JPH09504100A - 容量性圧力センサ - Google Patents

容量性圧力センサ

Info

Publication number
JPH09504100A
JPH09504100A JP7507653A JP50765395A JPH09504100A JP H09504100 A JPH09504100 A JP H09504100A JP 7507653 A JP7507653 A JP 7507653A JP 50765395 A JP50765395 A JP 50765395A JP H09504100 A JPH09504100 A JP H09504100A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base member
diaphragm
conductive surface
electrode
sensor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7507653A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3416140B2 (ja
Inventor
リー,シアイン
Original Assignee
セトラ システムズ インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セトラ システムズ インコーポレイテッド filed Critical セトラ システムズ インコーポレイテッド
Publication of JPH09504100A publication Critical patent/JPH09504100A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3416140B2 publication Critical patent/JP3416140B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明の容量性圧力センサ10は、二つの空気的に分離したチャンバ60,64間に配置された導電性ダイアフラム20を備える。ダイアフラムは、その周囲にて凹面ベース部材30により支持される。電極アセンブリ40が、導電性ダイアフラムに相対しかつ該ダイアフラムから公称ギャップだけ離間された実質的に平坦な導電面42aを設定している。電極アセンブリは、導電面と、該ベース部材に固定されかつ該ベース部材を貫いて延びる単一の支持部材44を具備する。ガラス絶縁体46が支持部材をカラー48に固定しており、このカラーがベース部材に溶着、ろう付けまたはハンダ付けされている。ガラス絶縁体は、電極とハウジング間に機械的支持と、高品質の電気絶縁とを提供する。カラーを備えた電極支持部材を予め製造し、絶縁体が硬化した後カラーをハウジングに固定することによって、熱膨張と関連する問題が排除され、公称ギャップの寸法は低コストで精確に調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】 容量性圧力センサ [発明の利用分野] 本発明は圧力センサに関し、特定すると容量の変化に依存して圧力変動を指示 する圧力センサに関する。 [発明の背景] 容量性圧力センサは技術的に周知である。この種のセンサは、代表的には、実 質的に平行な板コンデンサの一方の板を形成する剛性の平坦な導電面を有する固 定の部材を具備する。金属箔ダイアフラムのような変形可能な導電性部材が、コ ンデンサの他面を形成している。一般に、ダイアフラムは、中心部分が固定の板 に実質的に平行でありかつそれに相対するように縁部で支持されている。センサ は、一般に平行板コンデンサの形式を有するから、センサの特徴的容量は、ダイ アフラムの中心部分と固定部材の導電面との間のギャップdに逆比例する。ダイ アフラムを横切って圧力差を存在せしめるため、ダイアフラムの一側上の領域は 他側上の領域から封止される。 実際には、ダイアフラムの弾性は、関係する特定の範囲においてダイアフラム にかかる圧力差によりダイアフラムの中心部分の変位が引き起こされるように選 択される。これらの圧力差により誘起される変位は、2枚のコンデンサ板間のギ ャップdに対応する変動をもたらし、したがってセンサコンデンサにより容量変 動が発生され ることとなる。比較的高感度の場合、この種のコンデンサは、比較的小さなギャ ップ変化に応答して大きな容量変化を必要とする。ユニットごとにこのような感 度を達成するために、公称ギャップ寸法は、一般に、必要とされる寸法関係を設 定するためにそれらの要素部品が非常に緻密な許容差で作られることを必要とす る。加えて、構造体および材料は、有用な温度範囲にわたりそれらの関係を維持 しなければならない。 Setra System,Inc (本発明の譲受人)により製造されるモデル237トランス ジューサのセンサにより代表される従来型センサの一形式においては、固定の金 属電極が、非導電性のガラス部分によりダイアフラム支持部材に関して支持され る。ガラス部分、金属電極およびダイアフラム支持部材間の熱膨張係数の差のた め、温度差は、固定電極とダイアフラムと(すなわちコンデンサの板)の間のギ ャップに変化を生じさせ、その結果センサは比較的小範囲の温度にわたってしか 信頼できる圧力読取り値を与えない。加えて、センサは比較的高い製造コストを 有する。 さらに、この種のセンサの製造中、固定電極は、一般に、ガラスが溶融状態に ある間にガラス部分にセットされる。アセンブリの冷却中、機械的ストレスが起 こり、これが普通所望の初ギャップ寸法を変更し、あるいは容量性板間の平行を 劣化させる。アセンブリの冷却に続いて、固定電極は、臨界ギャップおよび平行 を再設定する ために加工(ラッピングや研磨)されることを必要としよう。これらの処理ステ ップを考慮に入れると、この種のセンサは加工するのが比較的困難でありかつ相 応に費用がかかる。 他の従来形式のセンサは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,358,814 号に開示されている。モデル264およびC264トランスジューサおよび送信器によ り代表されSetra Systems,Incにより製造される従来形式のセンサは、ベース部 材の底部の中央にてベース支持体に結合されるカップ状または凹面状の金属ベー ス部材を具備する。ベース部材はその縁から延びる周囲フランジ部分を具備する が、ここではフランジは、周辺凹部を除きほぼ平坦である。比較的薄い変形可能 な導電性ダイアフラムが、ベース部材の周辺フランジを横切って配されている。 ベース部材のフランジに対して相補性の表面を有するクランピングリングが、ダ イアフラムの縁部とフランジの固定されて、ダイアフラムが張力下にフランジに クランプされるようになされる。 電極アセンブリが、ベース部材およびダイアフラムアセンブリにより形成され る閉鎖領域内においてベース支持体に固定される。電極アセンブリは、平坦部分 と絶縁体支持体部材を有する導電性電極を具備する。電極の支持部材は、平坦部 分がベース部材のフランジに実質的に平行でフランジから予定された距離dだけ 変位されるようにベース支持体に結合されている。この形態の場合、 ダイアフラムおよび電極の平坦部分とは平行板コンデンサを形成する。さらに、 ダイアグラムは、圧力差に応答して変位し、容量に対応する変化を生ずる。コン デンサに対する電気的接続は、一方の板に対してのベース部材に対する直接接続 と、電極の平坦部分により形成される板へのフィードスルー接続により提供でき る。 後者の形式の従来センサは、圧力の測定において有効である。さらに、高許容 誤差の部品や複雑な組立作業も殆どなく、唯一の臨界的な寸法に関わる組立作業 は電極をベース部材のフランジに関して最初に整列させることだけである。この ステップは、室温において固体材料しか包含しないから、最小の機械的ストレス しか起こらない。さらにガラス−金属支持も存在しないから、温度係数の非整合 に起因する問題もない。したがって、この従来形式のセンサは、高感度、高温度 範囲の容量圧力センサを提供する。 しかしながら、この後者の形式の従来センサは、製造が比較的複雑であること や比較的高コストであることのため、市場のある部分においては実施されなかっ た。高製造コストは、一部は、センサの金属化電極の厚さの調整の必要や主ハウ ジングの寸法上の許容誤差のためである。一般的にセラミック円板上に支持され る金属化電極も、かなりのコストを意昧する。加えて、センサと測定回路を収容 するために外部ケーシングの必要性が存する。 それゆえ、本発明の目的は改良された圧力センサを提供することである。 本発明の特定の目的は、製造が比較的廉価でありしかも容易である高性能圧力 センサを提供することである。 [発明の概要] 本発明は、低コストな組立て容易な構造を利用し、比較的高精度の圧力測定に 適合した、改良された容量性圧力センサに関する。センサは、導電性ダイアフラ ムまたは導電性部分を有するダイアフラムが二つの空気的に分離したチャンバ間 に位置付けられて成るものである。ダイアフラムは、その周囲部にて凹面ベース 部材により支持され、ベース部材に対して内部であり、一部ダイアフラムの一側 により境界を定められた一方の領域を画定する。電極アセンブリは、ベース部材 に堅固に結合され、導電性ダイアフラムに相対してかつこのダイアフラムから公 称ギャップだけ離間された導電面を設定する。導電性面は、好ましくは平坦であ るのがよいが、使用下にあるダイアフラムの予測される最大のたわみに一致する ように若干異なっても、例えば若干凹面であってよい。 電極アセンブリは、ダイアフラムからギャップdだけ均一に離間された導電面 を具備する。ここに使用される、「均一に離間された」という用語は、二つの面 の隣接する位置間に実質的に一定の距離を有するものとして定義される。面が実 質的に平坦である場合、それらも実質的に平行と考えることができる。面が非平 坦である場合 、それらは実質的に相補性とし得る。特定の形態においては、一面または両面が 非連続であるのが望ましいかもしれない。例えば、面は、孔または公称ギャップ dより大きい距離だけ他の面から離間された部分を有してよい。 導電面は、導電性面に対して実質的に垂直に延びる電極支持部材により支持さ れる。電極支持部材は、容量値をベース部材を貫いて伝達するため、導電面に電 気的に接続される導電性部分を具備する。電極支持部材は、絶縁物質により円筒 状カラーに関して同心的に配置されてカラーに固定されていて、支持部材、した がって導電面がベース部材から電気的に絶縁されるようになされている。例とし て、絶縁物質はガラスまたはエポキシとし得る。絶縁体が硬化された後、のりづ け、ハンダづけまたは溶接により、電極をダイアフラムに関して適正に位置づけ るようにカラーがベース部材に固定される。絶縁接着剤が使用されるときには、 カラーをベース部材に電気的に接続するようにジャンパ線が設けられよう。 この形態の場合、容量検出回路をダイアフラムと電極支持体間に結合して、ダ イアフラムにかかる圧力の変動に起因してダイアフラムが電極に関して変位する とき、容量の変動を測定を可能にする。 1具体例において、電極の導電面は、ベース部材とダイアフラムにより形成さ れるチャンバ内に密封される。これにより、チャンバは排気することができ、そ れゆえ センサは絶対圧力を測定するのに使用できる。 他の具体例においては、上部ハウジングを、ベース部材および電極アセンブリ に類似し、だだしダイアフラムの他側に面する部材で置き換え、かつ第2の容量 検出回路を包含させることができる。後者の形態は、従来形式の圧力センサにお いて有用なプッシュプル形式の感知の配置を提供する。 他の代替具体例においては、ハウジングを、下部ベース部材および電極アセン ブリに類似の、ただし下部ベース部材と面する上部ベース部材および電極アセン ブリで置き換えかつそれらの間にダイアフラムなしとすることができる。この具 体例においては、いずれかまたは両方のベース部材を実質的に可変とし得、両電 極は上部および下部ベース部材間に形成される単一のチャンバ内に密封される。 密封されるとき、この形態は、例えば気圧計を含め絶対圧力を測定するのに有用 である。 [図面の簡単な説明] 本発明のこれらおよびその他の目的ならびに種々の特徴は、図面を参照して行 った以下の説明から一層明らかとなるであろう。 図1は本発明に従うセンサの斜視図である。 図2Aは図1のセンサの具体例の断面図である。 図2Bは図1のセンサの他の具体例の断面図である。 図2Cは図1のセンサの他の代替具体例の断面図である。 図2Dは図1のセンサの第3の具体例の断面図である。 図3Aは図2の電極アセンブリの詳細図である。 図3Bは図2の電極アセンブリの分解図である。 図4Aは本発明の第2の代替具体例の断面図である。 図4Bは本発明の第3の具体例の断面図である。 図5は本発明に従うセンサの製造方法を示す線図である。 [好ましい具体例の説明] 図1および2A〜2Dは、一平面内にある(図2A〜2Dにおいては破線15 で示されている)輪状の周囲縁部28を有し、かつ基準軸線32の回りに対称に 延びる凹面状ないしカップ状のベース部材30を具備する容量センサ10を示し ている。電極アセンブリ40の一部をベース部材30中を貫通させるため、第1 の開口34が設けられている。好ましい具体例において、ベース部材は、好まし くはステンレス鋼より成る打抜き金属薄板より成るが、他の金属または合金およ び構成技術も使用できる。 図2Aに示されるように、比較的薄い、変形可能な導電性ダイアフラム20が 、その周辺部が縁部28上にあるようにベース部材を横切って広がっている。一 形式において、ダイアフラム20は、0.0002ないし0.030インチの範囲の厚さを 有するステンレスより作ることができる。代わりに、図2Bに示されるように、 ダイアフラム 20aは、より大きな直線運動を許容するため隆起またはしわを有してよい。こ の種のダイアフラムの1形式は、米国特許第4,434,203号に開示されているから 、この特許も参照されたい。ダイアフラムは、金属箔か、例えば付着導電性フィ ルムにより形成された導電性部分を有する非導電性物質とし得る。図2Cおよび 図2Dの代わりの具体例においては、ダイアフラムは非平坦であってよい。 凹面またはカップ状のハウジング50がダイアフラム20上に位置づけられて いる。ハウジング50は、圧力口52および周囲フランジ54を具備しており、 そしてこのフランジは、ダイアフラム20の周縁部を捕捉するように、ベース部 材の周囲縁部に、折曲げ、クリンプまたはその他の方法で取り付けることができ る。しかして、ダイアフラム20は、実質的に平坦なシートを形成しており、そ の縁部にて気密のシールを提供する。その結果、関係する二つの別個のチャンバ 60および64が形成される。すなわち、第1のチャンバ60は図2A〜2Dに 示されるようにダイアフラム20の下にあり、第2のチャンバ64は図2に示さ れるようにダイアフラム20の上にある。二つのチャンバは、ダイアフラム20 の両側に圧力差を設定するように、圧力口36および52に取り付けられたカッ プリングにより別個に加圧できる。ダイアフラム20の中央部分は、その圧力差 に応答して軸線32の方向において可動である。 電極アセンブリ40がチャンバ60内に配置されている。図3Aおよび図3B に例示されるように、電極アセンブリ40は、電極部材42、支持部材44、絶 縁部材46および円筒状カラー48を具備する。電極部材42は、好ましくはス テンレス鋼より形成される金属打抜きの実質的に平坦なディスクとするのがよい 。好ましくは、電極部材42は実質的に平坦な頂面42aを有するのがよいが、 本発明の2,3の形式においては、この面は、撓まされるまたは変形されるとき の(例えば圧力差により)ダイアフラム20の曲面すなわち予想曲面に一致する ように、かつなお本明細書で使用される「実質的に平坦」なる用語の意昧内にあ るように、彎曲化してよい(図3Aおよび3B図の破線により示される)。本発 明の他の形式においては、電極部材頂面42aは、図2Cおよび2Dに示される ように、ダイアフラムの形状に相補性であるように彎曲化またはその他のやり方 で形成されてよい。図2Dに示される平坦へこみ型電極部材頂面も、図2Cに示 される彎曲ダイアフラムに関して有効に使用できる。 図3Bに示されるように、支持部材44は好ましくはステンレス鋼より成る円 筒状ピンでよいが、これは平らな頭部43とニブ45を備えてよい。支持部材4 4は、チャンバ60内に電極部材42を適所に保持するだけでなく、容量信号を ベース部材30を貫いてその外側に導く。支持部材44の一端は、例えば溶接、 ハンダづけま たはロウづけにより電極部材42に固く取り付けられる。しっかりと固定される 。好ましい具体例において、支持部材の44の頭部43は、ニブ45を具備して おり、支持部材44の電極部材42への融着を容易にする。 最初、支持部材44が電極部材42に取りつけられ、そしてその他端部が絶縁 部材46により円筒状カラー48と同心的形態で固着される。本発明の好ましい 形式においては、絶縁部材46は、エポキシ、ガラスまたはプラスティック物質 のようなベース部材30に一致した温度係数を有する絶縁体接合物質から形成さ れ(それにより電極42をダイアフラム20から電気的に絶縁する)、そしてこ の絶縁接合物質は、適所において熱的にまたは触媒作用を通じて硬化され、流体 状態から固体状態に変換される。絶縁部材46が十分に硬化した後、電極部材4 2が例えば融着により支持部材44に固着される。この方法は、支持部材44の 電極部材42に関する最適の空間的整列を可能にする。ついで、円筒状カラー4 8は、のり付け、溶接、ハンダ付けまたはろう付けによりベース部材30に固定 される。 図2A〜2Bに示されるように、円筒状カラー48は、多くの異なるやり方で ベース部材30に固定される。 第1の開口34は、円筒状カラー48の直径よりも、そしてベース部材30と カラー48間にギャップが形成されるならば接合部38の直径よりも若干大きい 。図2Aに示されるように、接合部38はハンダ付けまたはろ う付けにより形成され、それにより、ベース部材30と円筒状カラー48とは電 気的に接続される。接合部38a(図2Bに示される)が接着剤のような絶縁物 質により形成されるときは、電気的接続を提供するためジャンパー線39が加え られる。図2Cおよび図2Dは溶接物接合部38bを示しているが、これは例え ばTIG 溶接により形成できる。この形式の接合部は、気密を必要とする形態にお いて好ましい。 好ましい具体例においては、電極アセンブリ40とベース部材30とが、所望 のギャップdを設定するように取付部内にまずセットされ、ついでカラー48が ベース部材30に固着される。絶縁部材46とカラー48の組合せは、電極42 をベース部材の縁部に関して正確に位置付けることと、必要とされる電気的絶縁 を提供することの二重の機能を果たす。一例として、絶縁部材46は、例えば、 圧縮シールまたはもし望むならばゼロ歪みシールを提供するように部材44およ び48の対応する係数を考慮に入れて選択された熱膨張係数を有するガラスとし 得る。 可変の温度条件下においては、絶縁部材46を形成する絶縁物質が、電極また は主ハウジング間に最小の相対運動を引き起こすかもしれない。金属物質に対す る熱膨張係数は、絶縁物質の熱膨張係数と相当異なることが多いことがよく知ら れている。上述の形態は、ベース部材30に関する電極支持部材44の位置的シ フトを最小化 する。変動する温度条件下で、接合部内の応力は変化することがあるが、電極支 持部材44とベース部材30間に正味の相対運動は実質的に存在しない。 絶縁部材46の絶縁物質の誘電率は、温度および湿度に比較的不感知である。 本発明の一形式において、絶縁物質は、アルミナ粉末のようなある種の安定な誘 電体物質粉末の粒子を合体している。この粉末フィラーは、接合物質の熱的性質 を制御する。これはまた接合物質の湿気吸収性を低減する。 絶縁部材46は、支持部材44とカラー48の管状内部輪郭との間に設定され た接合部により、支持部材44と円筒状カラー48との間に強い安定な接合部を 形成する。この結果、電極42とベース部材30とは、あらゆる方向における衝 撃や振動に抵抗する非常に安定で剛性な構造体を形成する。 上述の構造で、容量性圧力センサが確立されるのであるが、このセンサにあっ ては、ダイアフラム20と電極部材42とは、距離d(ダイアフラム20にかか る圧力差に関係する)と逆に変化する特性容量を有する「平行」板コンデンサを 有効に形成する。 本発明の上述の具体例は、部品点数が少なく構造が簡単であることに加えて、 センサ10を組み立てるのに簡単で低コストの技術を使用できるため他の利点が 得られる。さらに詳しく言うと、図5に示されるように部品30および40を別 個に形成後、電極アセンブリ40を、 平坦作業面68上に支持される厚さd0のシム上に下向きに向けて配置してよい( ここでd0は、表面42aからのダイアフラム20の所望の0たわみ距離に対応す る。ついで、ベース部材30を反転して電極アセンブリ40上に置き、電極支持 部材44がベース部材30内の第1開口34を貫通するようにしてよい。ついで 、カラー48をベース部材30に接合し、ついで電極とベース部材との組合せ体 を反転し、ダイアフラム20をハウジング50と一緒に適所に固定してアセンブ リを完成することができるが、この際電極のギャップや平行を復旧するために特 別の研磨や仕上げを必要としない。 図4Aは、図2A〜2Dのセンサ10に類似のセンサ10’を示しているが、 このセンサにおいては、ハウジング50は、ベース部材30および電極アセンブ リ40に類似のアセンブリに置き換えられた。図4Aにおいて、図2内の部材に 対応する部材は、同じダッシュ付きの参照符号で示してある。図4Aのセンサ1 0’はシステム10に類似の態様で、ただし「プッシュープル」形態で動作する 。詳述すると、固定平坦電極面42aと42a’間の距離は、d+d’=Dであ るように(D)に固定されている。この種のプッシュープルセンサは、例えば本 発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,386,312号および米国特許第4,054,833号 に記載される形態により例示されるような周知の従来回路形態において有用であ る。 図4Bは、図4Aのセンサ10’に類似のセンサ10”を示しているが、この センサには、上部ベース部材30’と下部ベース部材30間にダイアフラムがな い。上部および下部ベース部材30”および30は一緒に結合されて、封止チャ ンバ60を形成する。この具体例においては、ベース部材の一方または両方が、 封止チャンバ60内の圧力およびチャンバ外の圧力間の差に応答して上部電極4 0’および下部電極間のギャップの変化を生じさせることができるように実質的 に変形可能である。1具体例においては、チャンバ60は圧力口36を介して排 気し、ついで封止してよい。この形態は、例えば気圧を含め絶対圧力を測定する のに有用である。 上述のセンサ10、10’および10”の構造に加え、電気回路を各センサと 一体的に包含させてよい。回路は、ベース部材30または外部ハウジングにより 支持される印刷回路板上に配置してよい。回路は、回路板から延び出るばね接触 部材を経て支持部材44を介して電極42に接続できる。 本発明は、その技術思想または本質的特徴から逸脱することなく他の特定の形 式で実施できる。それゆえ、ここに示される具体例は、あらゆる点において例示 であり限定的でないものと考えられるべきであり、本発明範囲は以下の特許請求 の範囲の記載によってのみ限定されるものであることを理解されたい。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 導電性の変位可能部分を有するダイアフラムと、中央軸線の回りに延びてお り、かつ該中心軸線に対して垂直な第1の平面内にある周囲縁部を有する第1の 剛性凹面ベース部材と、 前記ダイアフラムの一部が実質的に前記第1平面内にあり、前記第1ベース部 材とともに第1のチャンバを形成するように、前記ダイアフラムの第1の側の周 囲を前記第1ベース部材の前記縁部に固定するための手段と、 前記第1ベース部材に固定される第1の電極アセンブリと を備え、該電極アセンブリが、 前記ダイアフラムからギャップdだけ実質的に均一に分離された第1の導電面 と、 前記中央軸線に沿って延在して、前記導電面を前記第1ベース部材に関して固 定的に支持し、前記第1ベース部材を貫いて前記導電面との電気的接続を提供し 、かつ前記第1ベース部材から絶縁するための第1電極支持手段と、 を具備し、 前記第1電極支持手段が、前記中心軸線に沿って延びかつ一端が前記第1導電 面に取り付けられた細長のピンと、この細長のピンの一部の回りに同心的に配置 された円筒状カラーとを具備し、 前記第1円筒状支持手段がさらに、前記細長のピンを前記カラーと同心配置で 支持する絶縁物質と、前記カラーを前記第1ベース部材に固定するための固定手 段とを具備する ことを特徴とする容量性圧力センサ。 (2) 前記絶縁物質がガラス物質より成る請求項1記載のセンサ。 (3) 前記第1導電面が、前記ダイアフラム、前記剛性凹面ベース部材および前記 第1電極支持手段により形成される前記第1チャンバ内に密封されている請求項 1記載のセンサ。 (4) 前記第1導電面が平坦である請求項1記載のセンサ。 (5) 前記第1導電面が凹面である請求項1記載のセンサ。 (6) 前記第1導電面が前記ダイアフラムから離間された凹部を含む請求項1記載 のセンサ。 (7) 前記第1電極支持手段が前記の実質的に平坦な導電面に融着されている請求 項1記載のセンサ。 (8) 周囲にて前記第1ベース部材の前記周囲縁部に固定された凹面ハウジング部 材を備える請求項1記載のセンサ。 (9) 前記ダイアフラムの前記中央部分が半径方向張力下にある請求項1記載のセ ンサ。 (10)前記第1ベース部材の前記周囲縁部が第1のフラン ジを含み、前記固定手段が、 前記第1ベースフランジに相補性の表面を有する固定用フランジと、前記第1 ベースフランジと該固定用フランジの前記相補性表面を前記ダイアフラムの両面 に固定するための手段を含む請求項9記載のセンサ。 (11)前記第1ベースフランジが平坦である請求項10記載のセンサ。 (12)前記第1ベースフランジが円錐形である請求項10記載のセンサ。 (13)前記第1ベースフランジが周囲凹部を含む請求項10記載のセンサ。 (14)前記中央軸線の回りに延びており、該中央軸線に垂直な第2の平面内にある 周囲縁部を有する第2の剛性凹面ベース部材と、 前記ダイアフラムの一部が実質的に前記第2平面内にあり、前記第2ベース部 材とともに第2のチャンバを形成するように、前記ダイアフラムの前記第2の側 の周囲を前記第2ベース部材に固定するための手段と、 前記第2ベース部材に固定される第2の電極アセンブリと、 を備え、該第2電極アセンブリが、 前記ダイアフラムからギャップdだけ実質的に均一に分離された第2の導電面 と、 前記中心軸線に沿って延在しており、前記第1ベース部材に関して前記導電面 を固定的に支持し、前記第2ベ ース部材を貫いて前記導電面との電気的接続を提供し、かつ前記第2ベース部材 から電気的に絶縁するための第2電極支持手段と を具備し、前記第1電極支持手段と前記第2電極支持手段の少なくとも一方が、 前記中央軸線に沿って延び、一端が前記のそれぞれの導電面に固定された細長の ピンと、該細長のピンの一部の回りに同心的に配列された円筒状のカラーを具備 し、 前記第1電極支持手段と前記第2電極支持手段の少なくとも一方がさらに、前 記のそれぞれのカラーと同心的配置で前記のそれぞれの細長のピンを支持する絶 縁物質を具備する請求項1記載のセンサ。 (15)前記絶縁物質がガラス物質を含む請求項14記載のセンサ。 (16)前記第1導電面と前記第2導電面の少なくとも一方が、前記ダイアフラムと 、前記のそれぞれの剛性凹面ベース部材と、前記のそれぞれの電極支持手段とに より形成される前記のそれぞれのチャンバ内に密封されている請求項14記載の センサ。 (17)前記第1導電面および前記第2導電面の少なくとも一方が平坦である請求項 14記載のセンサ。 (18)前記第1導電面および前記第2導電面の少なくとも一方が若干凹面である請 求項14記載のセンサ。 (19)前記第1導電面および前記第2導電面の少なくとも一方が前記ダイアフラム から離間された凹部を含む請求 項14記載のセンサ。 (20)前記第1電極支持手段および前記第2電極支持手段の少なくとも一方が、前 記のそれぞれの実質的に平坦な導電面に融着されている請求項14記載のセンサ 。 (21)導電性の変位可能部分を有するダイアフラムと、 中央軸線の回りに延びており、かつ該中心軸線に対して垂直な第1の平面内にあ る周囲縁部を有する第1の剛性凹面ベース部材と、 前記ダイアフラムが実質的に前記第1平面内にあり、前記第1ベース部材とと もに第1のチャンバを形成するように、前記ダイアフラムの第1の側の周囲を前 記第1ベース部材の前記縁部に固定するための手段と、 前記第1ベース部材に固定される第1の電極アセンブリと を備え、該第1電極アセンブリが、 前記ダイアフラムに実質的に平行であり、該ダイアフラムからギャップdだけ 実質的に均一に分離された実質的に平坦な第1の導電面と、 前記中央軸線に沿って延在し、前記第1導電面に結合される導電部分を含む第 1の電極支持体と、 前記中央軸線と整列される中央長手方向軸線を有し、 前記第1ベース部材に固定的に取り付けられる円筒状カラーと、 前記第1電極を前記長手方向軸線と整列された状態で中央に固定しかつ前記導 電部分を前記第1ベース部材か ら絶縁する絶縁体と を具備することを特徴とする容量性圧力センサ。 (22)前記の実質的に平坦な導電面が、前記第1チャンバ内に密封されている請求 項21記載のセンサ。 (23)前記絶縁体がガラス物質より成り、前記第1電極支持体および前記円筒状カ ラーがステンレス鋼より成る請求項21記載のセンサ。 (24)中央軸線の回りに延びており、かつ該中心軸線に対して垂直な第1の平面内 にある周囲縁部を有する第1の凹面ベース部材と、 前記第1ベース部材に固定される第1の電極アセンブリと を備え、該第1電極アセンブリが、 前記第1平面からギャップd,だけ実質的に均一に分離された第1の導電面と 、 前記中央軸線に沿って延在していて、前記導電面を支持し、前記第1ベース部 材を貫いて前記導電面との電気的接続を提供し、かつ前記第1ベース部材から電 気的に絶縁するための第1の電極支持手段と、 を具備し、そしてさらに、 前記中央軸線の回りに延びており、かつ該中心軸線に対して垂直な第2の平面 内にある周囲縁部を有する第2の凹面ベース部材と、 前記第1平面が前記第2平面に実質的に平行であり、前記第1ベース部材と前 記第2ベース部材との間に第1 のチャンバを形成するように、前記第1ベース部材の縁部を前記第2ベース部材 の縁部に結合するための手段と、 前記第2ベース部材に固定される第2の電極アセンブリと を備え、該第2電極アセンブリが、 前記第2平面からギャップd2だけ実質的に均一に分離された第2の導電面と 、 前記中央軸線に沿って延在していて、前記導電面を支持し、前記第2ベース部 材を貫いて前記導電面との電気的接続を提供し、前記第2ベース部材から電気的 に絶縁するための第2電極支持手段と、 を具備し、 前記ベース部材の少なくとも一方が前記軸線の方向において可撓性であり、和 d1+d2が前記チャンバ内外の圧力差に少なくとも一部依存することを特徴とす る容量性圧力センサ。 (25)前記第1電極支持手段と前記第2支持手段の少なくとも一方が、前記中央軸 線に沿って延びておりかつ一端が前記のそれぞれの導電面に取りつけられた細長 のピンを具備している請求項24記載のセンサ。 (26)前記第1電極支持手段と前記第2支持手段の少なくとも一方が、前記中央軸 線に沿って延びておりかつ一端が前記のそれぞれの導電面に取りつけられた細長 のピンと、該ピンの一部の回りに同心的に配置された円筒状の カラーを具備している請求項24記載のセンサ。 (27)前記第1電極支持手段と前記第2支持手段の少なくとも一方がさらに、前記 のそれぞれの細長のピンを前記のそれぞれのカラーと同心的配置で支持する絶縁 物質を具備している請求項26記載のセンサ。 (28)前記絶縁物質がガラス物質より成る請求項27記載のセンサ。 (29)前記第1導電面と前記第2導電面が、前記チャンバ内に密封されている請求 項24記載のセンサ。 (30)前記第1電極支持手段と前記第2電極支持手段の少なくとも一方が、前記の それぞれの実質的に平坦な導電面に融着されている請求項24記載のセンサ。
JP50765395A 1993-08-20 1994-08-12 容量性圧力センサ Expired - Fee Related JP3416140B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/110,075 US5442962A (en) 1993-08-20 1993-08-20 Capacitive pressure sensor having a pedestal supported electrode
US08/110,075 1993-08-20
PCT/US1994/009302 WO1995006236A1 (en) 1993-08-20 1994-08-12 Capacitive pressure sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09504100A true JPH09504100A (ja) 1997-04-22
JP3416140B2 JP3416140B2 (ja) 2003-06-16

Family

ID=22331099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50765395A Expired - Fee Related JP3416140B2 (ja) 1993-08-20 1994-08-12 容量性圧力センサ

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5442962A (ja)
EP (1) EP0714505B1 (ja)
JP (1) JP3416140B2 (ja)
CN (1) CN1053736C (ja)
CA (1) CA2168226C (ja)
DE (1) DE69426774T2 (ja)
WO (1) WO1995006236A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002502964A (ja) * 1998-02-04 2002-01-29 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド 容量型ベースの圧力センサ設計
JP2008517254A (ja) * 2004-10-18 2008-05-22 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド 微小電気機械圧力センサ
JP2011237448A (ja) * 2003-03-22 2011-11-24 Horiba Stec Inc 低いヒステリシスを提供するために、張力下の、比較的厚いフラッシュダイアフラムを有するキャパシタンス圧力計
US8322205B2 (en) 2004-10-18 2012-12-04 Silverbrook Research Pty Ltd Method of fabricating a integrated pressure sensor
JP2013007758A (ja) * 1999-10-01 2013-01-10 Mks Instruments Inc 容量性圧力センサー

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5911162A (en) * 1997-06-20 1999-06-08 Mks Instruments, Inc. Capacitive pressure transducer with improved electrode support
US5965821A (en) * 1997-07-03 1999-10-12 Mks Instruments, Inc. Pressure sensor
US6019002A (en) * 1997-12-02 2000-02-01 Setra Systems, Inc. Pressure transducer having a tensioned diaphragm
US5939639A (en) * 1997-12-04 1999-08-17 Setra Systems, Inc. Pressure transducer housing with barometric pressure isolation
US6604427B1 (en) * 1999-07-19 2003-08-12 Nate Coleman Bellow-type pressure sensing apparatus
US6532834B1 (en) * 1999-08-06 2003-03-18 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor having encapsulated resonating components
WO2002014821A2 (en) * 2000-08-11 2002-02-21 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
US6496019B1 (en) * 2000-08-18 2002-12-17 Setra Systems, Inc. Temperature compensated pressure sensor network
US6772640B1 (en) 2000-10-10 2004-08-10 Mks Instruments, Inc. Multi-temperature heater for use with pressure transducers
FR2818676B1 (fr) * 2000-12-27 2003-03-07 Freyssinet Int Stup Procede de demontage d'un cable de precontrainte et dispositif pour la mise en oeuvre
US6813954B2 (en) * 2001-05-25 2004-11-09 Panametrics, Inc. High sensitivity pressure sensor with long term stability
FR2830612B1 (fr) * 2001-10-10 2004-01-23 Bosch Gmbh Robert Capteur de course, servomoteur pneumatique integrant ce capteur et installation de freinage comportant un tel servomoteur
US6807865B2 (en) * 2002-02-04 2004-10-26 Dwyer Instruments, Inc. Pressure sensor with a radially tensioned metal diaphragm
WO2003083424A1 (fr) * 2002-03-29 2003-10-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Capteur de pression et procede de fabrication de celui-ci
US6768958B2 (en) * 2002-11-26 2004-07-27 Lsi Logic Corporation Automatic calibration of a masking process simulator
CN101358889B (zh) * 2003-03-22 2011-06-08 霍里巴斯特克公司 电容量隔膜压力计和其构造方法
US7353713B2 (en) 2003-04-09 2008-04-08 Loadstar Sensors, Inc. Flexible apparatus and method to enhance capacitive force sensing
US7570065B2 (en) * 2006-03-01 2009-08-04 Loadstar Sensors Inc Cylindrical capacitive force sensing device and method
WO2004100363A2 (en) * 2003-05-01 2004-11-18 United States Of America, As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Magnetic field response sensor for conductive media
US6993973B2 (en) * 2003-05-16 2006-02-07 Mks Instruments, Inc. Contaminant deposition control baffle for a capacitive pressure transducer
JP2005257498A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Denso Corp 圧力センサ
FI119785B (fi) * 2004-09-23 2009-03-13 Vti Technologies Oy Kapasitiivinen anturi ja menetelmä kapasitiivisen anturin valmistamiseksi
KR100905309B1 (ko) * 2004-09-29 2009-07-02 로드스타 센서스 인코포레이티드 캐패시티브 기술을 통한 갭-변화 감지
US7137301B2 (en) * 2004-10-07 2006-11-21 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for forming a reference pressure within a chamber of a capacitance sensor
US7121145B2 (en) * 2004-10-18 2006-10-17 Silverbrook Research Pty Ltd Capacitative pressure sensor
US7089798B2 (en) * 2004-10-18 2006-08-15 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with thin membrane
US7124643B2 (en) * 2004-10-18 2006-10-24 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with non-planar membrane
US7159467B2 (en) * 2004-10-18 2007-01-09 Silverbrook Research Pty Ltd Pressure sensor with conductive ceramic membrane
US7089797B2 (en) * 2004-10-18 2006-08-15 Silverbrook Research Pty Ltd Temperature insensitive pressure sensor
US7093494B2 (en) * 2004-10-18 2006-08-22 Silverbrook Research Pty Ltd Micro-electromechanical pressure sensor
US7543502B2 (en) * 2005-04-08 2009-06-09 Analatom Incorporated Compact pressure-sensing device
US20060267321A1 (en) * 2005-05-27 2006-11-30 Loadstar Sensors, Inc. On-board vehicle seat capacitive force sensing device and method
US7343814B2 (en) * 2006-04-03 2008-03-18 Loadstar Sensors, Inc. Multi-zone capacitive force sensing device and methods
JP2009250874A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Nagano Keiki Co Ltd 物理量センサおよびその製造方法
JP5187529B2 (ja) * 2008-07-22 2013-04-24 セイコーエプソン株式会社 圧力センサー
EP2264399B1 (fr) * 2009-06-19 2012-05-30 The Swatch Group Research and Development Ltd. Capteur de pression à diaphragme et profondimètre comportant un tel capteur
EP2269746B1 (en) * 2009-07-02 2014-05-14 Nxp B.V. Collapsed mode capacitive sensor
TWI372570B (en) * 2009-12-25 2012-09-11 Ind Tech Res Inst Capacitive sensor and manufacturing method thereof
WO2012003403A2 (en) 2010-06-30 2012-01-05 Indiana University Research And Technology Corporation Supersensitive linear pressure transducer
US8704538B2 (en) * 2010-07-01 2014-04-22 Mks Instruments, Inc. Capacitance sensors
US8966990B2 (en) * 2011-02-11 2015-03-03 Purdue Research Foundation MEMS devices exhibiting linear characteristics
US8893555B2 (en) * 2011-09-01 2014-11-25 Setra Systems, Inc. Pressure measuring instrument
US9194760B2 (en) 2013-03-14 2015-11-24 Dwyer Instruments, Inc. Capacitive pressure sensor with reduced parasitic capacitance
EP2990773B1 (en) * 2013-11-25 2021-08-04 Horiba Stec, Co., Ltd. Capacitive pressure sensor
US10176471B2 (en) 2015-06-09 2019-01-08 GeoPRI, LLC Systems and methods for providing product information via an interactive display device
CN106197825B (zh) * 2016-06-28 2018-10-12 蚌埠大洋传感系统工程有限公司 一种用于测量压强的传感器
CN106197827B (zh) * 2016-06-28 2019-01-01 蚌埠大洋传感系统工程有限公司 一种测量准确的传感器
CN106197828B (zh) * 2016-06-28 2019-01-01 蚌埠大洋传感系统工程有限公司 一种准确性高的传感器
CN106197826B (zh) * 2016-06-28 2018-10-12 蚌埠大洋传感系统工程有限公司 一种高精度传感器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084438A (en) * 1976-03-29 1978-04-18 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensing device
US4168518A (en) * 1977-05-10 1979-09-18 Lee Shih Y Capacitor transducer
US4136603A (en) * 1977-11-14 1979-01-30 The Foxboro Company Diaphragm assembly
US4229776A (en) * 1978-11-21 1980-10-21 Vaisala Oy Capacitive capsule for aneroid pressure gauge
US4358814A (en) * 1980-10-27 1982-11-09 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor
US4434203A (en) * 1980-10-27 1984-02-28 Setra Systems, Inc. Diaphragm
GB2188155B (en) * 1986-03-21 1990-01-10 Furness Controls Ltd Pressure transducer
US4735090A (en) * 1986-11-28 1988-04-05 Honeywell Inc. Flange mounted pressure transmitter
US5150275A (en) * 1991-07-01 1992-09-22 Setra Systems, Inc. Capacitive pressure sensor
US5155653A (en) * 1991-08-14 1992-10-13 Maclean-Fogg Company Capacitive pressure sensor
US5275055A (en) * 1992-08-31 1994-01-04 Honeywell Inc. Resonant gauge with microbeam driven in constant electric field

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002502964A (ja) * 1998-02-04 2002-01-29 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド 容量型ベースの圧力センサ設計
JP2013007758A (ja) * 1999-10-01 2013-01-10 Mks Instruments Inc 容量性圧力センサー
JP2011237448A (ja) * 2003-03-22 2011-11-24 Horiba Stec Inc 低いヒステリシスを提供するために、張力下の、比較的厚いフラッシュダイアフラムを有するキャパシタンス圧力計
JP2008517254A (ja) * 2004-10-18 2008-05-22 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド 微小電気機械圧力センサ
US8322205B2 (en) 2004-10-18 2012-12-04 Silverbrook Research Pty Ltd Method of fabricating a integrated pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US5442962A (en) 1995-08-22
DE69426774T2 (de) 2001-09-27
CN1129980A (zh) 1996-08-28
CA2168226C (en) 2003-10-07
EP0714505A4 (en) 1997-02-26
EP0714505B1 (en) 2001-02-28
JP3416140B2 (ja) 2003-06-16
CA2168226A1 (en) 1995-03-02
DE69426774D1 (de) 2001-04-05
CN1053736C (zh) 2000-06-21
WO1995006236A1 (en) 1995-03-02
EP0714505A1 (en) 1996-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3416140B2 (ja) 容量性圧力センサ
US5150275A (en) Capacitive pressure sensor
US6205861B1 (en) Transducer having temperature compensation
US6425290B2 (en) Oil-less differential pressure sensor
US5757608A (en) Compensated pressure transducer
US4389895A (en) Capacitance pressure sensor
KR102552452B1 (ko) 밀폐형 압력 센서
EP1218715B1 (en) Capacitive pressure sensor
JPH025255B2 (ja)
JPH09510778A (ja) 低コストの中心取り付けされた容量型圧力検出器
US4764747A (en) Glass header structure for a semiconductor pressure transducer
JPH1130559A (ja) 圧力センサ
US4680569A (en) Semiconductor pressure sensor
KR100858071B1 (ko) 용량식 압력 센서
CN115452235A (zh) 压力传感器芯体及其制作方法
JP2800083B2 (ja) 圧力トランスデューサ組立体およびその製造方法
JPH08261857A (ja) 圧力センサ
JPH0367140A (ja) 圧力検出装置
JP3324053B2 (ja) 圧力変換器
JPS61266931A (ja) 圧力センサ
JPH03194432A (ja) 半導体圧力センサ
WO1991015742A2 (en) Pressure sensing capacitor, and transducer
GB2107924A (en) Strain gauge pressure transducers
JPS5972033A (ja) 圧力・絶対圧力発信器
JPS5838737B2 (ja) 静電容量式圧力測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees