほぼ鉢状
の測定部品である。この場合、圧力は測定膜１を変形さ
せる。セラミックからなる薄い支持板６は測定膜１側の
その中央範囲に、測定電極７を支持している。この測定
電極はそれに対して短い間隔をおいて設けられた測定膜
１の外面と共に、測定コンデンサを形成する。測定すべ
き圧力の変化によって測定膜１が変形すると、測定電極
７と測定膜１の間隔が変化し、測定コンデンサの容量が
変化することになる。測定電極７を取り囲む管状スペー
サ８は、図示実施例では導電性の接着層によって形成さ
れる。スペーサは、測定膜がねじ込みシリンダ２に連結
されている範囲において、測定膜１の外周部に支持され
ている。スペーサ８の半径方向外側において支持板６に
は、円環状の補助電極（基準電極）９が取付けられてい
る。この補助電極は対向する縁部フランジ５と共に、補
助コンデンサ（基準コンデンサ）を形成する。この補助
コンデンサのコンデンサ隙間は測定膜１の変形時にほと
んど変わらない。測定膜１と測定電極７によって形成さ
れた、圧力に依存して変化する測定コンデンサの容量
と、補助電極９と縁部フランジ５によって形成された補
助コンデンサの変わらぬ補助容量は、評価回路で検出さ
れる。この評価回路はハイブリッド回路として形成さ
れ、測定膜１と反対側の支持板６の背面に取付けられて
いる。容量を測定するために必要である、測定膜１と縁
部フランジ５の間の導電的な連結は、導電性スペーサ８
を介して行われる。評価回路には送受信コイル１１が含
まれる。このコイルは支持板６の上方において共通のケ
ーシング１２内に設けられている。ケーシング１２は縁
部フランジ５の外周に連結され、そして電気的な部品を
収容する、外側が閉鎖された空間を取り囲んでいる。コ
ンデンサ板の間の空間、すなわち電極７，９と測定膜１
または縁部フランジ５との間の空間には、液状の誘導体
（電気的絶縁体）が充填されている。この誘導体は間隔
変化時に押しやることができる。それによって、容量が
大きくなり、評価が容易になる。その代わりに、コンデ
ンサ板の間のこの空間には、空気を充填してもよい。送
受信コイル１１は、図１に示唆的に示した他の送受信コ
イル１３に直流電気的に接続せずに、誘導的に接続され
ている。この送受信コイル１３は受信した測定信号を、
同様に示唆的に示した回路１４に継送する。図示の圧力
センサはコンパクトな構造にもかかわらず、機械的に丈
夫な閉鎖ユニットを形成する。約500 〜2000バールの高
い測定範囲の場合には、この圧力センサは損傷や破壊す
ることなく、過負荷−ピーク圧力に耐える。締め付けお
よびまたは温度の変化によって生じる、シール４の範囲
の変化は、測定膜１にいかなる影響を与えずそのままで
ある。

【発明の効果】以上説明したように本発明の圧力センサ
の場合には、測定膜をねじ込みシリンダに金属で一体連
結したので、測定膜はシールに接触しない。従って、シ
ールの予備締め付け力や温度が測定膜に影響を与えるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による容量形圧力センサの概略
縦断面である。

【符号の説明】

１測定膜２ねじ込みシリンダ５縁部フランジ６支持板７測定電極８スペーサ９補助電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウオルフガング・フイールドイツ連邦共和国、ダルムシユタット、ルートストラーセ、20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定膜の一方の側が圧力によって付勢可
能であり、測定膜がその縁部で挟持固定され、測定膜の
他方の側が、支持板を取りつけた測定電極と共に測定コ
ンデンサを形成し、この測定コンデンサと同じ平面内に
補助コンデンサが同心的に配置され、この補助コンデン
サが支持板に取付けられた補助電極を備えている容量形
圧力センサにおいて、測定膜（１）が金属からなり、そ
の外周がねじ込みシリンダ（２）と一体に連結され、支
持板（６）が環状のスペーサ（８）を介して測定膜
（１）の外周に連結され、補助電極（９）が環状スペー
サ（８）の半径方向外側に設けられ、かつ測定膜（１）
の外周部の半径方向外側に設けられた縁部フランジ
（５）と共に、補助コンデンサを形成していることを特
徴とする圧力センサ。
【請求項２】測定膜（１）がねじ込みシリンダ（２）
および縁部フランジ（５）と共に、鋼で一体に形成され
ていることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項３】測定膜（１）がねじ込みシリンダ（２）
と共に、測定すべき圧力によって内部を付勢可能な鉢状
測定部品を形成していることを特徴とする請求項１また
は２の圧力センサ。
【請求項４】支持板（６）がセラミックからなり、か
つその測定膜（１）側の背面に、測定コンデンサ（１，
７）および補助コンデンサ（５，９）に連結された評価
回路の一部を支持していることを特徴とする請求項１の
圧力センサ。
【請求項５】評価回路が送受信コイル（１１）に接続
されていることを特徴とする請求項４の圧力センサ。
【請求項６】評価回路を備えた支持板（６）と送受信
コイル（１１）がケーシング（１２）内に設けられ、こ
のケーシングが縁部フランジ（５）の外周部に連結され
ていることを特徴とする請求項４または５の圧力セン
サ。
【請求項７】環状のスペーサ（８）が測定膜（１）と
縁部フランジ（５）に対する導電性連結部を形成してい
ることを特徴とする請求項１の圧力センサ。
【請求項８】環状のスペーサ（８）が導電性の接着層
によって形成されていることを特徴とする請求項７の圧
力センサ。