JPH08292065A - ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法 - Google Patents
ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法Info
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- JPH08292065A JPH08292065A JP7119072A JP11907295A JPH08292065A JP H08292065 A JPH08292065 A JP H08292065A JP 7119072 A JP7119072 A JP 7119072A JP 11907295 A JP11907295 A JP 11907295A JP H08292065 A JPH08292065 A JP H08292065A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 変換器の受感部あるいは起歪部に測定すべき
物理量の他に熱衝撃が頻繁に印加されてもその熱衝撃に
伴う過渡温度特性を的確に補償する。 【構成】 ダイヤフラム１０ａの非受圧面側には、４つ
のひずみゲージＲg1〜Ｒg4と過渡温度特性補償抵抗ｒs1
が設けてある。基板２０上には、バランス抵抗ｒs2と零
点温度特性補償抵抗ｒtが設けてある。ひずみゲージＲ
g1〜Ｒg4より形成されたブリッジ回路は、ダイヤフラム
１０ａに熱衝撃が加えられると、大きな過渡温度特性を
呈する出力が現われるので、これを打ち消す過渡温度特
性補償抵抗ｒs1を、ブリッジ回路の一辺に回路挿入し、
このブリッジ回路の隣り合う他の辺には、過渡温度特性
補償抵抗ｒs1と同じ抵抗値を持つバランス抵抗ｒs2を回
路挿入してある。さらに、変換器の緩慢な温度変化に対
するドリフトを補償するために、零点温度特性補償抵抗
ｒtをブリッジ回路の一辺に回路挿入してある。
物理量の他に熱衝撃が頻繁に印加されてもその熱衝撃に
伴う過渡温度特性を的確に補償する。 【構成】 ダイヤフラム１０ａの非受圧面側には、４つ
のひずみゲージＲg1〜Ｒg4と過渡温度特性補償抵抗ｒs1
が設けてある。基板２０上には、バランス抵抗ｒs2と零
点温度特性補償抵抗ｒtが設けてある。ひずみゲージＲ
g1〜Ｒg4より形成されたブリッジ回路は、ダイヤフラム
１０ａに熱衝撃が加えられると、大きな過渡温度特性を
呈する出力が現われるので、これを打ち消す過渡温度特
性補償抵抗ｒs1を、ブリッジ回路の一辺に回路挿入し、
このブリッジ回路の隣り合う他の辺には、過渡温度特性
補償抵抗ｒs1と同じ抵抗値を持つバランス抵抗ｒs2を回
路挿入してある。さらに、変換器の緩慢な温度変化に対
するドリフトを補償するために、零点温度特性補償抵抗
ｒtをブリッジ回路の一辺に回路挿入してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ひずみゲージ式変換器
における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法に
関し、より詳細には、ひずみゲージ式変換器の受感部あ
るいは起歪部に急激な熱変化が生じたときの過渡温度特
性を打ち消し得るひずみゲージ式変換器における過渡温
度特性の補償回路およびその補償方法に関するものであ
る。
における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法に
関し、より詳細には、ひずみゲージ式変換器の受感部あ
るいは起歪部に急激な熱変化が生じたときの過渡温度特
性を打ち消し得るひずみゲージ式変換器における過渡温
度特性の補償回路およびその補償方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ひずみゲージを用いて圧力、荷重、加速
度、などの物理量を受けて、これを電気量に変換するも
のに、圧力変換器、荷重変換器、加速度変換器などがあ
る。これらのひずみゲージ式変換器（以下単に「変換
器」という）は、測定環境または測定対象物に温度変化
が生じると、その温度変化が変換器に伝達され、測定対
象とする物理量によるひずみ以外に温度変化による見か
けひずみが発生し、それが無視し得ない大きな誤差とし
て測定値に混入する、という問題がある。図８および図
９は、上記みかけひずみを打ち消すための第１の従来例
および第２の従来例としての補償回路を示すものであ
り、図６および図７は、図８および図９に対応する第１
および第２の従来例の変換器の構成をそれぞれ示す断面
図である。
度、などの物理量を受けて、これを電気量に変換するも
のに、圧力変換器、荷重変換器、加速度変換器などがあ
る。これらのひずみゲージ式変換器（以下単に「変換
器」という）は、測定環境または測定対象物に温度変化
が生じると、その温度変化が変換器に伝達され、測定対
象とする物理量によるひずみ以外に温度変化による見か
けひずみが発生し、それが無視し得ない大きな誤差とし
て測定値に混入する、という問題がある。図８および図
９は、上記みかけひずみを打ち消すための第１の従来例
および第２の従来例としての補償回路を示すものであ
り、図６および図７は、図８および図９に対応する第１
および第２の従来例の変換器の構成をそれぞれ示す断面
図である。
【０００３】図６および図７において、１は、弾性変形
可能な起歪体であり、一端（図においては上端）が開放
された略円筒状を呈しており、他端（図においては下
端）が極く薄肉に形成されてダイヤフラム１ａが設けら
れ、円筒部１ｂは、十分に厚肉に形成され、実質上剛体
部とされている。開放端側には、円筒部１ｂの内壁１ｃ
の内径より大径の円形溝１ｄが形成されて、その円形溝
１ｄと内壁１ｃとの間に形成された段部１ｅには、円孔
２ａが穿設された基板２が載置され、締付ねじ（図示せ
ず）等によって固定されている。
可能な起歪体であり、一端（図においては上端）が開放
された略円筒状を呈しており、他端（図においては下
端）が極く薄肉に形成されてダイヤフラム１ａが設けら
れ、円筒部１ｂは、十分に厚肉に形成され、実質上剛体
部とされている。開放端側には、円筒部１ｂの内壁１ｃ
の内径より大径の円形溝１ｄが形成されて、その円形溝
１ｄと内壁１ｃとの間に形成された段部１ｅには、円孔
２ａが穿設された基板２が載置され、締付ねじ（図示せ
ず）等によって固定されている。
【０００４】４つのひずみケージＲgは、第１，第２の
従来例のいずれにおいてもダイヤフラム１ａの非受圧面
側に添着されているが、零点温度特性補償抵抗ｒtは、
第１の従来例の場合ダイヤフラム１ａから所定距離隔て
た位置に配設された基板２上に添着されているが、第２
の従来例の場合、ひずみゲージＲgと同様に、ダイヤフ
ラム１ａの非受圧面側に添着されている。
従来例のいずれにおいてもダイヤフラム１ａの非受圧面
側に添着されているが、零点温度特性補償抵抗ｒtは、
第１の従来例の場合ダイヤフラム１ａから所定距離隔て
た位置に配設された基板２上に添着されているが、第２
の従来例の場合、ひずみゲージＲgと同様に、ダイヤフ
ラム１ａの非受圧面側に添着されている。
【０００５】このように構成された変換器に被測定対象
から圧力Ｐが印加されると、ダイヤフラム１ａはその圧
力Ｐに対応して内方に撓むように変形する。この変形
は、ダイヤフラム１ａの非受圧面側に添着されたひずみ
ゲージＲgを伸長しあるいは圧縮するので、ひずみゲー
ジＲgの抵抗値が増加しあるいは減少する。
から圧力Ｐが印加されると、ダイヤフラム１ａはその圧
力Ｐに対応して内方に撓むように変形する。この変形
は、ダイヤフラム１ａの非受圧面側に添着されたひずみ
ゲージＲgを伸長しあるいは圧縮するので、ひずみゲー
ジＲgの抵抗値が増加しあるいは減少する。
【０００６】通常は、４つまたはその倍数のひずみゲー
ジＲgがダイヤフラム１ａの伸長部分と圧縮部分に少な
くとも各２つ添着され、図８および図９に示すように、
それぞれホイートストンブリッジ回路（以下単に「ブリ
ッジ回路」という）の隣接する各２辺にそれぞれ回路接
続されるため、ブリッジ回路のブリッジ電源入力端ＩＮ
（＋）、ＩＮ（−）にブリッジ電源を印加すると、その
出力端ＯＵＴ（＋）、ＯＵＴ（−）から、上記印加圧力
に対応した出力が得られる。尚、零点温度特性補償抵抗
ｒtは、環境温度が緩慢に変化する場合には、図６、図
８に示すように基板２上に配設されていても、また、図
７、図９に示すようにダイヤフラム１ａ上に配設されて
いても、ほぼ所期の温度補償効果が得られる。
ジＲgがダイヤフラム１ａの伸長部分と圧縮部分に少な
くとも各２つ添着され、図８および図９に示すように、
それぞれホイートストンブリッジ回路（以下単に「ブリ
ッジ回路」という）の隣接する各２辺にそれぞれ回路接
続されるため、ブリッジ回路のブリッジ電源入力端ＩＮ
（＋）、ＩＮ（−）にブリッジ電源を印加すると、その
出力端ＯＵＴ（＋）、ＯＵＴ（−）から、上記印加圧力
に対応した出力が得られる。尚、零点温度特性補償抵抗
ｒtは、環境温度が緩慢に変化する場合には、図６、図
８に示すように基板２上に配設されていても、また、図
７、図９に示すようにダイヤフラム１ａ上に配設されて
いても、ほぼ所期の温度補償効果が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６〜
図９に示すような従来の変換器の温度補償方法は、環境
温度および変換器温度が安定した状態ないしは極く緩慢
に変化する状態だけを考慮していたものであるために、
受感部（あるいは起歪部）に衝撃的、瞬間的な温度変化
（以下、「熱衝撃」という）を受けると、変換器全体の
温度が安定するまでの間に上記ブリッジ回路の出力信号
に大きな過渡温度特性を示すという問題を有している。
図９に示すような従来の変換器の温度補償方法は、環境
温度および変換器温度が安定した状態ないしは極く緩慢
に変化する状態だけを考慮していたものであるために、
受感部（あるいは起歪部）に衝撃的、瞬間的な温度変化
（以下、「熱衝撃」という）を受けると、変換器全体の
温度が安定するまでの間に上記ブリッジ回路の出力信号
に大きな過渡温度特性を示すという問題を有している。
【０００８】つまり、上記従来の変換器は、緩かな温度
変化に伴う温度ドリフトに対しては補償機能を果たすも
のの上記熱衝撃に対しては、温度補償機能が全く働かな
いという致命的な欠陥を有しているのである。このこと
を圧力変換器を例として説明する。図６または図７に示
す圧力変換器（但し、零点温度特性補償抵抗ｒtは添着
されていないものとする。）のダイヤフラム１ａに図１
０の（Ａ）のような熱衝撃が印加されると、ブリッジ回
路の出力は、多くの場合、図１０の（Ｂ）のような過渡
温度特性（β）を示す。
変化に伴う温度ドリフトに対しては補償機能を果たすも
のの上記熱衝撃に対しては、温度補償機能が全く働かな
いという致命的な欠陥を有しているのである。このこと
を圧力変換器を例として説明する。図６または図７に示
す圧力変換器（但し、零点温度特性補償抵抗ｒtは添着
されていないものとする。）のダイヤフラム１ａに図１
０の（Ａ）のような熱衝撃が印加されると、ブリッジ回
路の出力は、多くの場合、図１０の（Ｂ）のような過渡
温度特性（β）を示す。
【０００９】即ち、熱衝撃を受けた瞬間に、ダイヤフラ
ムは、局部的に急激な変形をすると共にひずみゲージも
局部的な加熱による抵抗変化が生じる結果、ブリッジ回
路の出力は、急激に負方向に降下した後、やや緩かに正
方向に戻り圧力変換器全体の正の温度特性（α）に安定
化する。次に、これと同じ圧力変換器に、図６に示すよ
うにブリッジ回路の零点温度特性を補償する零点温度特
性補償抵抗ｒtを基板２に添着し且つ図８に示すように
ブリッジ回路の一辺に接続してなる圧力変換器（以下
「第１の従来例」という）のダイヤフラム１ａに、同様
に図１０の（Ａ）のような熱衝撃が印加されると、ブリ
ッジ回路の出力は、図１０の（Ｄ）のような過渡温度特
性（β）を示す。
ムは、局部的に急激な変形をすると共にひずみゲージも
局部的な加熱による抵抗変化が生じる結果、ブリッジ回
路の出力は、急激に負方向に降下した後、やや緩かに正
方向に戻り圧力変換器全体の正の温度特性（α）に安定
化する。次に、これと同じ圧力変換器に、図６に示すよ
うにブリッジ回路の零点温度特性を補償する零点温度特
性補償抵抗ｒtを基板２に添着し且つ図８に示すように
ブリッジ回路の一辺に接続してなる圧力変換器（以下
「第１の従来例」という）のダイヤフラム１ａに、同様
に図１０の（Ａ）のような熱衝撃が印加されると、ブリ
ッジ回路の出力は、図１０の（Ｄ）のような過渡温度特
性（β）を示す。
【００１０】さらに、図７に示すように、零点温度特性
補償抵抗ｒtをひずみゲージＲgと同じダイヤフラム１ａ
上に添着し且つ図９に示すようにブリッジ回路の一辺に
接続してなる圧力変換器（以下「第２の従来例」とい
う）のダイヤフラム１ａに、同様に図１０の（Ａ）のよ
うな熱衝撃が印加されると、ブリッジ出力の出力は、図
１０の（Ｅ）のような過渡温度特性（α＋β）を示す。
即ち、第１の従来例および第２の従来例ともに、ダイヤ
フラム１ａに熱衝撃を受けた瞬間にブリッジ回路の出力
は、急激に負方向に降下した後、やや緩かに正方向に戻
り、零点温度特性補償抵抗ｒtが機能して、０レベルに
安定化する。
補償抵抗ｒtをひずみゲージＲgと同じダイヤフラム１ａ
上に添着し且つ図９に示すようにブリッジ回路の一辺に
接続してなる圧力変換器（以下「第２の従来例」とい
う）のダイヤフラム１ａに、同様に図１０の（Ａ）のよ
うな熱衝撃が印加されると、ブリッジ出力の出力は、図
１０の（Ｅ）のような過渡温度特性（α＋β）を示す。
即ち、第１の従来例および第２の従来例ともに、ダイヤ
フラム１ａに熱衝撃を受けた瞬間にブリッジ回路の出力
は、急激に負方向に降下した後、やや緩かに正方向に戻
り、零点温度特性補償抵抗ｒtが機能して、０レベルに
安定化する。
【００１１】しかしながら、図１０の（Ｄ）と（Ｅ）を
比べて見ると分るように、図７に示すように、零点温度
特性補償抵抗ｒtを受感部であるダイヤフラム１ａに添
着した場合の過渡温度特性は、図６に示すように零点温
度特性補償抵抗ｒtをダイヤフラム１ａから離れた部位
に配設された基板２上に添着した場合よりも大きいばか
りでなく、何らの温度補償を施さない圧力変換器の過渡
温度特性よりもさらに大きな過渡温度特性を示すことが
判明した。
比べて見ると分るように、図７に示すように、零点温度
特性補償抵抗ｒtを受感部であるダイヤフラム１ａに添
着した場合の過渡温度特性は、図６に示すように零点温
度特性補償抵抗ｒtをダイヤフラム１ａから離れた部位
に配設された基板２上に添着した場合よりも大きいばか
りでなく、何らの温度補償を施さない圧力変換器の過渡
温度特性よりもさらに大きな過渡温度特性を示すことが
判明した。
【００１２】上記図７、図９に示す第２の従来例は、本
来、ひずみゲージＲgと同一温度環境条件となるように
ひずみゲージＲgの近傍に敢えて零点温度特性補償抵抗
ｒtを配設して、温度応答性の速い圧力変換器に対応さ
せるように構成したものであるが、実際に上述したよう
な熱衝撃がダイヤフラム１ａに印加された場合に、何ら
の温度補償を施さないものより悪い過渡温度特性を示す
ために、例えば蒸気圧が印加されるサニタリ用の圧力変
換器や、高温のガスが噴射される熱機関用の圧力変換器
など極部的に衝撃的な温度変化を頻繁に受ける場合に
は、略んど使用することができない。
来、ひずみゲージＲgと同一温度環境条件となるように
ひずみゲージＲgの近傍に敢えて零点温度特性補償抵抗
ｒtを配設して、温度応答性の速い圧力変換器に対応さ
せるように構成したものであるが、実際に上述したよう
な熱衝撃がダイヤフラム１ａに印加された場合に、何ら
の温度補償を施さないものより悪い過渡温度特性を示す
ために、例えば蒸気圧が印加されるサニタリ用の圧力変
換器や、高温のガスが噴射される熱機関用の圧力変換器
など極部的に衝撃的な温度変化を頻繁に受ける場合に
は、略んど使用することができない。
【００１３】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、変換器の受感部ある
いは起歪部に測定すべき物理量が印加されると共に熱衝
撃が頻繁に印加されても、熱衝撃に伴う過渡温度特性を
効果的に打消し、真に求めるべき物理量を正確に検出し
得るひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償
回路およびその補償方法を提供することにある。
もので、その目的とするところは、変換器の受感部ある
いは起歪部に測定すべき物理量が印加されると共に熱衝
撃が頻繁に印加されても、熱衝撃に伴う過渡温度特性を
効果的に打消し、真に求めるべき物理量を正確に検出し
得るひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償
回路およびその補償方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、変換器の起歪部に添着された
ひずみゲージによって物理量を電気量に変換するひずみ
ゲージ式変換器において、物理量を受けると共に被測定
対象より衝撃的な温度変化を受ける起歪部に添着された
ひずみゲージおよび過渡温度特性補償抵抗と、前記変換
器のうち前記温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着
され前記過渡温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を有するバ
ランス抵抗と、を具備し、前記ひずみゲージにより形成
されたホイートストンブリッジ回路の過渡温度特性に見
合う特性を有する前記過渡温度特性補償抵抗を、前記ホ
イートストンブリッジ回路の一辺に回路挿入し、この一
辺と隣り合う他の辺に前記バランス抵抗を回路挿入する
ことにより、前記ホイートストンブリッジ回路の過渡温
度特性を打ち消すように構成したことを特徴とするもの
である。
めに、請求項１の発明は、変換器の起歪部に添着された
ひずみゲージによって物理量を電気量に変換するひずみ
ゲージ式変換器において、物理量を受けると共に被測定
対象より衝撃的な温度変化を受ける起歪部に添着された
ひずみゲージおよび過渡温度特性補償抵抗と、前記変換
器のうち前記温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着
され前記過渡温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を有するバ
ランス抵抗と、を具備し、前記ひずみゲージにより形成
されたホイートストンブリッジ回路の過渡温度特性に見
合う特性を有する前記過渡温度特性補償抵抗を、前記ホ
イートストンブリッジ回路の一辺に回路挿入し、この一
辺と隣り合う他の辺に前記バランス抵抗を回路挿入する
ことにより、前記ホイートストンブリッジ回路の過渡温
度特性を打ち消すように構成したことを特徴とするもの
である。
【００１５】また、請求項２の発明は、前記ホイートス
トンブリッジ回路全体の零点温度特性に見合う零点温度
特性補償抵抗を、前記熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイ
ートストンブリッジ回路のうち、零点温度特性を打ち消
す方向の一辺に直列に回路挿入するように構成したこと
を特徴とするものである。
トンブリッジ回路全体の零点温度特性に見合う零点温度
特性補償抵抗を、前記熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイ
ートストンブリッジ回路のうち、零点温度特性を打ち消
す方向の一辺に直列に回路挿入するように構成したこと
を特徴とするものである。
【００１６】また、請求項３の発明は、前記起歪部は、
ダイヤフラムとして形成され、このダイヤフラムのう
ち、大きなひずみを生じる部位に前記ひずみゲージが添
着され、小さなひずみを生じる部位に過渡温度特性補償
抵抗が添着され、前記ダイヤフラムから所定の距離を隔
てて配設された基板に前記バランス抵抗が添着されてい
ることを特徴とするものである。また、請求項４の発明
は、前記過渡温度特性補償抵抗および前記バランス抵抗
は、銅またはニッケルを材料として線状もしくは箔状に
形成されていることを特徴とするものである。
ダイヤフラムとして形成され、このダイヤフラムのう
ち、大きなひずみを生じる部位に前記ひずみゲージが添
着され、小さなひずみを生じる部位に過渡温度特性補償
抵抗が添着され、前記ダイヤフラムから所定の距離を隔
てて配設された基板に前記バランス抵抗が添着されてい
ることを特徴とするものである。また、請求項４の発明
は、前記過渡温度特性補償抵抗および前記バランス抵抗
は、銅またはニッケルを材料として線状もしくは箔状に
形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】また、請求項５の発明は、変換器の起歪部
に添着されたひずみゲージによって物理量を電気量に変
換するひずみゲージ式変換器において、物理量を受ける
と共に被測定対象より衝撃的な温度変化を受ける受感部
に添着された過渡温度特性補償抵抗と、前記受感部から
所定の間隔を隔てた位置に配設されると共に前記受感部
との間が力伝達ロッドにより連接された起歪部に添着さ
れたひずみゲージと、前記受感部に対し前記起歪部より
遠くの位置に配設された熱的緩衝部に添着され前記過渡
温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を有するバランス抵抗
と、を具備し、前記ひずみゲージにより形成されたホイ
ートストンブリッジ回路の過渡温度特性に見合う特性を
有する前記過渡温度特性補償抵抗を、前記ホイートスト
ンブリッジ回路の一辺に回路挿入し、この一辺と隣り合
う他の辺に前記バランス抵抗を回路挿入することにより
前記ホイートストンブリッジ回路の過渡温度特性を打ち
消すように構成したことを特徴とするものである。
に添着されたひずみゲージによって物理量を電気量に変
換するひずみゲージ式変換器において、物理量を受ける
と共に被測定対象より衝撃的な温度変化を受ける受感部
に添着された過渡温度特性補償抵抗と、前記受感部から
所定の間隔を隔てた位置に配設されると共に前記受感部
との間が力伝達ロッドにより連接された起歪部に添着さ
れたひずみゲージと、前記受感部に対し前記起歪部より
遠くの位置に配設された熱的緩衝部に添着され前記過渡
温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を有するバランス抵抗
と、を具備し、前記ひずみゲージにより形成されたホイ
ートストンブリッジ回路の過渡温度特性に見合う特性を
有する前記過渡温度特性補償抵抗を、前記ホイートスト
ンブリッジ回路の一辺に回路挿入し、この一辺と隣り合
う他の辺に前記バランス抵抗を回路挿入することにより
前記ホイートストンブリッジ回路の過渡温度特性を打ち
消すように構成したことを特徴とするものである。
【００１８】また、請求項６の発明は、前記受感部は、
ダイヤフラムとして形成され、前記起歪部は、その中心
部が前記ダイヤフラムの中心部に前記力伝達ロッドを介
して連接された一文字状ビームとして形成され、前記熱
的緩衝部は、前記変換器内に配設された基板として形成
されていることを特徴とするものである。
ダイヤフラムとして形成され、前記起歪部は、その中心
部が前記ダイヤフラムの中心部に前記力伝達ロッドを介
して連接された一文字状ビームとして形成され、前記熱
的緩衝部は、前記変換器内に配設された基板として形成
されていることを特徴とするものである。
【００１９】また、請求項７の発明に係るひずみゲージ
式変換器における過渡温度特性補償回路の過渡温度特性
の補償方法は、物理量を受けると共に被測定対象より衝
撃的な温度変化を受ける受感部に添着された複数のひず
みゲージによってホイートストンブリッジ回路が形成さ
れてなるひずみゲージ式変換器において、既知の温度の
油中に前記受感部を急激に浸漬して上記ホイートストン
ブリッジ回路の過渡温度特性のピーク値を測定する第１
手順と、この第１手順で得られたピーク値に見合う過渡
温度特性補償抵抗を選択して前記受感部に添着し且つ前
記過渡温度特性補償抵抗をホイートストンブリッジ回路
の過渡温度特性を打ち消し得る一辺に回路接続する第２
手順と、前記過渡温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を持つ
バランス抵抗を選択して前記変換器のうち温度変化を緩
慢に受ける熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストン
ブリッジ回路の前記過渡温度特性補償抵抗が接続されて
いる辺と隣接する他の一辺に回路接続する第３手順と、
次いで、恒温槽などの温度制御手段により変換器の温度
を段階的に変化させて零点温度特性を測定し、この零点
温度特性に見合う零点温度特性補償抵抗を選択して前記
熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストンブリッジ回
路の前記零点温度特性を打ち消す方向の一辺に回路接続
する第４手順と、からなることを特徴とするものであ
る。
式変換器における過渡温度特性補償回路の過渡温度特性
の補償方法は、物理量を受けると共に被測定対象より衝
撃的な温度変化を受ける受感部に添着された複数のひず
みゲージによってホイートストンブリッジ回路が形成さ
れてなるひずみゲージ式変換器において、既知の温度の
油中に前記受感部を急激に浸漬して上記ホイートストン
ブリッジ回路の過渡温度特性のピーク値を測定する第１
手順と、この第１手順で得られたピーク値に見合う過渡
温度特性補償抵抗を選択して前記受感部に添着し且つ前
記過渡温度特性補償抵抗をホイートストンブリッジ回路
の過渡温度特性を打ち消し得る一辺に回路接続する第２
手順と、前記過渡温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を持つ
バランス抵抗を選択して前記変換器のうち温度変化を緩
慢に受ける熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストン
ブリッジ回路の前記過渡温度特性補償抵抗が接続されて
いる辺と隣接する他の一辺に回路接続する第３手順と、
次いで、恒温槽などの温度制御手段により変換器の温度
を段階的に変化させて零点温度特性を測定し、この零点
温度特性に見合う零点温度特性補償抵抗を選択して前記
熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストンブリッジ回
路の前記零点温度特性を打ち消す方向の一辺に回路接続
する第４手順と、からなることを特徴とするものであ
る。
【００２０】
【作用】上記のように構成されたひずみゲージ式変換器
は、被測定対象から測定すべき物理量を受けると、起歪
部が変形するため、その起歪部に添着されたひずみゲー
ジによって当該変形を抵抗値に変換し、さらに上記ひず
みゲージにより形成されたホイートストンブリッジの出
力端より上記物理量に対応した電気信号が得られる。
は、被測定対象から測定すべき物理量を受けると、起歪
部が変形するため、その起歪部に添着されたひずみゲー
ジによって当該変形を抵抗値に変換し、さらに上記ひず
みゲージにより形成されたホイートストンブリッジの出
力端より上記物理量に対応した電気信号が得られる。
【００２１】一方、上記起歪部に被測定対象より衝撃的
な温度変化を受けたときに、上記ブリッジ回路の出力と
して表われる大きな過渡温度特性については、起歪部に
添着された過渡温度特性補償抵抗を上記ブリッジ回路の
一辺に回路挿入することで電気的に打ち消すようにして
いる。
な温度変化を受けたときに、上記ブリッジ回路の出力と
して表われる大きな過渡温度特性については、起歪部に
添着された過渡温度特性補償抵抗を上記ブリッジ回路の
一辺に回路挿入することで電気的に打ち消すようにして
いる。
【００２２】また、上記過渡温度特性補償抵抗をブリッ
ジ回路の一辺に挿入したことにより、不平衡状態となっ
たブリッジ回路の平衝をとるために、変換器のうち、上
記温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着され且つ上
記過渡温度特性補償抵抗と略同じ抵抗値を有するバラン
ス抵抗を、ブリッジ回路の上記過渡温度特性補償抵抗が
接続された辺に隣接する他の辺に接続してある。尚、ブ
リッジ回路全体の零点温度特性は、これに見合う特性を
持つ零点温度特性補償抵抗を上記ブリッジ回路の一辺に
直列に回路接続して打ち消すようにしている。
ジ回路の一辺に挿入したことにより、不平衡状態となっ
たブリッジ回路の平衝をとるために、変換器のうち、上
記温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着され且つ上
記過渡温度特性補償抵抗と略同じ抵抗値を有するバラン
ス抵抗を、ブリッジ回路の上記過渡温度特性補償抵抗が
接続された辺に隣接する他の辺に接続してある。尚、ブ
リッジ回路全体の零点温度特性は、これに見合う特性を
持つ零点温度特性補償抵抗を上記ブリッジ回路の一辺に
直列に回路接続して打ち消すようにしている。
【００２３】
【実施例】以下、本発明に係るひずみゲージ式変換器に
おける過渡温度特性の補償回路およびその補償方法を実
施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係るひ
ずみゲージ式変換器の第１の実施例である圧力変換器に
おける過渡温度特性補償回路の構成を示す回路図であ
り、図２は、第１の実施例の圧力変換器の断面構成を示
すと共に、ダイヤフラムの変形の態様および平面構成を
併せて示す説明図、図３は、図１の実施例の温度補償動
作を説明するために、変換器のダイヤフラムに熱衝撃が
印加された場合の過渡温度特性を示す特性図である。
おける過渡温度特性の補償回路およびその補償方法を実
施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係るひ
ずみゲージ式変換器の第１の実施例である圧力変換器に
おける過渡温度特性補償回路の構成を示す回路図であ
り、図２は、第１の実施例の圧力変換器の断面構成を示
すと共に、ダイヤフラムの変形の態様および平面構成を
併せて示す説明図、図３は、図１の実施例の温度補償動
作を説明するために、変換器のダイヤフラムに熱衝撃が
印加された場合の過渡温度特性を示す特性図である。
【００２４】図２において、１０は弾性変形可能な起歪
体であり、図６において既述したような従来の圧力変換
器と同様に、一端（図においては、上端）が開放された
略円筒状を呈しており、他端（図においては下端）が極
く薄肉に形成された起歪部としてのダイヤフラム１０ａ
が設けられ、円筒部１０ｂは、十分に厚肉に形成され、
実質上剛体部とされている。
体であり、図６において既述したような従来の圧力変換
器と同様に、一端（図においては、上端）が開放された
略円筒状を呈しており、他端（図においては下端）が極
く薄肉に形成された起歪部としてのダイヤフラム１０ａ
が設けられ、円筒部１０ｂは、十分に厚肉に形成され、
実質上剛体部とされている。
【００２５】開放端側には、円筒部１０ｂの内壁１０ｃ
の内径よりも大径の浅い円形溝１０ｄが形成されて、そ
の円形溝１０ｄと内壁１０ｃとの間に形成された段部１
０ｅには、円孔２０ａが穿設された基板２０が載置され
且つ図示しない締付ねじによって固定されている。４つ
のひずみゲージＲg1〜Ｒg4は、図２の（Ｂ）に示すよう
に、被測定対象から測定圧力が印加されたとき、大きな
ひずみを生じるダイヤフラム１０ａの非受圧面側の部位
にそれぞれ添着されている。また、ダイヤフラム１０ａ
の非受圧面側の比較的ひずみの少ない部位には、過渡温
度特性補償抵抗ｒs1が添着されている。
の内径よりも大径の浅い円形溝１０ｄが形成されて、そ
の円形溝１０ｄと内壁１０ｃとの間に形成された段部１
０ｅには、円孔２０ａが穿設された基板２０が載置され
且つ図示しない締付ねじによって固定されている。４つ
のひずみゲージＲg1〜Ｒg4は、図２の（Ｂ）に示すよう
に、被測定対象から測定圧力が印加されたとき、大きな
ひずみを生じるダイヤフラム１０ａの非受圧面側の部位
にそれぞれ添着されている。また、ダイヤフラム１０ａ
の非受圧面側の比較的ひずみの少ない部位には、過渡温
度特性補償抵抗ｒs1が添着されている。
【００２６】この過渡温度特性補償抵抗ｒs1と略同じ抵
抗値を持つバランス抵抗ｒs2は、ダイヤフラム１０ａか
ら離れた部位に配設された基板２０の上面側に取付けら
れている。さらに、この基板２０の上面側には、零点温
度特性補償抵抗ｒtが取付けられている。このように圧
力変換器の起歪体１０のダイヤフラム１０ａまたは基板
２０に添着または取付けられたひずみゲージＲg1〜
Ｒg4、過渡温度特性補償抵抗ｒs1、バランス抵抗ｒs2お
よび零点温度特性補償抵抗ｒtは、図１に示すようにブ
リッジ回路にそれぞれ回路接続されている。
抗値を持つバランス抵抗ｒs2は、ダイヤフラム１０ａか
ら離れた部位に配設された基板２０の上面側に取付けら
れている。さらに、この基板２０の上面側には、零点温
度特性補償抵抗ｒtが取付けられている。このように圧
力変換器の起歪体１０のダイヤフラム１０ａまたは基板
２０に添着または取付けられたひずみゲージＲg1〜
Ｒg4、過渡温度特性補償抵抗ｒs1、バランス抵抗ｒs2お
よび零点温度特性補償抵抗ｒtは、図１に示すようにブ
リッジ回路にそれぞれ回路接続されている。
【００２７】即ち、図１において、被測定対象からの物
理量としての負荷（この場合、圧力）を受けたとき、ダ
イヤフラム１０ａ上で同じ極性の挙動を示すひずみゲー
ジＲg1とＲg3とは、ブリッジ回路の一方の対辺にそれぞ
れ回路接続され、他の極性の挙動を示すひずみゲージＲ
g2とＲg4とはブリッジ回路の他方の対辺（隣接辺）にそ
れぞれ回路接続されている。
理量としての負荷（この場合、圧力）を受けたとき、ダ
イヤフラム１０ａ上で同じ極性の挙動を示すひずみゲー
ジＲg1とＲg3とは、ブリッジ回路の一方の対辺にそれぞ
れ回路接続され、他の極性の挙動を示すひずみゲージＲ
g2とＲg4とはブリッジ回路の他方の対辺（隣接辺）にそ
れぞれ回路接続されている。
【００２８】そして、過渡温度特性補償抵抗ｒs1は、ブ
リッジ回路の過渡温度特性に見合う特性を持ち、該過渡
温度特性を打ち消す方向の一辺、この第１の実施例の場
合、ひずみゲージＲg4を含む辺に直列接続されている。
そして、この過渡温度特性補償抵抗ｒs1と略同じ抵抗値
を持つバランス抵抗ｒs2を、上記過渡温度特性補償抵抗
ｒs1が回路挿入された辺と隣接する辺に回路接続されて
いる。このバランス抵抗ｒs2と同じ辺（常に同じ辺とは
限らない）に直列に回路接続されている零点温度特性補
償抵抗ｒtは、圧力変換器が極く緩かな温度変化を受け
る時に生じるブリッジ回路全体の零点温度特性を打ち消
し得るものが選択され且つ回路接続される。
リッジ回路の過渡温度特性に見合う特性を持ち、該過渡
温度特性を打ち消す方向の一辺、この第１の実施例の場
合、ひずみゲージＲg4を含む辺に直列接続されている。
そして、この過渡温度特性補償抵抗ｒs1と略同じ抵抗値
を持つバランス抵抗ｒs2を、上記過渡温度特性補償抵抗
ｒs1が回路挿入された辺と隣接する辺に回路接続されて
いる。このバランス抵抗ｒs2と同じ辺（常に同じ辺とは
限らない）に直列に回路接続されている零点温度特性補
償抵抗ｒtは、圧力変換器が極く緩かな温度変化を受け
る時に生じるブリッジ回路全体の零点温度特性を打ち消
し得るものが選択され且つ回路接続される。
【００２９】次に、このような構成よりなる圧力変換器
の過渡温度特性の補償方法について具体的に説明する。
先ず、予め、図２に示す起歪体１０のダイヤフラム１０
ａの非受圧面側には、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4のみが図
２に示す配置の如く、接着、蒸着、融着、その他の手段
により添着され、それぞれのひずみゲージＲg1〜Ｒg4の
ゲージタブには、図示省略のゲージリード、リード線等
が接続され、且つブリッジ回路が形成されているものと
する。
の過渡温度特性の補償方法について具体的に説明する。
先ず、予め、図２に示す起歪体１０のダイヤフラム１０
ａの非受圧面側には、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4のみが図
２に示す配置の如く、接着、蒸着、融着、その他の手段
により添着され、それぞれのひずみゲージＲg1〜Ｒg4の
ゲージタブには、図示省略のゲージリード、リード線等
が接続され、且つブリッジ回路が形成されているものと
する。
【００３０】そして、入力端子ＩＮ（＋）とＩＮ（−）
には、ブリッジ電源が接続され、出力端子ＯＵＴ（＋）
とＯＵＴ（−）には、リード線が接続され且つその先端
側は、図示しないひずみ測定器等の計測器が接続されて
いるものとして説明を進める。そこでまず、第１手順と
して、例えば、基準温度２５℃の周囲環境から既知の高
温の油（例えば、１３０℃）中に、図１０の（Ａ）のよ
うに、圧力変換器の受感部あるいは起歪部としてのダイ
ヤフラム２０ａの部分を急激に浸漬して上記計測器によ
りブリッジ回路の図３の（Ａ）に示すような過渡温度特
性のピーク値βを測定する。
には、ブリッジ電源が接続され、出力端子ＯＵＴ（＋）
とＯＵＴ（−）には、リード線が接続され且つその先端
側は、図示しないひずみ測定器等の計測器が接続されて
いるものとして説明を進める。そこでまず、第１手順と
して、例えば、基準温度２５℃の周囲環境から既知の高
温の油（例えば、１３０℃）中に、図１０の（Ａ）のよ
うに、圧力変換器の受感部あるいは起歪部としてのダイ
ヤフラム２０ａの部分を急激に浸漬して上記計測器によ
りブリッジ回路の図３の（Ａ）に示すような過渡温度特
性のピーク値βを測定する。
【００３１】次に、第２手順として、上記第１手順で得
られたピーク値βに見合う図３の（Ｂ）に示すような過
渡温度特性（β）を持つ過渡温度特性補償抵抗ｒs1を選
択して、ダイヤフラム２０ａのひずみゲージＲg1〜Ｒg4
の添着部位のひずみ量よりなるべく少ないひずみ量の部
位に取付ける（あるいは添着する）。そして、この過渡
温度特性補償抵抗ｒs1を、ブリッジ回路のうち、過渡温
度特性を打ち消し得る一辺に回路接続する（図１参
照）。熱的衝撃を受けるダイヤフラム２０ａに添着され
た過渡温度特性補償抵抗ｒs1の過渡温度特性は、図３の
（Ｂ）に示すように、急峻な立ち上がり特性を呈する。
られたピーク値βに見合う図３の（Ｂ）に示すような過
渡温度特性（β）を持つ過渡温度特性補償抵抗ｒs1を選
択して、ダイヤフラム２０ａのひずみゲージＲg1〜Ｒg4
の添着部位のひずみ量よりなるべく少ないひずみ量の部
位に取付ける（あるいは添着する）。そして、この過渡
温度特性補償抵抗ｒs1を、ブリッジ回路のうち、過渡温
度特性を打ち消し得る一辺に回路接続する（図１参
照）。熱的衝撃を受けるダイヤフラム２０ａに添着され
た過渡温度特性補償抵抗ｒs1の過渡温度特性は、図３の
（Ｂ）に示すように、急峻な立ち上がり特性を呈する。
【００３２】第３の手順として、上記過渡温度特性補償
抵抗ｒs1と同じ抵抗値（厳密に同じ抵抗値でなくてもよ
い）を持つバランス抵抗ｒs2を選択し、圧力変換器のう
ち、ダイヤフラム１０ａに熱衝撃が加わった場合でも温
度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部である基板２０上に添
着し且つブリッジ回路のうち、上記過渡温度特性補償抵
抗が接続されている辺と隣接する他の一辺に回路接続す
る（図１参照）。基板２０に添着されて緩慢な温度変化
を受けるバランス抵抗ｒs2の過渡温度特性は、図３の
（Ｃ）のように、緩慢な立ち下がり特性を呈する。
抵抗ｒs1と同じ抵抗値（厳密に同じ抵抗値でなくてもよ
い）を持つバランス抵抗ｒs2を選択し、圧力変換器のう
ち、ダイヤフラム１０ａに熱衝撃が加わった場合でも温
度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部である基板２０上に添
着し且つブリッジ回路のうち、上記過渡温度特性補償抵
抗が接続されている辺と隣接する他の一辺に回路接続す
る（図１参照）。基板２０に添着されて緩慢な温度変化
を受けるバランス抵抗ｒs2の過渡温度特性は、図３の
（Ｃ）のように、緩慢な立ち下がり特性を呈する。
【００３３】次いで、第４の手順として、恒温槽などの
温度制御手段により圧力変換器全体の温度を段階的にゆ
っくり変化させて図３の（Ｄ）に示すような零点温度特
性（温度による見掛けひずみ）を測定し、この零点温度
特性に見合う図３の（Ｅ）に示すような零点温度特性を
呈する零点温度特性補償抵抗ｒtを選択し上記熱的緩衝
部である基板２０上に添着し（または取付け）、且つブ
リッジ回路の上記図３の（Ｄ）に示す零点温度特性を打
ち消す方向の一辺に回路接続する。
温度制御手段により圧力変換器全体の温度を段階的にゆ
っくり変化させて図３の（Ｄ）に示すような零点温度特
性（温度による見掛けひずみ）を測定し、この零点温度
特性に見合う図３の（Ｅ）に示すような零点温度特性を
呈する零点温度特性補償抵抗ｒtを選択し上記熱的緩衝
部である基板２０上に添着し（または取付け）、且つブ
リッジ回路の上記図３の（Ｄ）に示す零点温度特性を打
ち消す方向の一辺に回路接続する。
【００３４】以上、第１の手順〜第４の手順により過渡
温度特性の補償方法を実施すると、図３の（Ｆ）に示す
ように、熱的衝撃を受けたことによる図３の（Ａ）に示
される過渡温度特性および図３の（Ｄ）に示される零点
温度特性のいずれも打ち消されて、全く温度影響を受け
ない程度に温度補償されたことが分かる。
温度特性の補償方法を実施すると、図３の（Ｆ）に示す
ように、熱的衝撃を受けたことによる図３の（Ａ）に示
される過渡温度特性および図３の（Ｄ）に示される零点
温度特性のいずれも打ち消されて、全く温度影響を受け
ない程度に温度補償されたことが分かる。
【００３５】次に、本発明に係る圧力変換器における過
渡温度補償回路の第２の実施例を、図４および図５を参
照しつつ説明する。図４は、第２の実施例の温度補償回
路の構成を示す回路図、図５は、同実施例に係る圧力変
換器の断面構成を示す断面図である。同図において、起
歪体３０の構成は、図２に示すものと比べて、ダイヤフ
ラム３０ａとは別に、一文字状の両端支持梁型の起歪部
３０ｇを設け、この起歪部３０ｇの中心部とダイヤフラ
ム３０ａの中心部との間を連接する力伝達ロッド３０ｆ
を設けた点が異なっている。
渡温度補償回路の第２の実施例を、図４および図５を参
照しつつ説明する。図４は、第２の実施例の温度補償回
路の構成を示す回路図、図５は、同実施例に係る圧力変
換器の断面構成を示す断面図である。同図において、起
歪体３０の構成は、図２に示すものと比べて、ダイヤフ
ラム３０ａとは別に、一文字状の両端支持梁型の起歪部
３０ｇを設け、この起歪部３０ｇの中心部とダイヤフラ
ム３０ａの中心部との間を連接する力伝達ロッド３０ｆ
を設けた点が異なっている。
【００３６】即ち、ダイヤフラム３０ａ、円筒部３０
ｂ、内壁３０ｃ、円形溝３０ｄ、段部３０ｅ、および基
板４０は、図２に示すダイヤフラム１０ａ、円筒部１０
ｂ、内壁１０ｃ、円形溝１０ｄ、段部１０ｅ、および基
板２０とほぼ共通であるので、上記説明したところを援
用することとし、ここでは重複した構成の説明は省略す
ることとする。また、過渡温度特性補償抵抗ｒs1、バラ
ンス抵抗ｒs2、零点温度特性補償抵抗ｒtも、図２に示
したものと同様の部位に配設されている。
ｂ、内壁３０ｃ、円形溝３０ｄ、段部３０ｅ、および基
板４０は、図２に示すダイヤフラム１０ａ、円筒部１０
ｂ、内壁１０ｃ、円形溝１０ｄ、段部１０ｅ、および基
板２０とほぼ共通であるので、上記説明したところを援
用することとし、ここでは重複した構成の説明は省略す
ることとする。また、過渡温度特性補償抵抗ｒs1、バラ
ンス抵抗ｒs2、零点温度特性補償抵抗ｒtも、図２に示
したものと同様の部位に配設されている。
【００３７】ただ、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4のみが、熱
衝撃を受ける受感部としてのダイヤフラム３０ａには添
着されておらず、ダイヤフラム３０ａから所定の間隔を
隔てた位置に配設されると共に力伝達ロッド３０ｆによ
り連接された起歪部３０ｇ上に添着されている点が図２
に示す圧力変換器と相違している。
衝撃を受ける受感部としてのダイヤフラム３０ａには添
着されておらず、ダイヤフラム３０ａから所定の間隔を
隔てた位置に配設されると共に力伝達ロッド３０ｆによ
り連接された起歪部３０ｇ上に添着されている点が図２
に示す圧力変換器と相違している。
【００３８】このような構成よりなる第２の実施例の動
作は、基本的には図１、図２に示される第１の実施例と
同じであるが、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4は、直接的に熱
衝撃を受けないので、ブリッジ回路の過渡温度特性は、
第１の実施例のものより小さく、従って、過渡温度特性
補償抵抗ｒs1およびバランス抵抗ｒs2の抵抗値も小さい
もので足りる。即ち、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4の抵抗値
に比べ、十分に小さいので、圧力印加時のダイヤフラム
３０ａのひずみ量の大きい部位に添着しても、物理量に
対応したひずみによる抵抗値変化は、ブリッジ回路の出
力には実質的に影響を与えない。
作は、基本的には図１、図２に示される第１の実施例と
同じであるが、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4は、直接的に熱
衝撃を受けないので、ブリッジ回路の過渡温度特性は、
第１の実施例のものより小さく、従って、過渡温度特性
補償抵抗ｒs1およびバランス抵抗ｒs2の抵抗値も小さい
もので足りる。即ち、ひずみゲージＲg1〜Ｒg4の抵抗値
に比べ、十分に小さいので、圧力印加時のダイヤフラム
３０ａのひずみ量の大きい部位に添着しても、物理量に
対応したひずみによる抵抗値変化は、ブリッジ回路の出
力には実質的に影響を与えない。
【００３９】即ち、第２の実施例の方が過渡温度特性の
補償が容易であり、より的確な温度補償を行うことがで
きる。尚、上記第１および第２の実施例において、過渡
温度特性補償抵抗ｒs1およびバランス抵抗ｒs2は、銅ま
たはニッケルを材料として線状または箔状形成されるこ
とが望ましい。
補償が容易であり、より的確な温度補償を行うことがで
きる。尚、上記第１および第２の実施例において、過渡
温度特性補償抵抗ｒs1およびバランス抵抗ｒs2は、銅ま
たはニッケルを材料として線状または箔状形成されるこ
とが望ましい。
【００４０】それは、銅やニッケルは、ひずみゲージＲ
g1〜Ｒg4に比べ、抵抗温度係数が極めて大きい（銅は、
３４００〜３９００ＰＰＭ／℃であり、ニッケルは、約
４５００ＰＰＭ／℃である）ため、その抵抗値が小さい
もので足り、上記したように、測定すべき負荷（物理
量）によりひずみを受けてもその抵抗値変化は無視し得
る範囲にとどまる。
g1〜Ｒg4に比べ、抵抗温度係数が極めて大きい（銅は、
３４００〜３９００ＰＰＭ／℃であり、ニッケルは、約
４５００ＰＰＭ／℃である）ため、その抵抗値が小さい
もので足り、上記したように、測定すべき負荷（物理
量）によりひずみを受けてもその抵抗値変化は無視し得
る範囲にとどまる。
【００４１】ところで、従来、熱衝撃を受ける部位の変
形や受熱に起因する他の部位の変形を逃がすために構造
的な工夫を加えたり、熱が均等に加わるようにひずみゲ
ージを配置したり、温度差が生じないように極力近接し
て配置したり、抵抗温度係数を揃えて製造するなどひず
みゲージ素子についての工夫を加えたものはあるが、過
渡温度特性を精度良く補償し得るものではなかった。
形や受熱に起因する他の部位の変形を逃がすために構造
的な工夫を加えたり、熱が均等に加わるようにひずみゲ
ージを配置したり、温度差が生じないように極力近接し
て配置したり、抵抗温度係数を揃えて製造するなどひず
みゲージ素子についての工夫を加えたものはあるが、過
渡温度特性を精度良く補償し得るものではなかった。
【００４２】これに対し本発明によれば、他の特性を何
ら犠牲にすることなく、また、上記のように特別に構造
的な工夫や、ひずみゲージ素子について特別に工夫を施
すことを要せず、過渡温度特性を極めて良好に補償する
ことができる。従って、設計の自由度が広がり、また、
変換器自体の構造的工夫をこらす必要がないから、低コ
スト化を実現できると共に、従来不可能視されていた、
高温度の熱衝撃下での物理量の高精度な測定を初めて実
現することができた。
ら犠牲にすることなく、また、上記のように特別に構造
的な工夫や、ひずみゲージ素子について特別に工夫を施
すことを要せず、過渡温度特性を極めて良好に補償する
ことができる。従って、設計の自由度が広がり、また、
変換器自体の構造的工夫をこらす必要がないから、低コ
スト化を実現できると共に、従来不可能視されていた、
高温度の熱衝撃下での物理量の高精度な測定を初めて実
現することができた。
【００４３】尚、本発明は、上述し且つ図示した実施例
にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、ひ
ずみゲージ式変換器としては、上述した圧力変換器に限
らず、荷重変換器、変位変換器、加速度変換器、トルク
変換器等、熱衝撃を受ける環境下で物理量をひずみゲー
ジにより電気量に変換して検出するものにも適用するこ
とができる。
にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、ひ
ずみゲージ式変換器としては、上述した圧力変換器に限
らず、荷重変換器、変位変換器、加速度変換器、トルク
変換器等、熱衝撃を受ける環境下で物理量をひずみゲー
ジにより電気量に変換して検出するものにも適用するこ
とができる。
【００４４】また、過渡温度特性補償抵抗ｒs1およびバ
ランス抵抗ｒs2は、銅やニッケルを素材として製作した
ものに限らず、抵抗温度係数が比較的大きいものであれ
ば、他の材料よりなるものでもよいし、過渡温度特性が
小さい変換器の場合には、必らずしも抵抗温度係数が大
きな材料によらないものでも適用可能である。また、ブ
リッジ回路は、図示した実施例のように４つのひずみゲ
ージでフルブリッジ回路を構成するものに限らず、１つ
または２つのひずみゲージよりブリッジ回路を形成する
場合にも、本発明は、適用可能である。
ランス抵抗ｒs2は、銅やニッケルを素材として製作した
ものに限らず、抵抗温度係数が比較的大きいものであれ
ば、他の材料よりなるものでもよいし、過渡温度特性が
小さい変換器の場合には、必らずしも抵抗温度係数が大
きな材料によらないものでも適用可能である。また、ブ
リッジ回路は、図示した実施例のように４つのひずみゲ
ージでフルブリッジ回路を構成するものに限らず、１つ
または２つのひずみゲージよりブリッジ回路を形成する
場合にも、本発明は、適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、被測定対象より、測定すべき物理量のほか
に、受感部あるいは起歪部に衝撃的な温度変化を受けて
も、その熱衝撃に伴う大きな過渡温度特性を簡略且つ安
価な構成で、確実に補償し得ると共に、変換器が緩慢な
温度変化を受けても零点温度特性も併せて良好に補償
し、実質的に変換器の温度影響を無くし得るひずみゲー
ジ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその
補償方法を提供することができる。
によれば、被測定対象より、測定すべき物理量のほか
に、受感部あるいは起歪部に衝撃的な温度変化を受けて
も、その熱衝撃に伴う大きな過渡温度特性を簡略且つ安
価な構成で、確実に補償し得ると共に、変換器が緩慢な
温度変化を受けても零点温度特性も併せて良好に補償
し、実質的に変換器の温度影響を無くし得るひずみゲー
ジ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその
補償方法を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の回路構成を示す回路図
である。
である。
【図２】本発明の第１の実施例のひずみゲージ式変換器
の構成を示す図であり、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は
その動作を説明するためにダイヤフラムの受圧時の変形
を誇張して示す図、（Ｃ）はひずみゲージ、過渡温度特
性補償抵抗の添着状態を示す平面図である。
の構成を示す図であり、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は
その動作を説明するためにダイヤフラムの受圧時の変形
を誇張して示す図、（Ｃ）はひずみゲージ、過渡温度特
性補償抵抗の添着状態を示す平面図である。
【図３】第１の実施例のひずみゲージ式変換器に熱衝撃
が加わったときの過渡温度特性および零点温度特性の各
補償方法を説明するための特性図であり、（Ａ）は、温
度補償前のブリッジ回路の過渡温度特性を示す図、
（Ｂ）は、過渡温度特性補償抵抗の過渡温度特性図、
（Ｃ）は、バランス抵抗の過渡温度特性図、（Ｄ）は、
変換器に過渡温度特性補償抵抗とバランス抵抗とを取り
付け且つブリッジ回路に接続した状態における過渡温度
特性図、（Ｅ）は、零点温度特性補償抵抗の過渡温度特
性図、（Ｆ）は、変換器に過渡温度特性補償抵抗とバラ
ンス抵抗と零点温度特性補償抵抗とを取り付け且つブリ
ッジ回路に接続した状態における過渡温度特性と零点温
度特性とを結合的に示す特性図である。
が加わったときの過渡温度特性および零点温度特性の各
補償方法を説明するための特性図であり、（Ａ）は、温
度補償前のブリッジ回路の過渡温度特性を示す図、
（Ｂ）は、過渡温度特性補償抵抗の過渡温度特性図、
（Ｃ）は、バランス抵抗の過渡温度特性図、（Ｄ）は、
変換器に過渡温度特性補償抵抗とバランス抵抗とを取り
付け且つブリッジ回路に接続した状態における過渡温度
特性図、（Ｅ）は、零点温度特性補償抵抗の過渡温度特
性図、（Ｆ）は、変換器に過渡温度特性補償抵抗とバラ
ンス抵抗と零点温度特性補償抵抗とを取り付け且つブリ
ッジ回路に接続した状態における過渡温度特性と零点温
度特性とを結合的に示す特性図である。
【図４】本発明の第２の実施例の回路構成を示す回路図
である。
である。
【図５】本発明の第２の実施例の変換器の構成を示す断
面図である。
面図である。
【図６】第１の従来例の圧力変換器の構成を示す断面図
である。
である。
【図７】第２の従来例の圧力変換器の構成を示す断面図
である。
である。
【図８】第１の従来例の圧力変換器における零点温度特
性補償回路の回路構成を示す回路図である。
性補償回路の回路構成を示す回路図である。
【図９】第２の従来例の圧力変換器における零点温度特
性補償回路の回路構成を示す回路図である。
性補償回路の回路構成を示す回路図である。
【図１０】従来の圧力変換器に熱衝撃が加えられたとき
における過渡温度特性を説明するための図であり、この
うち（Ａ）は、その圧力変換器のダイヤフラムに熱衝撃
が加わったときの時間に対する温度変化の関係を表わす
熱衝撃特性図、（Ｂ）は、温度補償が施されていない状
態におけるブリッジ回路の過渡温度特性図、（Ｃ）は、
本発明が適用された圧力変換器におけるブリッジ回路の
過渡温度特性図、（Ｄ）は、第１の従来例の圧力変換器
におけるブリッジ回路の過渡温度特性図、（Ｅ）は、第
２の従来例の圧力変換器におけるブリッジ回路の過渡温
度特性図である。
における過渡温度特性を説明するための図であり、この
うち（Ａ）は、その圧力変換器のダイヤフラムに熱衝撃
が加わったときの時間に対する温度変化の関係を表わす
熱衝撃特性図、（Ｂ）は、温度補償が施されていない状
態におけるブリッジ回路の過渡温度特性図、（Ｃ）は、
本発明が適用された圧力変換器におけるブリッジ回路の
過渡温度特性図、（Ｄ）は、第１の従来例の圧力変換器
におけるブリッジ回路の過渡温度特性図、（Ｅ）は、第
２の従来例の圧力変換器におけるブリッジ回路の過渡温
度特性図である。
１０，３０ 起歪体 １０ａ，３０ａ ダイヤフラム １０ｂ，３０ｂ 円筒部 １０ｃ，３０ｃ 内壁 １０ｄ，３０ｄ 円形溝 １０ｅ，３０ｅ 段部 ２０，４０ 基板 ２０ａ，４０ａ 円孔 ３０ｆ 力伝達ロッド ３０ｇ 起歪部 Ｒg1，Ｒg2，Ｒg3，Ｒg4 ひずみゲージ ｒs1 過渡温度特性補償抵抗 ｒs2 バランス抵抗 ｒt 零点温度特性補償抵抗
Claims (7)
- 【請求項１】 変換器の起歪部に添着されたひずみゲー
ジによって物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変
換器において、物理量を受けると共に被測定対象より衝
撃的な温度変化を受ける起歪部に添着されたひずみゲー
ジおよび過渡温度特性補償抵抗と、前記変換器のうち前
記温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着され前記過
渡温度特性補償抵抗と同じ抵抗値を有するバランス抵抗
と、を具備し、前記ひずみゲージにより形成されたホイ
ートストンブリッジ回路の過渡温度特性に見合う特性を
有する前記過渡温度特性補償抵抗を、前記ホイートスト
ンブリッジ回路の一辺に回路挿入し、この一辺と隣り合
う他の辺に前記バランス抵抗を回路挿入することによ
り、前記ホイートストンブリッジ回路の過渡温度特性を
打ち消すように構成したことを特徴とするひずみゲージ
式変換器における過渡温度特性の補償回路。 - 【請求項２】 前記ホイートストンブリッジ回路全体の
零点温度特性に見合う零点温度特性補償抵抗を、前記熱
的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストンブリッジ回路
のうち、零点温度特性を打ち消す方向の一辺に直列に回
路挿入するように構成したことを特徴とする請求項１の
ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回
路。 - 【請求項３】 前記起歪部は、ダイヤフラムとして形成
され、このダイヤフラムのうち、大きなひずみを生じる
部位に前記ひずみゲージが添着され、小さなひずみを生
じる部位に過渡温度特性補償抵抗が添着され、前記ダイ
ヤフラムから所定の距離を隔てて配設された基板に前記
バランス抵抗が添着されていることを特徴とする請求項
１のひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償
回路。 - 【請求項４】 前記過渡温度特性補償抵抗および前記バ
ランス抵抗は、銅またはニッケルを材料として線状もし
くは箔状に形成されていることを特徴とする請求項１な
いし３のうちのいずれか１項のひずみゲージ式変換器に
おける過渡温度特性の補償回路。 - 【請求項５】 変換器の起歪部に添着されたひずみゲー
ジによって物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変
換器において、物理量を受けると共に被測定対象より衝
撃的な温度変化を受ける受感部に添着された過渡温度特
性補償抵抗と、前記受感部から所定の間隔を隔てた位置
に配設されると共に前記受感部との間が力伝達ロッドに
より連接された起歪部に添着されたひずみゲージと、前
記受感部に対し前記起歪部より遠くの位置に配設された
熱的緩衝部に添着され前記過渡温度特性補償抵抗と同じ
抵抗値を有するバランス抵抗と、を具備し、前記ひずみ
ゲージにより形成されたホイートストンブリッジ回路の
過渡温度特性に見合う特性を有する前記過渡温度特性補
償抵抗を、前記ホイートストンブリッジ回路の一辺に回
路挿入し、この一辺と隣り合う他の辺に前記バランス抵
抗を回路挿入することにより前記ホイートストンブリッ
ジ回路の過渡温度特性を打ち消すように構成したことを
特徴とするひずみゲージ式変換器における過渡温度特性
の補償回路。 - 【請求項６】 前記受感部は、ダイヤフラムとして形成
され、前記起歪部は、その中心部が前記ダイヤフラムの
中心部に前記力伝達ロッドを介して連接された一文字状
ビームとして形成され、前記熱的緩衝部は、前記変換器
内に配設された基板として形成されていることを特徴と
する請求項５のひずみゲージ変換器における過渡温度特
性の補償回路。 - 【請求項７】 物理量を受けると共に被測定対象より衝
撃的な温度変化を受ける受感部に添着された複数のひず
みゲージによってホイートストンブリッジ回路が形成さ
れてなるひずみゲージ式変換器において、 既知の温度の油中に前記受感部を急激に浸漬して上記ホ
イートストンブリッジ回路の過渡温度特性のピーク値を
測定する第１手順と、この第１手順で得られたピーク値
に見合う過渡温度特性補償抵抗を選択して前記受感部に
添着し且つ前記過渡温度特性補償抵抗をホイートストン
ブリッジ回路の過渡温度特性を打ち消し得る一辺に回路
接続する第２手順と、前記過渡温度特性補償抵抗と同じ
抵抗値を持つバランス抵抗を選択して前記変換器のうち
温度変化を緩慢に受ける熱的緩衝部に添着し且つ前記ホ
イートストンブリッジ回路の前記過渡温度特性補償抵抗
が接続されている辺と隣接する他の一辺に回路接続する
第３手順と、 次いで、恒温槽などの温度制御手段により変換器の温度
を段階的に変化させて零点温度特性を測定し、この零点
温度特性に見合う零点温度特性補償抵抗を選択して前記
熱的緩衝部に添着し且つ前記ホイートストンブリッジ回
路の前記零点温度特性を打ち消す方向の一辺に回路接続
する第４手順と、からなるひずみゲージ式変換器におけ
る過渡温度特性の補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11907295A JP3534205B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11907295A JP3534205B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292065A true JPH08292065A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3534205B2 JP3534205B2 (ja) | 2004-06-07 |
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ID=14752194
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11907295A Expired - Fee Related JP3534205B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | ひずみゲージ式変換器における過渡温度特性の補償回路およびその補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534205B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195905A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-10 | Minebea Co Ltd | 高温対応サニタリー用圧力変換器 |
| JP2009240821A (ja) * | 2002-07-25 | 2009-10-22 | Covidien Ag | 引きずり検知能を有する電気外科用ペンシル |
| JP2010181224A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Tanita Corp | 多点式秤の製造方法及び多点式秤 |
| CN111928771A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-13 | 广东高标电子科技有限公司 | 一种应变检测装置及应变检测方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5687924B2 (ja) | 2011-02-25 | 2015-03-25 | 株式会社イシダ | 計量印字装置 |
-
1995
- 1995-04-21 JP JP11907295A patent/JP3534205B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3534205B2 (ja) | 2004-06-07 |
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