JPH09203681A - Pressure detector - Google Patents
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- JPH09203681A JPH09203681A JP8012762A JP1276296A JPH09203681A JP H09203681 A JPH09203681 A JP H09203681A JP 8012762 A JP8012762 A JP 8012762A JP 1276296 A JP1276296 A JP 1276296A JP H09203681 A JPH09203681 A JP H09203681A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の圧力セン
サを一体的に構成し、1つの圧力センサが持つ圧力測定
範囲以上の圧力測定範囲を確保(カバー)し得るように
した圧力検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure detecting device in which a plurality of pressure sensors are integrally formed and a pressure measuring range which is equal to or larger than a pressure measuring range of one pressure sensor can be secured (covered). .
【0002】[0002]
【従来の技術】複数の圧力センサを用いて広い測定範囲
をカバーしようとする従来装置としては、例えば「Si
licon Diaphragm Capacitiv
e Vacuum Sensor」K.HATANAK
AandM.ESASHI他“THE 13TH SE
NSOR SYMPOSIUM”1995,pp37〜
40に示すものがある。この例では、1つ1つのセンサ
の圧力と出力の関係を測定しているが、これらのセンサ
信号を用いて2つのセンサの計測範囲を結合して1つの
高精度な信号を得る方法については開示されていない。2. Description of the Related Art As a conventional device for covering a wide measurement range by using a plurality of pressure sensors, for example, "Si
licon Diaphragm Capacitive
e Vacuum Sensor "K. HATANAK
A and M. ESASHI and others "THE 13TH SE
NSOR SYMPOSIUM "1995, pp37-
40 is shown. In this example, the relationship between the pressure and the output of each sensor is measured. However, regarding the method of combining the measurement ranges of two sensors using these sensor signals to obtain one highly accurate signal, Not disclosed.
【0003】一方、複数のセンサの出力信号を処理する
ものとして、例えば特公平7−209122号公報に示
すものがある。これは、異なる測定原理の2つの圧力セ
ンサを組み合わせ、両方の圧力測定範囲が重複(オーバ
ラップ)するような中間域において重み付け関数を適用
することで、各センサの特性曲線を明確に、しかも連続
的に移行させるものである。On the other hand, as a device for processing the output signals of a plurality of sensors, there is, for example, one disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-209122. This is done by combining two pressure sensors with different measurement principles and applying a weighting function in the intermediate range where both pressure measurement ranges overlap, so that the characteristic curve of each sensor can be defined clearly and continuously. It is intended to shift.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
重み付け関数を適用する方法は、個々のセンサの出力が
温度等の外乱の影響により変動することを考慮すると、
重み付け関数の状態によっては、出力の変動が最も大き
いセンサ出力に重みがかかる場合があるので、出力変動
の影響を低減できないという問題がある。また、一方の
センサ出力のみが外乱の影響等により変動した場合も上
記と同様な理由により、重み付けされたもう一方のセン
サ出力にも影響を及ぼすことになる。すなわち、いずれ
の場合も出力の精度が低下するという問題が生じること
になる。The method of applying the weighting function disclosed in the above publication considers that the output of each sensor fluctuates due to the influence of disturbance such as temperature.
Depending on the state of the weighting function, the sensor output having the largest output variation may be weighted, so that there is a problem that the influence of the output variation cannot be reduced. Further, even when only one sensor output fluctuates due to the influence of a disturbance or the like, the other weighted sensor output is also affected for the same reason as above. That is, in either case, there arises a problem that the output accuracy is lowered.
【0005】さらに、実際にこの種の2つの圧力センサ
を組み合わせて広い計測範囲をカバーしようとすると、
上記開示例に示すような信号の結合方法に対する問題以
外に次のような問題がある。第1は、センサ信号の補正
に関するもので、通常は個々のセンサ毎に温度などの影
響するパラメータを変えてデータを取り、それを補正に
利用する方法が考えられるが、この方法ではセンサの数
だけ補正データを取る必要があり、コストアップとな
る。Furthermore, when it is attempted to combine two pressure sensors of this type to cover a wide measurement range,
In addition to the problems associated with the signal combining method as shown in the above disclosed example, there are the following problems. The first is related to the correction of the sensor signal. Usually, there is a method of collecting data by changing the influencing parameter such as temperature for each sensor and using it for the correction. It is necessary to obtain the correction data only, which increases the cost.
【0006】第2は、複数のセンサ出力が得られる圧力
領域における、表示または制御信号を出力する場合のセ
ンサ選択の問題で、常時複数のセンサ全ての出力を監視
し補正処理を行なうと、処理に時間が掛かるだけでなく
処理回路の消費電力が増加する。特に、開示例では重み
付けを行なうので、常時複数のセンサ出力信号を補正処
理する必要が生じ、処理時間が長くなり処理回路の消費
電力が増加するというわけである。第3は、圧力測定範
囲の設定を変える場合の問題で、設定範囲に関わらず複
数のセンサからの最適な信号を選択すること、しかもセ
ンサ出力をスムーズ(なめらか)に結合して、所要の精
度を確保する必要がある点である。したがって、この発
明は上述のような欠点を解消すべくなされたもので、そ
の課題は信号の処理を容易にして処理時間を短縮すると
ともに処理回路の消費電力を低減し、低コストで高精度
の圧力測定を可能にすることにある。Second, there is a problem of sensor selection when a display or control signal is output in a pressure region where a plurality of sensor outputs are obtained. If the outputs of all the plurality of sensors are constantly monitored and correction processing is performed, the processing is performed. Not only takes time, but also increases the power consumption of the processing circuit. In particular, in the disclosed example, since weighting is performed, it is necessary to constantly correct a plurality of sensor output signals, which increases the processing time and increases the power consumption of the processing circuit. Third, there is a problem when changing the setting of the pressure measurement range. Select the optimum signal from multiple sensors regardless of the setting range, and combine the sensor outputs smoothly (smoothly) to obtain the required accuracy. That is the point that needs to be secured. Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and its problem is to facilitate the processing of signals to shorten the processing time and reduce the power consumption of the processing circuit. It is to enable pressure measurement.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、この発明では、複数の圧力センサが一体的に構成
され、1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力
測定範囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧
力センサのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、また
は隣接する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,
補正,調整を行なう圧力検出装置において、下記(1)
〜(5)のようにしている。 (1)前記重複する圧力測定範囲の少なくとも1部で、
その圧力測定範囲に関わる前記2つの圧力センサのそれ
ぞれの平均値を出力信号とする(請求項1の発明)。 (2)前記2つの圧力センサの出力特性から合成した出
力特性を予め求めておき、前記2つの圧力センサの出力
と、前記合成された出力特性との演算結果を出力信号と
する(請求項2の発明)。In order to solve such a problem, according to the present invention, a plurality of pressure sensors are integrally formed, and a pressure having a pressure measurement range larger than a pressure measurement range of one pressure sensor is provided. A detection device, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other, or two adjacent pressure sensors are used to calculate an output signal,
In the pressure detection device that performs correction and adjustment, the following (1)
~ (5). (1) At least a part of the overlapping pressure measurement ranges,
An average value of each of the two pressure sensors related to the pressure measurement range is used as an output signal (the invention of claim 1). (2) An output characteristic synthesized from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained in advance, and a calculation result of the outputs of the two pressure sensors and the synthesized output characteristic is used as an output signal (claim 2). Invention).
【0008】(3)前記2つの圧力センサの出力特性か
ら合成した出力特性を予め求めておき、前記2つの圧力
センサのうちのいずれか一方の出力と、前記予め合成し
た特性との演算結果を出力信号とする(請求項3の発
明)。 (4)圧力測定レンジに対し、前記複数の圧力センサの
うち、圧力測定レンジよりも測定範囲が広く、かつ測定
レンジに最も近い計測可能範囲を有する圧力センサを1
つだけ用いる(請求項4の発明)。 (5)前記複数の圧力センサのうち、最も広い圧力範囲
を持つ圧力センサの出力信号をもとに、測定圧力に応じ
て、測定圧力よりも測定範囲が広く、かつ測定圧力に最
も近い計測可能範囲を持つ圧力センサを逐次選択する
(請求項5の発明)。(3) The output characteristic synthesized from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained in advance, and the calculation result of the output of either one of the two pressure sensors and the previously synthesized characteristic is calculated. It is an output signal (the invention of claim 3). (4) One pressure sensor having a wider measurement range than the pressure measurement range and having a measurable range closest to the measurement range among the plurality of pressure sensors with respect to the pressure measurement range.
Only one is used (the invention of claim 4). (5) Based on the output signal of the pressure sensor having the widest pressure range among the plurality of pressure sensors, it is possible to measure in accordance with the measurement pressure, the measurement range is wider than the measurement pressure and is closest to the measurement pressure. A pressure sensor having a range is sequentially selected (the invention of claim 5).
【0009】請求項1〜5の発明では、前記複数の圧力
センサのうち、少なくとも1つ以上のセンサについては
温度,圧力を含む各種補正データを取得せずに、最も測
定範囲が近い他のセンサの前記補正データをもとに、該
当するセンサの出力補正を行なうことができる(請求項
6の発明)。請求項1〜6の発明では、前記複数の圧力
センサのうちの1つについて零点調整をしたときは、残
りの全てのセンサについても同時に零点補正演算を実行
することができ(請求項7の発明)、請求項1〜7の発
明では、前記複数の圧力センサのうちの1つについて出
力のスパン設定をしたときは、その調整圧力範囲内にあ
る他のセンサの補正を同時に行なうことができ(請求項
8の発明)、請求項1〜8の発明では、前記複数の圧力
センサの出力にもとづき圧力センサの故障,異常の判定
を行なう判定手段を付加することができる(請求項9の
発明)。According to the first to fifth aspects of the present invention, among the plurality of pressure sensors, at least one or more sensors do not acquire various correction data including temperature and pressure, and other sensors having the closest measurement range are obtained. The output of the corresponding sensor can be corrected on the basis of the correction data of (No. 6). In the inventions of claims 1 to 6, when the zero point adjustment is performed for one of the plurality of pressure sensors, the zero point correction calculation can be simultaneously executed for all the remaining sensors (the invention of claim 7). In the inventions of claims 1 to 7, when the output span is set for one of the plurality of pressure sensors, the correction of other sensors within the adjusted pressure range can be performed simultaneously ( In the invention of claim 8) and the inventions of claims 1 to 8, it is possible to add determination means for determining failure or abnormality of the pressure sensor based on the outputs of the plurality of pressure sensors (invention of claim 9). .
【0010】すなわち、圧力測定範囲がオーバラップ
(重複)または隣接する2つの圧力センサを組み合わせ
て測定範囲を拡大するにあたり、それぞれのセンサ出力
の平均値を用いて出力信号とすることにより、どちらか
一方のセンサの出力が温度等の外乱の影響により変動し
た場合でも、その影響を半減できる(例えば、一方のセ
ンサから他方のセンサへの切り換わり点での変動や飛び
越し現象を半減できる)ので、結果的に高精度化を図る
ことができる。単に平均化処理をするだけである重み付
け関数を用いる方法と比較して出力演算が簡略化され、
コストダウンが図れる(請求項1)。上記のような処理
をしても、中間域において直線性が低下してしまう場合
は、2つの圧力センサの出力特性から予め合成した合成
特性を求めておき、その合成特性と2つの圧力センサの
出力との演算にて出力信号を求めることにより、センサ
の一方から他方への切り換わり点における不連続性(が
たつき)をなくし、直線性を向上させる(請求項2)。
このとき、上記合成特性と2つの圧力センサのいずれか
一方の出力との演算により出力信号を求めるようにして
も、同様に直線性の向上を図れる(請求項3)。That is, when the pressure measurement ranges overlap (overlap) or two adjacent pressure sensors are combined to expand the measurement range, an average value of the respective sensor outputs is used as an output signal to obtain either of the two. Even if the output of one sensor fluctuates due to the influence of disturbance such as temperature, the effect can be halved (for example, the fluctuation or jump phenomenon at the switching point from one sensor to the other can be halved). As a result, higher accuracy can be achieved. The output operation is simplified as compared with the method of using the weighting function which simply performs the averaging process,
The cost can be reduced (claim 1). If the linearity deteriorates in the intermediate region even after the above-described processing, the combined characteristic obtained in advance from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained, and the combined characteristic and the two pressure sensors are combined. By obtaining the output signal by calculation with the output, the discontinuity (rattle) at the switching point from one of the sensors to the other is eliminated, and the linearity is improved (claim 2).
At this time, even if the output signal is obtained by calculating the combined characteristic and the output of either one of the two pressure sensors, the linearity can be similarly improved (claim 3).
【0011】複数のセンサを組み合わせる本来の目的
は、個々のセンサを用いた場合よりも測定範囲を拡大す
ることであるから、上記のような処理をせずに測定レン
ジ毎に複数のセンサの中から測定レンジに最も近い計測
範囲を有するセンサを1つだけ用いることにより、上記
のようなオーバラップする圧力範囲での処理が不要とな
り、出力補正演算を大幅に簡略化できるので、コストダ
ウンを図ることが可能となる。さらに、温度等の外乱に
よる出力変動の影響を考慮すると、上記のような処理方
法に比べてそれらの影響を受け難いので、信頼性が向上
するという利点もある(請求項4)。複数のセンサの中
から測定圧力に応じた最適なセンサを選択する場合に、
最も広い圧力範囲を対象として形成されたセンサの出力
情報をもとに、常に最適なセンサを逐次選択することに
より、より高精度な測定が可能となる(請求項5)。Since the original purpose of combining a plurality of sensors is to expand the measurement range as compared with the case where individual sensors are used, the above-mentioned processing is not performed and a plurality of sensors can be used for each measurement range. Since only one sensor having a measurement range closest to the measurement range is used, the processing in the overlapping pressure range as described above becomes unnecessary, and the output correction calculation can be greatly simplified, so that the cost can be reduced. It becomes possible. Furthermore, considering the influence of output fluctuations due to disturbances such as temperature, it is less susceptible to these influences as compared with the above-mentioned processing method, and therefore there is an advantage that reliability is improved (claim 4). When selecting the most suitable sensor according to the measured pressure from multiple sensors,
Higher-precision measurement becomes possible by always selecting the optimum sensor based on the output information of the sensor formed over the widest pressure range (claim 5).
【0012】上記に加えて、温度等の補正演算を行なう
場合に、かかる処理を複数のセンサ全てについて行なう
と、センサ数の増大に伴って取得すべき補正データが膨
大となるので、複数のセンサの少なくとも1つ以上のセ
ンサについては補正データを取得せずに、そのセンサの
出力補正を最も測定範囲の近い他のセンサの補正データ
をもとに行なうことにより、コストダウンを図る(請求
項6)。また、外部から零点調整および出力のスパン設
定を行なう場合に、複数のセンサで同時に零点補正演算
を行なうこと(請求項7)、また、或る1つのセンサの
スパン設定時に、その調整圧力範囲内にある他の圧力セ
ンサの補正を同時に行なうことにより、コストダウンを
図ることができる(請求項8)。さらに、複数の圧力セ
ンサの出力信号を監視することにより、圧力センサの故
障,異常判定を行なえるので信頼性が向上する(請求項
9)。In addition to the above, when the correction calculation of the temperature and the like is performed, if such a process is performed for all of the plurality of sensors, the correction data to be acquired becomes huge as the number of sensors increases, so that the plurality of sensors are acquired. The cost is reduced by not obtaining the correction data for at least one or more of the sensors, and performing the output correction of the sensor based on the correction data of the other sensor having the closest measurement range (claim 6). ). Further, when the zero point is adjusted and the span of the output is set from the outside, the zero point correction calculation is simultaneously performed by a plurality of sensors (Claim 7), and when the span of one certain sensor is set, it is within the adjusted pressure range. The cost can be reduced by simultaneously correcting the other pressure sensor in the above (Claim 8). Further, by monitoring the output signals of the plurality of pressure sensors, it is possible to determine the failure or abnormality of the pressure sensor, so that the reliability is improved (claim 9).
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態を示す圧力検出装置の全体構成図、図2はそのセンサ
部を示す断面図である。まず、図2から説明する。同図
において、102はシリコン基板で、両面からプラズマ
エッチングによってダイアフラム103および106を
形成する。ダイアフラム103および106は中央部に
基板102よりも若干薄い平坦部104および107
と、その外周に円環状の薄肉部105および108を有
する。このとき、例えばダイアフラム103を低圧力域
用、ダイアフラム106を高圧力域用とすると、その圧
力範囲に応じて薄肉部105および108の厚さを最適
化する。109aおよび109bはパイレックスガラス
などのシリコン基板102と熱膨張係数がほぼ等しい絶
縁材料でできた基板で、静電接合等の方法によりシリコ
ン基板102の周辺の部分で気密に接合され、ダイアフ
ラム103および106の両面に空隙110a,110
bおよび114a,114bが形成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a pressure detecting device showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing its sensor portion. First, FIG. 2 will be described. In the figure, 102 is a silicon substrate, and the diaphragms 103 and 106 are formed from both sides by plasma etching. Diaphragms 103 and 106 have flat portions 104 and 107 at the center, which are slightly thinner than the substrate 102.
And has thin annular portions 105 and 108 on the outer periphery thereof. At this time, for example, if the diaphragm 103 is for the low pressure region and the diaphragm 106 is for the high pressure region, the thicknesses of the thin portions 105 and 108 are optimized according to the pressure range. Reference numerals 109a and 109b are substrates made of an insulating material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the silicon substrate 102 such as Pyrex glass. 110a, 110 on both sides of the
b and 114a, 114b are formed.
【0014】絶縁基板109a,109bのダイアフラ
ム103の平坦部104に対向する部分には、スパッタ
等の方法でCr/Auを二層に積層した固定電極112
a,112bが形成され、ダイアフラム103との間に
はコンデンサ(静電容量)C1,C2が形成され、圧力
センサL(7:図1参照)として作用する。ダイアフラ
ム106についても、同様に固定電極116a,116
bが形成されることにより、静電容量C3,C4が形成
され、圧力センサH(8:図1参照)として作用する。
111a,111bおよび115a,115bは空隙1
10a,110bおよび114a,114bを外部に連
通させる導圧口である。この導圧口111a,111b
および115a,115bの内面と絶縁基板109a,
109bの外表面の導圧口111a,111bおよび1
15a,115bを囲む部分に、スパッタなどの方法に
より電極113a,113bおよび117a,117b
を設け、固定電極112a,112bおよび116a,
116bと電気的に導通させるようにしている。At a portion of the insulating substrate 109a, 109b facing the flat portion 104 of the diaphragm 103, a fixed electrode 112 in which Cr / Au is laminated in two layers by a method such as sputtering.
a and 112b are formed, capacitors (electrostatic capacitances) C1 and C2 are formed between them and the diaphragm 103, and act as a pressure sensor L (7: see FIG. 1). Similarly for the diaphragm 106, the fixed electrodes 116a, 116
By forming b, the electrostatic capacitances C3 and C4 are formed and act as the pressure sensor H (8: see FIG. 1).
111a, 111b and 115a, 115b are voids 1
It is a pressure guide port that connects 10a, 110b and 114a, 114b to the outside. The pressure guide ports 111a and 111b
And the inner surfaces of 115a and 115b and the insulating substrate 109a,
Pressure guide ports 111a, 111b and 1 on the outer surface of 109b.
Electrodes 113a, 113b and 117a, 117b are formed on the portions surrounding 15a, 115b by a method such as sputtering.
And fixed electrodes 112a, 112b and 116a,
It is electrically connected to 116b.
【0015】9は圧力検出手段で、119はダイアフラ
ム102の平坦部104,107と同程度の深さまで、
シリコン基板102をプラズマエッチングによって加工
した空隙(真空室)である。この空隙119に対向する
絶縁基板109aの面には電極120が設けられ、シリ
コン基板102との間に静電容量C5が形成される。電
極120は穴121の内面に形成したリード電極を介し
て、絶縁基板109aの外表面に設けた電極122と導
通させる。また、電極122の上には絶縁基板123が
真空雰囲気で拡散接合または静電接合等の方法により気
密に接合され、空隙119の内部を真空に維持してい
る。なお、基板123は絶縁材には限らない。Reference numeral 9 is a pressure detecting means, and 119 is a depth to the same extent as the flat portions 104 and 107 of the diaphragm 102.
It is a void (vacuum chamber) obtained by processing the silicon substrate 102 by plasma etching. An electrode 120 is provided on the surface of the insulating substrate 109a facing the space 119, and a capacitance C5 is formed between the electrode 120 and the silicon substrate 102. The electrode 120 is electrically connected to the electrode 122 provided on the outer surface of the insulating substrate 109a via the lead electrode formed on the inner surface of the hole 121. Further, the insulating substrate 123 is airtightly bonded on the electrode 122 by a method such as diffusion bonding or electrostatic bonding in a vacuum atmosphere, and the inside of the void 119 is maintained in vacuum. The substrate 123 is not limited to the insulating material.
【0016】10は温度検出手段を示し、125は絶縁
基板109aの外表面に設けた電極で、絶縁基板109
aを挟んでシリコン基板102との間に静電容量C6が
形成されている。126は図示のセンサ部全体を保持す
るための基台、127は電極113bおよび117bと
基台126を絶縁するための絶縁板で、気密に接合する
ことによって導圧口111b,115bに同一圧力を導
く圧力ポート130を形成している。128はシリコン
基板102を導通するために設けた開口で、スパッタな
どの方法により開口128の内面を介して電極129に
シリコン基板102を導通させている。Reference numeral 10 denotes a temperature detecting means, and 125 is an electrode provided on the outer surface of the insulating substrate 109a.
An electrostatic capacitance C6 is formed between the silicon substrate 102 and a. Reference numeral 126 is a base for holding the entire sensor unit shown in the figure, 127 is an insulating plate for insulating the bases 126 from the electrodes 113b and 117b, and the same pressure is applied to the pressure guide ports 111b, 115b by air-tightly joining them. A leading pressure port 130 is formed. Reference numeral 128 is an opening provided for conducting the silicon substrate 102, and the silicon substrate 102 is conducted to the electrode 129 through the inner surface of the opening 128 by a method such as sputtering.
【0017】図2のような構成において、導入圧力P
1,P2の大小関係は任意であるが、便宜上、P1<P
2の場合を例にして説明を行なうものとする。いま、P
1,P2(P1<P2)の差圧が図示のように加わる
と、ダイアフラム103と106は矢印の方向に変位す
るので、その変位量は静電容量C1,C2およびC3,
C4をセンサL,Hでそれぞれ検出し、下記の式
(1),式(2)の如き演算をすることにより求められ
る。このとき、圧力伝達流体100,101の誘電率が
温度や圧力で変化することが考えられるが、(1),
(2)式のような比の演算をすることで、これらの影響
を除去することが可能となる。In the structure as shown in FIG. 2, the introduction pressure P
The magnitude relationship between 1 and P2 is arbitrary, but for convenience, P1 <P
The case of 2 will be described as an example. Now, P
When a differential pressure of 1, P2 (P1 <P2) is applied as shown in the figure, the diaphragms 103 and 106 are displaced in the direction of the arrow, and the displacement amount is the capacitance C1, C2 and C3.
C4 is detected by the sensors L and H, respectively, and is calculated by the following equations (1) and (2). At this time, it is conceivable that the dielectric constants of the pressure transmitting fluids 100 and 101 change with temperature and pressure.
It is possible to eliminate these influences by calculating the ratio as in the equation (2).
【0018】センサLについて (C1−C2)/{(C1+C2)−2Cs1)}=Δ1/d1 …(1) Δ1:ダイアフラム103の変位量 d1:ダイアフラム103と固定電極112aまたは1
12bとの間隔 Cs1:センサLにおいて電極以外の部分の導体間で発
生する寄生容量 センサHについて (C3−C4)/{(C3+C4)−2Cs2)}=Δ2/d2 …(2) Δ2:ダイアフラム106の変位量 d2:ダイアフラム106と固定電極116aまたは1
16bとの間隔 Cs2:センサHにおいて電極以外の部分の導体間で発
生する寄生容量Sensor L (C1-C2) / {(C1 + C2) -2Cs1)} = Δ1 / d1 (1) Δ1: Displacement of diaphragm 103 d1: Diaphragm 103 and fixed electrode 112a or 1
Distance between 12b and Cs1: Parasitic capacitance generated between conductors other than electrodes in sensor L Regarding sensor H (C3-C4) / {(C3 + C4) -2Cs2)} = Δ2 / d2 (2) Δ2: diaphragm 106 Displacement amount d2: diaphragm 106 and fixed electrode 116a or 1
Distance from 16b Cs2: Parasitic capacitance generated between conductors of the sensor H other than the electrodes
【0019】また、圧力が加わると、絶縁基板109a
の空隙(真空室)119の壁面を形成している部分は、
圧力P2で変形し静電容量C5が変化するので、圧力の
絶対値に対応した信号が得られ、絶対圧力センサ9とし
て作用する。ここで、温度変化があると空隙がシリコン
基板102の熱膨張により変化するが、空隙119およ
び絶縁基板109aの寸法を適切に設定することによっ
て圧力感度を十分大きくすることができるので、温度に
依存せずに圧力を検出することができる。When pressure is applied, the insulating substrate 109a
The part forming the wall surface of the void (vacuum chamber) 119 of
Since the capacitance C5 changes due to the deformation due to the pressure P2, a signal corresponding to the absolute value of the pressure is obtained, and the absolute pressure sensor 9 functions. Here, when the temperature changes, the void changes due to the thermal expansion of the silicon substrate 102. However, by appropriately setting the dimensions of the void 119 and the insulating substrate 109a, the pressure sensitivity can be made sufficiently large, so that the temperature dependence depends on the temperature. The pressure can be detected without it.
【0020】温度変化は絶縁基板109aの誘電率を変
化させる。すなわち、パイレックスガラス等の材料で
は、一般的に温度に比例して誘電率が増加し、静電容量
C6が変化して温度センサ10として作用する。絶縁基
板109aの厚さは圧力によって圧縮され薄くなるが、
静電容量への影響は無視できるほど小さい。また、静電
容量C6は、周囲の圧力伝達媒体中に漏れる電気力線の
ためオイル誘電率の変化が影響するが、これは電極12
5を絶縁基板109aの端部から十分離すことにより防
止し、全体として静電容量C6の圧力依存性を非常に小
さくしている。The temperature change changes the dielectric constant of the insulating substrate 109a. That is, in a material such as Pyrex glass, the dielectric constant generally increases in proportion to the temperature, and the capacitance C6 changes to act as the temperature sensor 10. Although the thickness of the insulating substrate 109a is compressed by pressure and becomes thin,
The effect on capacitance is negligible. Further, the capacitance C6 is affected by the change in the oil dielectric constant due to the lines of electric force leaking into the surrounding pressure transmission medium, but this is due to the electrode 12
5 is sufficiently separated from the end portion of the insulating substrate 109a to prevent the pressure dependency of the electrostatic capacitance C6 as a whole.
【0021】図1について説明する。演算手段1は図示
のように、ここでは単一演算ユニット134と、複数演
算ユニット2で構成される。そして、演算ユニット13
4によって各センサについての出力演算を行ない、その
出力信号をもとに複数演算ユニット2にて複数信号の処
理および各種補正演算を行ない、その結果を出力する。
したがって、演算手段1の単一演算ユニット134で上
記静電容量C1〜C4をそれぞれ演算するとともに、C
5,C6から求めた圧力および温度の補正演算を複数演
算ユニット2で行なう。このとき、各センサからの出力
は、切換手段131を介して検出手段132に導入され
て種々の物理量として検出された後、演算ユニット13
4に入力される。Referring to FIG. As shown in the figure, the computing means 1 is composed of a single computing unit 134 and a plurality of computing units 2 here. And the arithmetic unit 13
4 performs output calculation for each sensor, and based on the output signal, the multiple calculation unit 2 processes multiple signals and performs various correction calculations, and outputs the result.
Therefore, the single calculation unit 134 of the calculation means 1 calculates the capacitances C1 to C4, respectively, and C
The plural calculation units 2 perform the correction calculation of the pressure and the temperature obtained from C5 and C6. At this time, the output from each sensor is introduced into the detecting means 132 through the switching means 131 and detected as various physical quantities, and then the arithmetic unit 13 is operated.
4 is input.
【0022】図3は演算手段の詳細構成例を示すブロッ
ク図である。同図において、2は複数演算ユニット、3
は平均化処理ユニット、4は合成信号発生ユニット、5
はセンサ選択ユニット、6は出力演算補正ユニット、1
34は単一演算ユニットである。すなわち、単一演算ユ
ニット134からは、各センサからの出力信号であるセ
ンサL(7)出力17、センサH(8)出力18、絶対
圧力センサ出力19および温度センサ出力20をそれぞ
れ発生する。センサLは低圧力範囲を、センサHは低圧
力から高圧力までの全範囲を対象としており、同一の圧
力に対してそれぞれ異なる出力信号を生成する。図4に
圧力Pに対するセンサL,Hの出力信号例を示す。FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration example of the calculating means. In the figure, 2 is a plurality of arithmetic units, 3
Is an averaging processing unit, 4 is a synthetic signal generation unit, 5 is
Is a sensor selection unit, 6 is an output calculation correction unit, 1
34 is a single arithmetic unit. That is, the single arithmetic unit 134 generates the sensor L (7) output 17, the sensor H (8) output 18, the absolute pressure sensor output 19 and the temperature sensor output 20, which are the output signals from the respective sensors. The sensor L covers the low pressure range and the sensor H covers the entire range from the low pressure to the high pressure, and generates different output signals for the same pressure. FIG. 4 shows an example of output signals of the sensors L and H with respect to the pressure P.
【0023】センサL,Hからの各出力信号は、平均化
処理ユニット3、合成信号発生ユニット4、センサ選択
ユニット5にそれぞれ供給される一方、出力演算補正ユ
ニット6にも供給される。出力演算補正ユニット6は、
圧力Pを表わす信号として出力信号16を出力するが、
その場合に各測定モードに応じて平均化処理ユニット
3,合成信号発生ユニット4,センサ選択ユニット5の
いずれか1つが選択される。また、絶対圧力センサ9お
よび温度センサ10の出力は出力演算補正ユニット6に
供給され、所定の補正処理が行なわれる。The respective output signals from the sensors L and H are supplied to the averaging processing unit 3, the composite signal generation unit 4 and the sensor selection unit 5, respectively, and also to the output operation correction unit 6. The output calculation correction unit 6 is
The output signal 16 is output as a signal representing the pressure P,
In that case, any one of the averaging processing unit 3, the composite signal generation unit 4, and the sensor selection unit 5 is selected according to each measurement mode. Further, the outputs of the absolute pressure sensor 9 and the temperature sensor 10 are supplied to the output calculation correction unit 6 and a predetermined correction process is performed.
【0024】各測定モードにおける各ユニットの動作に
ついて、以下に説明する。図5は平均化処理ユニットの
構成例を示すブロック図で、31は平均化処理部、32
は加算部、33は出力部である。センサL,Hの測定
(可能)範囲が重複(オーバラップ)する中間域Rにお
いて、各センサの平均化信号を出力信号とする場合は、
出力演算補正ユニット6からの制御信号30により平均
化処理ユニット3が選択される。平均化処理ユニット3
では、平均化処理部31で各センサ出力を1/2とする
処理を行ない、加算部32で両者を加算することによ
り、図6に符号13で示すような平均化信号が形成さ
れ、出力部33を介して出力される。なお、上記では中
間域Rの全部で平均化処理をするようにしているが、平
均化処理はその一部分のみ行なうことも可能である。ま
た、出力演算補正ユニット6からの制御信号30によ
り、出力演算補正ユニット6の出力信号に応じた平均化
処理ができるので、フレキシブル(柔軟)で高精度な測
定が可能となる。The operation of each unit in each measurement mode will be described below. FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of an averaging processing unit, 31 is an averaging processing unit, and 32 is an averaging processing unit.
Is an adder, and 33 is an output unit. In the intermediate range R where the measurement (possible) ranges of the sensors L and H overlap (overlap), when the averaged signal of each sensor is used as the output signal,
The averaging processing unit 3 is selected by the control signal 30 from the output calculation correction unit 6. Averaging processing unit 3
Then, the averaging processing unit 31 performs processing for halving each sensor output, and the addition unit 32 adds the two to form an averaged signal as indicated by reference numeral 13 in FIG. It is output via 33. In the above description, the averaging process is performed on the entire intermediate region R, but the averaging process can be performed on only a part of the averaging process. Further, since the averaging process according to the output signal of the output calculation correction unit 6 can be performed by the control signal 30 from the output calculation correction unit 6, flexible (flexible) and highly accurate measurement can be performed.
【0025】図7はセンサ選択ユニットの構成例を示す
ブロック図で、比較判断部51および制御信号出力部5
2等から構成される。センサL,Hの中間域Rにおい
て、測定レンジ毎に複数のセンサの中から最適なセンサ
を1つ選択する場合には、出力演算補正ユニット6から
の制御信号50によりセンサ選択ユニット5が選択され
る。そのとき、上記2つのモードのいずれを選択するか
は、1ビットのモード選択信号55により切り換えるよ
うにしている。センサ選択ユニット5では、比較判断部
51により各センサの出力信号からどのセンサを用いる
かを選択し、制御信号出力部52を介して選択信号15
を出力する。この選択信号15は、各センサに応じたア
ドレスデータということになる。この場合も上記と同
様、出力演算補正ユニット6からの制御信号50によ
り、出力演算補正ユニット6の出力信号に応じた最適処
理が可能である。図8にこの場合の信号出力例を示す。
すなわち、測定レンジがR1のときはセンサLが選択さ
れることを示している。FIG. 7 is a block diagram showing an example of the structure of the sensor selection unit. The comparison / determination unit 51 and the control signal output unit 5 are shown in FIG.
2 etc. In the intermediate range R of the sensors L and H, when selecting an optimum sensor from a plurality of sensors for each measurement range, the sensor selection unit 5 is selected by the control signal 50 from the output calculation correction unit 6. It At this time, which of the above two modes is selected is switched by the 1-bit mode selection signal 55. In the sensor selection unit 5, the comparison / determination unit 51 selects which sensor is to be used from the output signals of the respective sensors, and the selection signal 15 is output via the control signal output unit 52.
Is output. The selection signal 15 is address data corresponding to each sensor. In this case as well, similar to the above, the control signal 50 from the output calculation correction unit 6 enables optimum processing according to the output signal of the output calculation correction unit 6. FIG. 8 shows an example of signal output in this case.
That is, it indicates that the sensor L is selected when the measurement range is R1.
【0026】図9は合成信号発生ユニット4の構成例を
示すブロック図で、信号合成部41および出力部42等
から構成される。出力演算補正ユニット6から合成信号
発生ユニット4に制御信号40が与えられると、合成信
号発生ユニット4は、センサLとセンサHとの出力を合
成し予めメモリ等に格納されている合成信号と、センサ
出力とを信号合成部41において合成し、出力部42を
介して出力する。この場合も上記と同様、出力演算補正
ユニット6からの制御信号40により、出力演算補正ユ
ニット6の出力信号に応じたフレキシブルな処理が可能
である。図10にこの場合の信号出力例を示す。この例
は、予め合成されている信号を14とし、2つのセンサ
があるとき、測定レンジR1ではセンサ1の出力に応じ
た信号14を出力し、測定レンジR2ではセンサ2の出
力に応じた信号14を合成信号として出力するものであ
る。なお、例えば、センサが1つだけの場合は、全測定
レンジにおいてそのセンサ出力に応じた信号14を合成
信号として出力することになる。FIG. 9 is a block diagram showing an example of the structure of the combined signal generating unit 4, which is composed of a signal combining section 41, an output section 42 and the like. When the control signal 40 is given from the output calculation correction unit 6 to the combined signal generating unit 4, the combined signal generating unit 4 combines the outputs of the sensor L and the sensor H and stores the combined signal stored in advance in the memory or the like. The sensor output is combined with the signal combining unit 41 and output via the output unit 42. Also in this case, similarly to the above, the control signal 40 from the output calculation correction unit 6 enables flexible processing according to the output signal of the output calculation correction unit 6. FIG. 10 shows an example of signal output in this case. In this example, assuming that the signal synthesized in advance is 14, when there are two sensors, the signal 14 corresponding to the output of the sensor 1 is output in the measurement range R1, and the signal corresponding to the output of the sensor 2 in the measurement range R2. 14 is output as a composite signal. Note that, for example, when there is only one sensor, the signal 14 corresponding to the sensor output is output as a combined signal in all measurement ranges.
【0027】次に、初期補正および外部補正を行なう場
合について説明する。まず、各種の量を次の如く定義す
ると、 T1 T2:上記C1,C2に対応する物理量 A :初期補正係数 B :初期補正係数 PN :初期補正後の圧力PNにおける出力値 PF :初期補正後の圧力PNにおける出力値(%) PNZ :圧力Pが零(0%)におけるPFの値 PNS :圧力Pがスパン(100%)におけるPFの値 F :レンジ設定および外部調整後の圧力PNにおける出力値 RNZ :レンジ設定時の零設定係数 RNS :レンジ設定時のスパン設定係数 KZ :外部調整時の零調整係数 KS :外部調整時のスパン調整係数 PN,PFおよびFの各量は次式のように示される。 PN=(T1−T2−A)/(T1+T2−B) …(3) PF=100・(PN−PNZ)/PNS …(4) F =100・{(PF−(RNZ+KZ)}/RNS・(1+KS) …(5)Next, the case where the initial correction and the external correction are performed will be described. First, when various amounts are defined as follows, T1 T2: physical amount corresponding to the above C1 and C2 A: initial correction coefficient B: initial correction coefficient PN: output value at pressure PN after initial correction PF: after initial correction Output value (%) at pressure PN PNZ: PF value when pressure P is zero (0%) PNS: PF value when pressure P is span (100%) F: Output value at pressure PN after range setting and external adjustment RNZ: Zero setting coefficient during range setting RNS: Span setting coefficient during range setting KZ: Zero adjustment coefficient during external adjustment KS: Span adjustment coefficient during external adjustment Each amount of PN, PF and F is as shown in the following formula. Shown. PN = (T1-T2-A) / (T1 + T2-B) (3) PF = 100. (PN-PNZ) / PNS (4) F = 100. {(PF- (RNZ + KZ)} / RNS. ( 1 + KS) (5)
【0028】上記PN,PFの関係を図11に、Fの関
係を図12に示す。すなわち、初期補正を行なう場合
は、温度等の或る条件で、出力PNが或る設定した目標
値を満たすように、上記(3)式により初期補正係数
A,Bの最適化を行なう(図11(イ)参照)。多くの
場合、各センサ毎に初期補正係数A,Bを最適化する必
要があるが、各センサの特性がほとんど同じ場合は、或
るセンサについてのみ初期補正係数の最適化を行ない、
その他のセンサについては最適化された初期補正係数
を、そのまま用いるようにすることができる。レンジ設
定を行なう場合は、或る任意の圧力Pにおいて、上記
(4),(5)式により零設定係数RNZおよびスパン
設定係数RNSの設定を行なう(図11(ロ)参照)。
或るセンサについてスパン設定をしたときは、そのセン
サに加えた圧力P1の範囲内にある他のセンサについて
も、その圧力範囲内でリニアリティー補正を行なうこと
ができる。外部調整を行なう場合は、上記(5)式によ
り零およびスパン時に零調整係数KZおよびスパン調整
係数KSを調整することにより、零調およびスパン調整
を行なう(図12(イ)の零調,同(ロ)のスパン調整
参照)。多くの場合、各センサ毎に零調およびスパン調
整を行なうが、或るセンサの零調,スパン調整時に他の
センサの零調,スパン調整を同時に行なうことができ
る。FIG. 11 shows the relationship between PN and PF, and FIG. 12 shows the relationship between F. That is, when performing the initial correction, the initial correction coefficients A and B are optimized by the above equation (3) so that the output PN satisfies a certain set target value under certain conditions such as temperature (Fig. 11 (a)). In many cases, it is necessary to optimize the initial correction coefficients A and B for each sensor, but when the characteristics of each sensor are almost the same, the initial correction coefficient is optimized only for a certain sensor,
For other sensors, the optimized initial correction coefficient can be used as it is. When setting the range, the zero setting coefficient RNZ and the span setting coefficient RNS are set by the above equations (4) and (5) at a certain arbitrary pressure P (see FIG. 11B).
When the span is set for a certain sensor, other sensors within the range of pressure P1 applied to the sensor can also be subjected to linearity correction within the pressure range. When the external adjustment is performed, the zero adjustment and the span adjustment are performed by adjusting the zero adjustment coefficient KZ and the span adjustment coefficient KS at the time of zero and span according to the equation (5) (zero adjustment and span adjustment of FIG. (See (b) Span adjustment). In many cases, the zero adjustment and the span adjustment are performed for each sensor, but when the zero adjustment and the span adjustment of a certain sensor are performed, the zero adjustment and the span adjustment of another sensor can be performed at the same time.
【0029】図13は出力演算補正ユニットの具体例を
示すブロック図であり、出力演算部61、補正データ部
62、故障・異常判定部63および操作部64等から構
成される。マイクロプロセッサユニット(MPU)等か
ら構成される出力演算部61は、上記各測定モードにお
ける各ユニットへの制御信号の発生と、圧力センサ1
(L),2(H)の出力信号12,13と、各ユニット
から取り込んだ出力信号13,14,15とにより出力
の演算を行なう。その際、ROM等からなる補正部62
に書き込まれている初期補正係数A,B、絶対圧力セン
サ9からの出力19および温度センサ10からの出力2
0等により、補正演算を行なう。また、レンジ設定係数
RNZ,RNSおよび調整係数KZ,KSを外部から操
作部64を介して変更することにより、レンジ設定およ
び外部調整を行なう。さらに、故障・異常判定部63に
より、上記のような演算の他に全てのセンサ出力を監視
し、或るセンサ出力のみが他のセンサ出力と比較して異
なるときは、そのセンサを異常と判断してアラーム信号
を発生するとともに、各センサに対応したアドレス信号
を出力演算部61に送り、そのセンサの出力のみを停止
する等の処理を行なうようにする。FIG. 13 is a block diagram showing a specific example of the output calculation correction unit, which is composed of an output calculation section 61, a correction data section 62, a failure / abnormality determination section 63, an operation section 64 and the like. The output calculation unit 61 including a microprocessor unit (MPU) and the like generates the control signal to each unit in each of the above measurement modes and the pressure sensor 1.
The output is calculated by the output signals 12, 13 of (L), 2 (H) and the output signals 13, 14, 15 taken in from each unit. At that time, the correction unit 62 including a ROM or the like
Initial correction factors A and B written in the table, output 19 from the absolute pressure sensor 9 and output 2 from the temperature sensor 10.
A correction calculation is performed with 0 or the like. Further, range setting and external adjustment are performed by externally changing the range setting coefficients RNZ and RNS and the adjustment coefficients KZ and KS via the operation unit 64. Further, the failure / abnormality determination unit 63 monitors all sensor outputs in addition to the above-described calculation, and when only one sensor output is different from the other sensor outputs, the sensor is determined to be abnormal. Then, an alarm signal is generated, and an address signal corresponding to each sensor is sent to the output calculation unit 61 to perform processing such as stopping only the output of the sensor.
【0030】[0030]
【発明の効果】圧力測定範囲がオーバラップ(重複)ま
たは隣接する2つの圧力センサを組み合わせて測定範囲
を拡大するにあたり、それぞれのセンサ出力の平均値を
用いて出力信号とすることにより、どちらか一方のセン
サの出力が温度等の外乱の影響により変動した場合で
も、その影響を半減できるので結果的に高精度化を図る
ことができる(請求項1)。単純に平均化処理を行なう
だけであるので、重み付け関数を用いる方法と比較して
出力演算が簡略化され、コストダウンが図れる。なお、
このような処理をしても、中間域おいて直線性が低下す
る場合は、2つの圧力センサの出力特性から合成した合
成出力特性を予め求めておき、この合成出力特性と少な
くとも1つの圧力センサの出力との演算にて出力信号を
求めるようにすれば、より直線性が向上し高精度の測定
が可能となる(請求項2,3)。EFFECTS OF THE INVENTION When the pressure measurement ranges overlap (overlap) or two adjacent pressure sensors are combined to expand the measurement range, an average value of the respective sensor outputs is used as an output signal, so that either Even if the output of one of the sensors fluctuates due to the influence of a disturbance such as temperature, the influence can be halved, resulting in higher accuracy (claim 1). Since the averaging process is simply performed, the output operation is simplified and the cost can be reduced as compared with the method using the weighting function. In addition,
Even if such processing is performed, if the linearity decreases in the intermediate range, a combined output characteristic that is combined from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained in advance, and this combined output characteristic and at least one pressure sensor are combined. If the output signal is obtained by calculation with the output of, the linearity is improved and high-precision measurement becomes possible (claims 2 and 3).
【0031】複数のセンサを組み合わせる本来の目的
は、個々のセンサを用いた場合よりも測定範囲を拡大す
ることであるから、上記のような処理をせずに測定レン
ジ毎に複数のセンサの中から測定レンジに最も近い計測
範囲を有するセンサを1つだけ用いることにより、上記
のようなオーバラップする圧力範囲での処理が不要とな
り、出力補正演算を大幅に簡略化できるので、コストダ
ウンを図ることが可能となる。さらに、温度等の外乱に
よる出力変動の影響を考慮すると、上記のような処理方
法に比べてそれらの影響を受け難いので、信頼性が向上
するという利点もある(請求項4)。複数のセンサの中
から測定圧力に応じた最適なセンサを選択する場合に、
最も広い圧力範囲を対象として形成されたセンサの出力
情報をもとに、常に最適なセンサを逐次選択することに
より、より高精度な測定が可能となる(請求項5)。Since the original purpose of combining a plurality of sensors is to expand the measurement range as compared with the case where individual sensors are used, the above-mentioned processing is not performed and a plurality of sensors can be used for each measurement range. Since only one sensor having a measurement range closest to the measurement range is used, the processing in the overlapping pressure range as described above becomes unnecessary, and the output correction calculation can be greatly simplified, so that the cost can be reduced. It becomes possible. Furthermore, considering the influence of output fluctuations due to disturbances such as temperature, it is less susceptible to these influences as compared with the above-mentioned processing method, and therefore there is an advantage that reliability is improved (claim 4). When selecting the most suitable sensor according to the measured pressure from multiple sensors,
Higher-precision measurement becomes possible by always selecting the optimum sensor based on the output information of the sensor formed over the widest pressure range (claim 5).
【0032】上記に加えて、温度等の補正演算を行なう
場合に、かかる処理を複数のセンサ全てについて行なう
と、センサ数の増大に伴って取得すべき補正データが膨
大となるので、複数のセンサの少なくとも1つ以上のセ
ンサについては補正データを取得せずに、そのセンサの
出力補正を最も測定範囲の近い他のセンサの補正データ
をもとに行なうことにより、コストダウンを図る(請求
項6)。また、外部から零点調整および出力のスパン設
定を行なう場合に、複数のセンサで同時に零点補正演算
を行なうこと(請求項7)、また、或る1つのセンサの
スパン設定時に、その調整圧力範囲内にある他の圧力セ
ンサの補正を同時に行なうことにより、コストダウンを
図ることができる(請求項8)。さらに、複数の圧力セ
ンサの出力信号を監視することにより、圧力センサの故
障,異常判定を行なえるので信頼性が向上する(請求項
9)。以上を総合して、高精度かつ高信頼性の特性を、
低コストにて実現可能となる利点がもたらされる。In addition to the above, if such a process is performed for all of a plurality of sensors when performing a correction calculation of temperature and the like, a large amount of correction data should be acquired as the number of sensors increases. The cost is reduced by not obtaining the correction data for at least one or more of the sensors, and performing the output correction of the sensor based on the correction data of the other sensor having the closest measurement range (claim 6). ). Further, when the zero point is adjusted and the span of the output is set from the outside, the zero point correction calculation is simultaneously performed by a plurality of sensors (Claim 7), and when the span of one certain sensor is set, it is within the adjusted pressure range. The cost can be reduced by simultaneously correcting the other pressure sensor in the above (Claim 8). Further, by monitoring the output signals of the plurality of pressure sensors, it is possible to determine the failure or abnormality of the pressure sensor, so that the reliability is improved (claim 9). Overall, the characteristics of high precision and high reliability are
The advantage is that it can be realized at low cost.
【図1】この発明による圧力検出装置の全体構成を示す
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a pressure detection device according to the present invention.
【図2】この発明によるセンサ部を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a sensor unit according to the present invention.
【図3】図1に示す演算手段の具体例を示すブロック図
である。FIG. 3 is a block diagram showing a specific example of a calculation unit shown in FIG.
【図4】圧力センサL,Hの出力信号例の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of output signals of pressure sensors L and H.
【図5】図3の平均化処理ユニットの具体例を示すブロ
ック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a specific example of the averaging processing unit shown in FIG.
【図6】図5における平均化処理を説明するための説明
図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the averaging process in FIG.
【図7】図3のセンサ選択ユニットの具体例を示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a specific example of the sensor selection unit of FIG.
【図8】図7におけるセンサの選択例を説明するための
説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of sensor selection in FIG. 7;
【図9】図3の合成信号発生ユニットの具体例を示すブ
ロック図である。9 is a block diagram showing a specific example of the combined signal generation unit of FIG.
【図10】図9における信号合成方法を説明するための
説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the signal combining method in FIG. 9.
【図11】初期補正およびレンジ設定の概念説明図であ
る。FIG. 11 is a conceptual explanatory diagram of initial correction and range setting.
【図12】零調およびスパン調整の概念説明図である。FIG. 12 is a conceptual explanatory diagram of zero adjustment and span adjustment.
【図13】図3の出力演算補正ユニットの具体例を示す
ブロック図である。13 is a block diagram showing a specific example of the output calculation correction unit shown in FIG.
1…演算手段、2…複数演算ユニット、3…平均化処理
ユニット、4…合成信号発生ユニット、5…センサ選択
ユニット、6…出力演算補正ユニット、7,8…圧力セ
ンサ、9…絶対圧力センサ、10…温度センサ、11…
圧力検出装置、31…平均化処理部、32…加算部、3
3,42…出力部、41…信号合成部、51…比較判断
部、52…制御信号出力部、61…出力演算部、62…
補正データ部、63…故障異常判定部、64…操作部、
100,101…圧力伝達流体、102…シリコン基
板、103,106…ダイアフラム、104,107…
平坦部、105,108…薄肉部、109a,109b
…絶縁基板、110a,110b,114a,114
b,119,121…空隙、111a,111b,11
5a,115b…導圧口、112a,112b,116
a,116b…固定電極、113a,113b,117
a,117b,120,122,125,129…電
極、121…孔(空隙)、123…基板、126…基
台、127…絶縁板、128…開口、130…圧力ポー
ト、131…切換手段、132…検出手段、134…単
一演算ユニット。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Computation means, 2 ... Plural computation units, 3 ... Averaging processing unit, 4 ... Composite signal generation unit, 5 ... Sensor selection unit, 6 ... Output computation correction unit, 7, 8 ... Pressure sensor, 9 ... Absolute pressure sensor 10 ... Temperature sensor, 11 ...
Pressure detection device, 31 ... Averaging processing unit, 32 ... Addition unit, 3
3, 42 ... Output unit, 41 ... Signal combining unit, 51 ... Comparison determination unit, 52 ... Control signal output unit, 61 ... Output calculation unit, 62 ...
Correction data section, 63 ... Failure abnormality determination section, 64 ... Operation section,
100, 101 ... Pressure transmitting fluid, 102 ... Silicon substrate, 103, 106 ... Diaphragm, 104, 107 ...
Flat portion, 105, 108 ... Thin portion, 109a, 109b
... Insulating substrate, 110a, 110b, 114a, 114
b, 119, 121 ... Voids, 111a, 111b, 11
5a, 115b ... Pressure introducing port, 112a, 112b, 116
a, 116b ... Fixed electrode, 113a, 113b, 117
a, 117b, 120, 122, 125, 129 ... Electrode, 121 ... Hole (gap), 123 ... Substrate, 126 ... Base, 127 ... Insulation plate, 128 ... Opening, 130 ... Pressure port, 131 ... Switching means, 132 ... Detection means, 134 ... Single arithmetic unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 公弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 塚本 修士 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kimihiro Nakamura 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd. No. 1 inside Fuji Electric Co., Ltd.
Claims (9)
1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力測定範
囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧力セン
サのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、または隣接
する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,補正,
調整を行なう圧力検出装置において、 前記重複する圧力測定範囲の少なくとも1部で、その圧
力測定範囲に関わる前記2つの圧力センサのそれぞれの
平均値を出力信号とすることを特徴とする圧力検出装
置。1. A plurality of pressure sensors are integrally configured,
A pressure detection device having a pressure measurement range that is greater than or equal to the pressure measurement range of one pressure sensor, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other or are output using two adjacent pressure sensors. Signal calculation, correction,
A pressure detecting device for performing adjustment, wherein in at least a part of the overlapping pressure measuring ranges, an average value of each of the two pressure sensors related to the pressure measuring ranges is used as an output signal.
1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力測定範
囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧力セン
サのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、または隣接
する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,補正,
調整を行なう圧力検出装置において、 前記2つの圧力センサの出力特性から合成した出力特性
を予め求めておき、前記2つの圧力センサの出力と、前
記合成された出力特性との演算結果を出力信号とするこ
とを特徴とする圧力検出装置。2. A plurality of pressure sensors are integrally configured,
A pressure detection device having a pressure measurement range that is greater than or equal to the pressure measurement range of one pressure sensor, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other or are output using two adjacent pressure sensors. Signal calculation, correction,
In a pressure detection device that performs adjustment, an output characteristic synthesized from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained in advance, and a calculation result of the outputs of the two pressure sensors and the synthesized output characteristic is output as an output signal. A pressure detecting device characterized by:
1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力測定範
囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧力セン
サのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、または隣接
する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,補正,
調整を行なう圧力検出装置において、 前記2つの圧力センサの出力特性から合成した出力特性
を予め求めておき、前記2つの圧力センサのうちのいず
れか一方の出力と、前記予め合成した特性との演算結果
を出力信号とすることを特徴とする圧力検出装置。3. A plurality of pressure sensors are integrally configured,
A pressure detection device having a pressure measurement range that is greater than or equal to the pressure measurement range of one pressure sensor, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other or are output using two adjacent pressure sensors. Signal calculation, correction,
In a pressure detection device that performs adjustment, an output characteristic synthesized from the output characteristics of the two pressure sensors is obtained in advance, and an output of either one of the two pressure sensors and the previously synthesized characteristic are calculated. A pressure detecting device, wherein the result is used as an output signal.
1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力測定範
囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧力セン
サのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、または隣接
する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,補正,
調整を行なう圧力検出装置において、 圧力測定レンジに対し、前記複数の圧力センサのうち、
圧力測定レンジよりも測定範囲が広く、かつ測定レンジ
に最も近い計測可能範囲を有する圧力センサを1つだけ
用いることを特徴とする圧力検出装置。4. A plurality of pressure sensors are integrally configured,
A pressure detection device having a pressure measurement range that is greater than or equal to the pressure measurement range of one pressure sensor, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other or are output using two adjacent pressure sensors. Signal calculation, correction,
In the pressure detection device for adjusting, for the pressure measurement range, among the plurality of pressure sensors,
A pressure detection device characterized in that it uses only one pressure sensor having a measurement range wider than the pressure measurement range and having a measurable range closest to the measurement range.
1つの圧力センサが持つ圧力測定範囲以上の圧力測定範
囲を有する圧力検出装置であって、前記複数の圧力セン
サのうち圧力測定範囲が互いに重複するか、または隣接
する2つの圧力センサを用いて出力信号の演算,補正,
調整を行なう圧力検出装置において、 前記複数の圧力センサのうち、最も広い圧力範囲を持つ
圧力センサの出力信号をもとに、測定圧力に応じて、測
定圧力よりも測定範囲が広く、かつ測定圧力に最も近い
計測可能範囲を持つ圧力センサを逐次選択することを特
徴とする圧力検出装置。5. A plurality of pressure sensors are integrally configured,
A pressure detection device having a pressure measurement range that is greater than or equal to the pressure measurement range of one pressure sensor, wherein the pressure measurement ranges of the plurality of pressure sensors overlap each other or are output using two adjacent pressure sensors. Signal calculation, correction,
In the pressure detection device that performs adjustment, of the plurality of pressure sensors, based on the output signal of the pressure sensor having the widest pressure range, the measurement range is wider than the measurement pressure according to the measurement pressure, and A pressure detecting device characterized by successively selecting a pressure sensor having a measurable range closest to.
も1つ以上のセンサについては温度,圧力を含む各種補
正データを取得せずに、最も測定範囲が近い他のセンサ
の前記補正データをもとに、該当するセンサの出力補正
を行なうことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか
に記載の圧力検出装置。6. At least one of the plurality of pressure sensors does not acquire various correction data including temperature and pressure, but uses the correction data of another sensor having the closest measurement range as a basis. The pressure detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein the output of the corresponding sensor is corrected.
いて零点調整をしたときは、残りの全てのセンサについ
ても同時に零点補正演算を実行することを特徴とする請
求項1ないし6のいずれかに記載の圧力検出装置。7. The zero point correction calculation is simultaneously executed for all remaining sensors when the zero point adjustment is performed for one of the plurality of pressure sensors. The pressure detection device described in 1.
いて出力のスパン設定をしたときは、その調整圧力範囲
内にある他のセンサの補正を同時に行なうことを特徴と
する請求項1ないし7のいずれかに記載の圧力検出装
置。8. When the output span is set for one of the plurality of pressure sensors, the other sensors within the adjusted pressure range are simultaneously corrected. The pressure detection device according to any one of 1.
圧力センサの故障,異常の判定を行なう判定手段を付加
することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記
載の圧力検出装置。9. The pressure detection device according to claim 1, further comprising a determination means for determining a failure or abnormality of the pressure sensor based on the outputs of the plurality of pressure sensors.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8012762A JPH09203681A (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Pressure detector |
US08/754,495 US5992240A (en) | 1995-11-21 | 1996-11-20 | Pressure detecting apparatus for measuring pressure based on detected capacitance |
DE19648048A DE19648048C2 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-20 | Detector device for pressure measurement based on measured capacitance values |
FR9614242A FR2741441B1 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | CAPACITIVE TYPE PRESSURE DETECTION APPARATUS |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8012762A JPH09203681A (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Pressure detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09203681A true JPH09203681A (en) | 1997-08-05 |
Family
ID=11814419
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- 1996-01-29 JP JP8012762A patent/JPH09203681A/en active Pending
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RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040205 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040212 |