JPH1137877A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPH1137877A JPH1137877A JP20533097A JP20533097A JPH1137877A JP H1137877 A JPH1137877 A JP H1137877A JP 20533097 A JP20533097 A JP 20533097A JP 20533097 A JP20533097 A JP 20533097A JP H1137877 A JPH1137877 A JP H1137877A
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- Japan
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- pressure
- diaphragm
- pressure sensor
- strain gauges
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力センサに加えられる締付トルクによる歪
みゲージへの影響を抑え、測定精度を向上させることの
可能な圧力センサを提供する。 【解決手段】 ダイアフラム15(圧力応答手段)の表
面に形成され、その変形により抵抗値が変化する複数の
歪ゲージG1〜G4の、つづら状に折り曲がるパターン
の方向を一方向に揃える。
みゲージへの影響を抑え、測定精度を向上させることの
可能な圧力センサを提供する。 【解決手段】 ダイアフラム15(圧力応答手段)の表
面に形成され、その変形により抵抗値が変化する複数の
歪ゲージG1〜G4の、つづら状に折り曲がるパターン
の方向を一方向に揃える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧力センサに関し、
詳しくは圧力センサを固定する際に圧力センサに作用す
る外力による歪みゲージへの影響を抑え、測定精度を向
上させる技術に関する。
詳しくは圧力センサを固定する際に圧力センサに作用す
る外力による歪みゲージへの影響を抑え、測定精度を向
上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図10は、従来の圧力センサ100の断
面構成を説明するための図である。この種の圧力センサ
は、例えば自動車のブレーキシステムの油圧回路の油圧
等、各種流体圧力を測定するために使用される。
面構成を説明するための図である。この種の圧力センサ
は、例えば自動車のブレーキシステムの油圧回路の油圧
等、各種流体圧力を測定するために使用される。
【0003】この圧力センサ100は、概略ボルト状の
金属製のケース101、及び金属製のケース101の上
部に取り付けられたコネクタ部102とを外観として呈
している。
金属製のケース101、及び金属製のケース101の上
部に取り付けられたコネクタ部102とを外観として呈
している。
【0004】ケース101は、油圧回路の油圧測定部1
03の取付孔104に取り付けるためのネジ部105
と、このネジ部105をねじ込む際に締め付けるための
締付部106とを有する。ネジ部105の頭部側(図に
おいて上方)に設けられた締付部106は、有底円筒形
状で外周形状は例えば6角ナットのような形状を備え、
締付部106の内部には、凹部110が形成されてい
る。
03の取付孔104に取り付けるためのネジ部105
と、このネジ部105をねじ込む際に締め付けるための
締付部106とを有する。ネジ部105の頭部側(図に
おいて上方)に設けられた締付部106は、有底円筒形
状で外周形状は例えば6角ナットのような形状を備え、
締付部106の内部には、凹部110が形成されてい
る。
【0005】また、ネジ部105の軸心に沿って圧力導
入孔109が穿設されている。この圧力導入孔109
は、一端がネジ部105先端部の中央に開口し、他端は
凹部110の底面111の中央の段部107に開口して
いる。
入孔109が穿設されている。この圧力導入孔109
は、一端がネジ部105先端部の中央に開口し、他端は
凹部110の底面111の中央の段部107に開口して
いる。
【0006】段部107には、圧力導入孔109の開口
に臨んで圧力検知素子114が取り付けられている。圧
力検知素子114は円筒形状であり、上部が薄肉で閉じ
られたダイアフラム115を備えている。圧力検知素子
114の開口側の端部は全周的に電子ビーム等によりビ
ーム溶接されて、ケース101に固定されている。
に臨んで圧力検知素子114が取り付けられている。圧
力検知素子114は円筒形状であり、上部が薄肉で閉じ
られたダイアフラム115を備えている。圧力検知素子
114の開口側の端部は全周的に電子ビーム等によりビ
ーム溶接されて、ケース101に固定されている。
【0007】そして、ダイアフラム115の下面が圧力
導入孔109に臨む感圧部をなし、ダイアフラム115
の上面には絶縁膜を介して歪ゲージが配設されている。
導入孔109に臨む感圧部をなし、ダイアフラム115
の上面には絶縁膜を介して歪ゲージが配設されている。
【0008】感圧部は圧力導入孔109に導入された測
定対象流体の圧力を受け、この圧力によるダイアフラム
115の変形により歪ゲージが変形し、変形による歪ゲ
ージの抵抗値の変化を出力として取り出す。
定対象流体の圧力を受け、この圧力によるダイアフラム
115の変形により歪ゲージが変形し、変形による歪ゲ
ージの抵抗値の変化を出力として取り出す。
【0009】圧力検知素子114の上部周辺には、凹部
110の内周面に突出する段部110aに載置されるこ
とで位置決めされる回路基盤117が配置されている。
そして各歪ゲージは、ワイヤ118によって回路基盤1
17に接続され、歪ゲージの微弱な出力信号を回路基盤
117の下面に実装された増幅器等の電子部品120に
より増幅している。尚、回路基盤117と凹部110の
底面111との間及び回路基盤117の上面には、電子
部品120やワイヤ118を保護する等のために、シリ
コンゲル等のポッティング剤119が充填されている。
110の内周面に突出する段部110aに載置されるこ
とで位置決めされる回路基盤117が配置されている。
そして各歪ゲージは、ワイヤ118によって回路基盤1
17に接続され、歪ゲージの微弱な出力信号を回路基盤
117の下面に実装された増幅器等の電子部品120に
より増幅している。尚、回路基盤117と凹部110の
底面111との間及び回路基盤117の上面には、電子
部品120やワイヤ118を保護する等のために、シリ
コンゲル等のポッティング剤119が充填されている。
【0010】回路基盤117の上部には、蓋状の金属製
プレート121が設けられている。このプレート121
は、外周を締付部106の内周に固定されている。そし
てプレート121には貫通コンデンサ122が設けられ
ており、この貫通コンデンサ122を介して回路基盤1
17からの出力を取り出す。
プレート121が設けられている。このプレート121
は、外周を締付部106の内周に固定されている。そし
てプレート121には貫通コンデンサ122が設けられ
ており、この貫通コンデンサ122を介して回路基盤1
17からの出力を取り出す。
【0011】プレート121の上部には、蓋状のコネク
タ部102が装着される。コネクタ部102外縁のフラ
ンジ123は、締付部106上端内周に嵌合している。
タ部102が装着される。コネクタ部102外縁のフラ
ンジ123は、締付部106上端内周に嵌合している。
【0012】また、コネクタ部のフランジ123とプレ
ート121の外縁と締付部106の内周面との間にはO
リング124が装着されている。
ート121の外縁と締付部106の内周面との間にはO
リング124が装着されている。
【0013】コネクタ部102は樹脂製で、頂部には略
直方体のコネクタ125が設けられている。
直方体のコネクタ125が設けられている。
【0014】回路基盤117からピン126によって貫
通コンデンサ122を介して取り出された電気信号は、
コネクタ部102内でピン126に接続されたコネクタ
ピン127によって圧力センサ100から取り出され
る。
通コンデンサ122を介して取り出された電気信号は、
コネクタ部102内でピン126に接続されたコネクタ
ピン127によって圧力センサ100から取り出され
る。
【0015】図11は、圧力検知素子114の構成を説
明する断面図である。圧力検知素子114は、ステンレ
ス等の金属による本体114aの内部を切削除去し、上
端面を薄く残してケース101の圧力導入孔109によ
り導入される測定対象流体の圧力(図10参照)を受け
て変形するダイアフラム115を形成している。
明する断面図である。圧力検知素子114は、ステンレ
ス等の金属による本体114aの内部を切削除去し、上
端面を薄く残してケース101の圧力導入孔109によ
り導入される測定対象流体の圧力(図10参照)を受け
て変形するダイアフラム115を形成している。
【0016】ダイアフラム115の上面は、印刷、蒸着
あるいはスパッタリング等の薄膜形成技術により、例え
ばSiO2 等の材料による絶縁膜131をまず形成し、
この膜表面に歪みゲージとなるニクロムシリコンによる
ゲージ膜132を形成し、ゲージ膜132の上側に歪ゲ
ージの入出力端子となる金電極133(パッド形状)を
形成している。尚、各膜の接合強度を向上させるため
に、膜の間にバインダ膜を備えることも適宜行われてい
る。
あるいはスパッタリング等の薄膜形成技術により、例え
ばSiO2 等の材料による絶縁膜131をまず形成し、
この膜表面に歪みゲージとなるニクロムシリコンによる
ゲージ膜132を形成し、ゲージ膜132の上側に歪ゲ
ージの入出力端子となる金電極133(パッド形状)を
形成している。尚、各膜の接合強度を向上させるため
に、膜の間にバインダ膜を備えることも適宜行われてい
る。
【0017】図12は、ダイアフラム115の上面に形
成された絶縁膜131、ゲージ膜132、金電極133
のパターンを説明する図である。この圧力センサ100
では、4つのゲージG101,G102,G103,G
104を備え、ブリッジ回路を構成するように接続して
いる。133a,133b・・・133pはブリッジ回
路の入出力端子である金電極である。
成された絶縁膜131、ゲージ膜132、金電極133
のパターンを説明する図である。この圧力センサ100
では、4つのゲージG101,G102,G103,G
104を備え、ブリッジ回路を構成するように接続して
いる。133a,133b・・・133pはブリッジ回
路の入出力端子である金電極である。
【0018】また、各ゲージの配置構成に関しては、同
じ出願人による特願平2−106777号に、ダイアフ
ラム115の中心を通る同一線上に位置させることによ
り、(図13の圧力センサ200参照)各ゲージの厚み
を揃えて抵抗値のバラツキを抑えることが記載されてい
る。
じ出願人による特願平2−106777号に、ダイアフ
ラム115の中心を通る同一線上に位置させることによ
り、(図13の圧力センサ200参照)各ゲージの厚み
を揃えて抵抗値のバラツキを抑えることが記載されてい
る。
【0019】これは、ダイアフラム115の上面の絶縁
膜131、ゲージ膜132、金電極133を形成する際
に、圧力検知素子114の本体114aを回転するホル
ダーの回転中心から外れた位置に固定し、スパッタリン
グチャンバ内部で回転させながら薄膜形成を行なう場合
に、ホルダーの半径方向に膜厚分布が異なる現象が発生
する場合があり、ダイアフラム115のホルダーの回転
方向に沿った膜厚分布の小さい直線領域にゲージを配置
することで、薄膜形成の際の各ゲージの厚みを揃えて抵
抗値のバラツキを抑えるようにしたものである。
膜131、ゲージ膜132、金電極133を形成する際
に、圧力検知素子114の本体114aを回転するホル
ダーの回転中心から外れた位置に固定し、スパッタリン
グチャンバ内部で回転させながら薄膜形成を行なう場合
に、ホルダーの半径方向に膜厚分布が異なる現象が発生
する場合があり、ダイアフラム115のホルダーの回転
方向に沿った膜厚分布の小さい直線領域にゲージを配置
することで、薄膜形成の際の各ゲージの厚みを揃えて抵
抗値のバラツキを抑えるようにしたものである。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ネジ部
105を備えたケース101に圧力検知素子114を固
定している圧力センサ100の構成においては、ケース
101を固定する為に締付トルクを与えると、この締付
トルクがダイアフラム115に作用し、歪みゲージの出
力が変動してしまうという問題がある。
105を備えたケース101に圧力検知素子114を固
定している圧力センサ100の構成においては、ケース
101を固定する為に締付トルクを与えると、この締付
トルクがダイアフラム115に作用し、歪みゲージの出
力が変動してしまうという問題がある。
【0021】この問題は、歪みゲージのダイアフラム1
15上での配置位置が関係すると考えられるが、図13
の圧力センサ200のように各ゲージをダイアフラム1
15の中心を通る同一線上に位置させても解消すること
は不可能であった。
15上での配置位置が関係すると考えられるが、図13
の圧力センサ200のように各ゲージをダイアフラム1
15の中心を通る同一線上に位置させても解消すること
は不可能であった。
【0022】すなわち、図13の圧力センサ200で
は、外側のゲージG101,G103と内側のゲージG
102,G104の向きがパターンの方向が直交する様
に配置されていることにより、ホルダーの回転方向に対
するゲージパターンの方向が異なり、薄膜形成によるゲ
ージ膜の特性が微妙に異なることも原因の一つと考えら
れている。
は、外側のゲージG101,G103と内側のゲージG
102,G104の向きがパターンの方向が直交する様
に配置されていることにより、ホルダーの回転方向に対
するゲージパターンの方向が異なり、薄膜形成によるゲ
ージ膜の特性が微妙に異なることも原因の一つと考えら
れている。
【0023】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、圧力セ
ンサを固定する際に圧力センサに作用する外力による歪
みゲージへの影響を抑え、測定精度を向上させることの
可能な圧力センサを提供することにある。
めになされたもので、その目的とするところは、圧力セ
ンサを固定する際に圧力センサに作用する外力による歪
みゲージへの影響を抑え、測定精度を向上させることの
可能な圧力センサを提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、測定対象流体の圧力により変形す
る感圧部を備えた圧力応答手段と、前記圧力応答手段の
感圧部に形成され、該感圧部の変形により抵抗値が変化
する複数の歪ゲージと、を備え、前記感圧部の変形によ
り変化する歪ゲージの抵抗値により測定対象流体の圧力
を検出する圧力センサにおいて、前記複数の歪ゲージの
つづら状に折り曲がるパターンの方向を揃えることを特
徴とする。
に本発明にあっては、測定対象流体の圧力により変形す
る感圧部を備えた圧力応答手段と、前記圧力応答手段の
感圧部に形成され、該感圧部の変形により抵抗値が変化
する複数の歪ゲージと、を備え、前記感圧部の変形によ
り変化する歪ゲージの抵抗値により測定対象流体の圧力
を検出する圧力センサにおいて、前記複数の歪ゲージの
つづら状に折り曲がるパターンの方向を揃えることを特
徴とする。
【0025】これによると、歪ゲージのパターンの方向
が異なる場合の出力特性の変化を抑えることが可能とな
る。
が異なる場合の出力特性の変化を抑えることが可能とな
る。
【0026】前記複数の歪ゲージを前記感圧部の中央部
を通過する直線上に配置することも好適である。
を通過する直線上に配置することも好適である。
【0027】これによると、複数の歪ゲージの膜厚のバ
ラツキが抑えられる。
ラツキが抑えられる。
【0028】また、前記圧力応答手段は、圧力センサ自
体を固定するための締結部に一体的に備えられているこ
とも好適である。
体を固定するための締結部に一体的に備えられているこ
とも好適である。
【0029】
(実施の形態1)以下、本発明を図示の第1の実施の形
態に基づいて説明する。図1は本発明を適用した実施の
形態に係る圧力センサPSの概略構成を説明する図であ
る。
態に基づいて説明する。図1は本発明を適用した実施の
形態に係る圧力センサPSの概略構成を説明する図であ
る。
【0030】この圧力センサPSの外観形状は、概略金
属製のケース1、及びコネクタ部2とからなっている。
ケース1は、油圧回路の油圧測定部3の取付孔4に取り
付けるための締結部としてのネジ部5と、このネジ部5
をねじ込む際に締め付けるための締付部6とを有する。
ネジ部5の頭部側に設けられた締付部6は、有底円筒形
状で外周形状は例えば6角ナットのような形状を備え、
締付部6の内部には、凹部10が形成されている。
属製のケース1、及びコネクタ部2とからなっている。
ケース1は、油圧回路の油圧測定部3の取付孔4に取り
付けるための締結部としてのネジ部5と、このネジ部5
をねじ込む際に締め付けるための締付部6とを有する。
ネジ部5の頭部側に設けられた締付部6は、有底円筒形
状で外周形状は例えば6角ナットのような形状を備え、
締付部6の内部には、凹部10が形成されている。
【0031】また、ネジ部5の軸心に沿って圧力導入孔
9が穿設されている。この圧力導入孔9は、一端がネジ
部5先端部の中央部に開口し、他端は凹部10の底面1
1の中央の段部7に開口している。
9が穿設されている。この圧力導入孔9は、一端がネジ
部5先端部の中央部に開口し、他端は凹部10の底面1
1の中央の段部7に開口している。
【0032】段部7には、圧力導入孔9の開口に臨んで
圧力検知素子14が取り付けられている。圧力検知素子
14は円筒形状であり、上部が薄肉で閉じられた圧力応
答手段としてのダイアフラム15を備えている。圧力検
知素子14の開口側の端部は全周的に電子ビーム等によ
りビーム溶接されて、ケース1に固定されている。
圧力検知素子14が取り付けられている。圧力検知素子
14は円筒形状であり、上部が薄肉で閉じられた圧力応
答手段としてのダイアフラム15を備えている。圧力検
知素子14の開口側の端部は全周的に電子ビーム等によ
りビーム溶接されて、ケース1に固定されている。
【0033】そして、ダイアフラム15が圧力導入孔9
に臨む感圧部となり、ダイアフラム15の上面には絶縁
膜を介して歪ゲージが配設されている。ダイアフラム1
5は圧力導入孔9に導入された測定対象流体の圧力を受
け、この圧力による感圧部の変形により歪ゲージが変形
し、変形による歪ゲージの抵抗値の変化を出力として取
り出す。
に臨む感圧部となり、ダイアフラム15の上面には絶縁
膜を介して歪ゲージが配設されている。ダイアフラム1
5は圧力導入孔9に導入された測定対象流体の圧力を受
け、この圧力による感圧部の変形により歪ゲージが変形
し、変形による歪ゲージの抵抗値の変化を出力として取
り出す。
【0034】圧力検知素子14の上部周辺には、凹部1
0の内周面に突出する段部10aに載置されることで位
置決めされる回路基盤17が配置されている。そして各
歪ゲージは、ワイヤ18によって回路基盤17に接続さ
れ、歪ゲージの微弱な出力信号を回路基盤17の下面に
実装された増幅器等の電子部品20により増幅してい
る。尚、回路基盤17と凹部10の底面11との間及び
回路基盤17の上面には、電子部品20やワイヤ18を
保護する等のために、シリコンゲル等のポッティング剤
19が充填されている。
0の内周面に突出する段部10aに載置されることで位
置決めされる回路基盤17が配置されている。そして各
歪ゲージは、ワイヤ18によって回路基盤17に接続さ
れ、歪ゲージの微弱な出力信号を回路基盤17の下面に
実装された増幅器等の電子部品20により増幅してい
る。尚、回路基盤17と凹部10の底面11との間及び
回路基盤17の上面には、電子部品20やワイヤ18を
保護する等のために、シリコンゲル等のポッティング剤
19が充填されている。
【0035】回路基盤17の上部には、蓋状の金属製プ
レート21が設けられている。このプレート21は、外
周を締付部6の内周に固定されている。そしてプレート
21には貫通コンデンサ22が設けられており、この貫
通コンデンサ22を介して回路基盤17からの出力を取
り出す。
レート21が設けられている。このプレート21は、外
周を締付部6の内周に固定されている。そしてプレート
21には貫通コンデンサ22が設けられており、この貫
通コンデンサ22を介して回路基盤17からの出力を取
り出す。
【0036】プレート21の上部には、蓋状のコネクタ
部2が装着される。コネクタ部2外縁のフランジ23
は、締付部6上端内周に嵌合している。コネクタ部のフ
ランジ23とプレート21の外縁と締付部6の内周面と
の間にはOリング24が装着されている。コネクタ部2
は樹脂製で、頂部には略直方体のコネクタ25が設けら
れている。回路基盤17からピン26によって貫通コン
デンサ22を介して取り出された電気信号は、コネクタ
部2内でピン26に接続されたコネクタピン27によっ
て圧力センサPSから取り出される。
部2が装着される。コネクタ部2外縁のフランジ23
は、締付部6上端内周に嵌合している。コネクタ部のフ
ランジ23とプレート21の外縁と締付部6の内周面と
の間にはOリング24が装着されている。コネクタ部2
は樹脂製で、頂部には略直方体のコネクタ25が設けら
れている。回路基盤17からピン26によって貫通コン
デンサ22を介して取り出された電気信号は、コネクタ
部2内でピン26に接続されたコネクタピン27によっ
て圧力センサPSから取り出される。
【0037】図2は、圧力応答手段としての圧力検知素
子14の構成を説明する断面図である。圧力検知素子1
4は、ステンレス等の金属製の本体14aの内部を切削
除去したものである。そして、薄く残された上端面が、
ケース1の圧力導入孔9により導入される測定対象流体
の圧力(図1参照)を受けて変形する感圧部として機能
するダイアフラム15となっている。
子14の構成を説明する断面図である。圧力検知素子1
4は、ステンレス等の金属製の本体14aの内部を切削
除去したものである。そして、薄く残された上端面が、
ケース1の圧力導入孔9により導入される測定対象流体
の圧力(図1参照)を受けて変形する感圧部として機能
するダイアフラム15となっている。
【0038】ダイアフラム15の上面は、印刷、蒸着あ
るいはスパッタリング等の薄膜形成技術により、例えば
SiO2 等の材料による絶縁膜31をまず形成し、この
膜表面に歪みゲージ部を形成するニクロムシリコンによ
るゲージ膜32を形成し、ゲージ膜32の上側には歪ゲ
ージの入出力端子となる金電極33(パッド形状)を形
成している。尚、各膜の接合強度を向上させるために、
膜の間にバインダ膜等の処理膜を備えることも適宜行わ
れている。
るいはスパッタリング等の薄膜形成技術により、例えば
SiO2 等の材料による絶縁膜31をまず形成し、この
膜表面に歪みゲージ部を形成するニクロムシリコンによ
るゲージ膜32を形成し、ゲージ膜32の上側には歪ゲ
ージの入出力端子となる金電極33(パッド形状)を形
成している。尚、各膜の接合強度を向上させるために、
膜の間にバインダ膜等の処理膜を備えることも適宜行わ
れている。
【0039】この実施の形態の圧力検知素子14の薄膜
形成工程の特徴的な部分を説明すると、圧力検知素子1
4の本体14aを回転するホルダーの回転中心から外れ
た位置に固定し、チャンバ内部で回転させながらダイア
フラム15の上面に薄膜(例えばゲージ膜32)を真空
蒸着やスパッタリング等の公知の薄膜形成方法により形
成している。
形成工程の特徴的な部分を説明すると、圧力検知素子1
4の本体14aを回転するホルダーの回転中心から外れ
た位置に固定し、チャンバ内部で回転させながらダイア
フラム15の上面に薄膜(例えばゲージ膜32)を真空
蒸着やスパッタリング等の公知の薄膜形成方法により形
成している。
【0040】従って、ダイアフラム15に形成された薄
膜のホルダーの回転方向に沿った領域S1は、薄膜の厚
みや構造が等しくなり、この領域上に複数の歪みゲージ
を形成することにより、各ゲージの厚みや抵抗値等のバ
ラツキを抑えることが可能なようにしている。
膜のホルダーの回転方向に沿った領域S1は、薄膜の厚
みや構造が等しくなり、この領域上に複数の歪みゲージ
を形成することにより、各ゲージの厚みや抵抗値等のバ
ラツキを抑えることが可能なようにしている。
【0041】そして、形成されたゲージ膜32を歪みゲ
ージとするために、エッチングプロセスによりパターン
形成を行なう。その他の薄膜も同様にエッチングプロセ
スにより所定のパターンを形成している。
ージとするために、エッチングプロセスによりパターン
形成を行なう。その他の薄膜も同様にエッチングプロセ
スにより所定のパターンを形成している。
【0042】図3は、ダイアフラム15の上面に形成さ
れた絶縁膜31、ゲージ膜32、金電極33のパターン
を説明する図である。
れた絶縁膜31、ゲージ膜32、金電極33のパターン
を説明する図である。
【0043】ゲージ膜32は、4つの歪ゲージG1,G
2,G3,G4の歪ゲージ部と、各歪ゲージをブリッジ
接続する出力電極部32a,32b及び零点調整用の端
子群Ta,Tbの回路パターン部を構成している。
2,G3,G4の歪ゲージ部と、各歪ゲージをブリッジ
接続する出力電極部32a,32b及び零点調整用の端
子群Ta,Tbの回路パターン部を構成している。
【0044】そして、この圧力センサPSでは4つの歪
ゲージG1,G2,G3,G4が、薄膜形成時のホルダ
ーの回転方向に沿った領域S1内であって、ダイアフラ
ム15の中央部を通過する直線L1上に配置されてい
る。
ゲージG1,G2,G3,G4が、薄膜形成時のホルダ
ーの回転方向に沿った領域S1内であって、ダイアフラ
ム15の中央部を通過する直線L1上に配置されてい
る。
【0045】また、全ての歪ゲージG1,G2,G3,
G4は、そのつづら状に折り曲がるパターンの方向もす
べて直線L1と平行となるように向きが揃えられ、各歪
ゲージによりブリッジ回路を構成するように接続してい
る。
G4は、そのつづら状に折り曲がるパターンの方向もす
べて直線L1と平行となるように向きが揃えられ、各歪
ゲージによりブリッジ回路を構成するように接続してい
る。
【0046】33a,33b・・・33pはブリッジ回
路の入出力端子としての金電極である。
路の入出力端子としての金電極である。
【0047】このダイアフラム15の上面に形成された
ブリッジ回路は、図4に示される等価回路となる。この
図4を参照しながら圧力検知素子14の作動を簡単に説
明する。
ブリッジ回路は、図4に示される等価回路となる。この
図4を参照しながら圧力検知素子14の作動を簡単に説
明する。
【0048】等価回路にはVCCとGNDとの間に一定の電
圧が印加され、ダイアフラム15に加わる圧力に起因す
る各歪ゲージG1〜G4(等価回路ではRA,RB,R
C,RDと表記)の抵抗値の変化によって生じる、出力
電極33a(VL )及び33i(VH )の間の電圧変化
を検出することにより圧力を測定している。
圧が印加され、ダイアフラム15に加わる圧力に起因す
る各歪ゲージG1〜G4(等価回路ではRA,RB,R
C,RDと表記)の抵抗値の変化によって生じる、出力
電極33a(VL )及び33i(VH )の間の電圧変化
を検出することにより圧力を測定している。
【0049】すなわち、圧力のかかっていない状態での
各歪ゲージG1〜G4の抵抗値はすべて等しいRと設定
し、圧力が加わるとダイアフラム15の中央部に位置す
る歪ゲージG2,G4は抵抗値がR+ΔRP と大きくな
り、ダイアフラム15の周辺部に位置する歪ゲージG
1,G3は抵抗値がR−ΔRP と小さくなる(ダイアフ
ラム15及び歪ゲージの特性によっては逆の場合もあ
る)。
各歪ゲージG1〜G4の抵抗値はすべて等しいRと設定
し、圧力が加わるとダイアフラム15の中央部に位置す
る歪ゲージG2,G4は抵抗値がR+ΔRP と大きくな
り、ダイアフラム15の周辺部に位置する歪ゲージG
1,G3は抵抗値がR−ΔRP と小さくなる(ダイアフ
ラム15及び歪ゲージの特性によっては逆の場合もあ
る)。
【0050】VCCとGNDとの間には一定の電圧が印加さ
れるので、圧力がかかっていない時には、各歪ゲージG
1〜G4の抵抗値は等しいので出力電極33a(VL )
及び33i(VH )の間の電位は等しく電圧はVP0=0
となる。
れるので、圧力がかかっていない時には、各歪ゲージG
1〜G4の抵抗値は等しいので出力電極33a(VL )
及び33i(VH )の間の電位は等しく電圧はVP0=0
となる。
【0051】また、圧力が加わると歪ゲージG2,G4
はR+ΔRP 、歪ゲージG1,G3はR−ΔRP とな
り、出力電極33a(VL )及び33i(VH )の間の
電圧はVP1=(ΔRP /R)・VCCとなる。
はR+ΔRP 、歪ゲージG1,G3はR−ΔRP とな
り、出力電極33a(VL )及び33i(VH )の間の
電圧はVP1=(ΔRP /R)・VCCとなる。
【0052】このように、圧力に応じた電圧が出力さ
れ、出力電極33a,33iに接続したアンプ(回路基
盤17の電子部品20等が相当する)で一次増幅等の処
理がなされて外部回路に出力される。
れ、出力電極33a,33iに接続したアンプ(回路基
盤17の電子部品20等が相当する)で一次増幅等の処
理がなされて外部回路に出力される。
【0053】また、ブリッジ回路の零点調整は、歪ゲー
ジG2と歪ゲージG3を接続する端子群Ta、及び歪ゲ
ージG4と歪ゲージG1を接続する端子群Tbから、左
右のブリッジをバランスさせるために必要となる抵抗値
が得られるように複数の金電極から所定の金電極を適宜
に選択することで、零点調整を行うことを可能としてい
る。
ジG2と歪ゲージG3を接続する端子群Ta、及び歪ゲ
ージG4と歪ゲージG1を接続する端子群Tbから、左
右のブリッジをバランスさせるために必要となる抵抗値
が得られるように複数の金電極から所定の金電極を適宜
に選択することで、零点調整を行うことを可能としてい
る。
【0054】尚、この実施の形態のように各金電極が主
配線部32cから独立的に構成されているものは、温度
変化の際に他の金電極の抵抗値の変化の影響を受けるこ
とがなく、温度変化に伴う抵抗値の変化が少なくなり、
かつブリッジバランスも安定するので、圧力センサの温
度特性が向上する。
配線部32cから独立的に構成されているものは、温度
変化の際に他の金電極の抵抗値の変化の影響を受けるこ
とがなく、温度変化に伴う抵抗値の変化が少なくなり、
かつブリッジバランスも安定するので、圧力センサの温
度特性が向上する。
【0055】このような構成とすることで、圧力センサ
PSを油圧測定部3の取付孔4に取り付ける際に発生す
る締付トルクによるセンサ出力への影響を低減すること
が可能となり、圧力センサPSの測定精度が向上する。
PSを油圧測定部3の取付孔4に取り付ける際に発生す
る締付トルクによるセンサ出力への影響を低減すること
が可能となり、圧力センサPSの測定精度が向上する。
【0056】図5は、圧力センサPSを取付孔4に取り
付ける際に発生する締付トルクと、出力変化との関係を
確認した結果の図である。
付ける際に発生する締付トルクと、出力変化との関係を
確認した結果の図である。
【0057】横軸は締付トルク(kgf・m)、縦軸は締付
トルクが0(kgf・m)の状態を0として、負荷圧力が0
(kgf/cm2 )における、締付トルクを0→4→6→8→
10→0(kgf・m)と変化させた場合の出力変化の割合
(%FS)を示している。
トルクが0(kgf・m)の状態を0として、負荷圧力が0
(kgf/cm2 )における、締付トルクを0→4→6→8→
10→0(kgf・m)と変化させた場合の出力変化の割合
(%FS)を示している。
【0058】図5に示されるように、三角プロットを結
んだ従来技術によるものは、−0.2(%FS)程度の
出力変化が見られたが、丸プロットを結んだ本願発明を
適用したものでは、−0.04(%FS)程度の出力変
化に留まり、測定精度の向上が確認された。
んだ従来技術によるものは、−0.2(%FS)程度の
出力変化が見られたが、丸プロットを結んだ本願発明を
適用したものでは、−0.04(%FS)程度の出力変
化に留まり、測定精度の向上が確認された。
【0059】図6は、本発明を適用した外側形状の異な
る圧力センサPS2,PS3,PS4を示す図である。
各圧力センサの圧力検知素子の構成は、上記された圧力
検知素子14と同様であるが、圧力検知素子14をカバ
ーする金属製のケースの形状が、用途に合わせて変更さ
れている。
る圧力センサPS2,PS3,PS4を示す図である。
各圧力センサの圧力検知素子の構成は、上記された圧力
検知素子14と同様であるが、圧力検知素子14をカバ
ーする金属製のケースの形状が、用途に合わせて変更さ
れている。
【0060】図6(a)の圧力センサPS2において
は、センサボディ40下部に締付け部としての円盤状の
フランジ部41を備え、センサボディ40を通る大きさ
の貫通穴を備えた別構成としての六角ナット状の固定具
42により、フランジ部41を押える構成としている。
この構成では、金属製のケース40に直接締め付け時の
回転トルクが加わる構成ではないが、フランジ41を押
圧される際に受ける外力に対して、測定精度を安定させ
ることができる。
は、センサボディ40下部に締付け部としての円盤状の
フランジ部41を備え、センサボディ40を通る大きさ
の貫通穴を備えた別構成としての六角ナット状の固定具
42により、フランジ部41を押える構成としている。
この構成では、金属製のケース40に直接締め付け時の
回転トルクが加わる構成ではないが、フランジ41を押
圧される際に受ける外力に対して、測定精度を安定させ
ることができる。
【0061】図6(b)の圧力センサPS3において
は、金属製のケース43の下部に締結部としてのひし形
形状のフランジ44を備え、ボルトにより相手部材に取
り付けられている。この構成では、金属製のケース43
に直接締め付け時の回転トルクが加わる構成ではない
が、フランジ44を押圧される際に受ける外力に対し
て、測定精度を安定させることができる。
は、金属製のケース43の下部に締結部としてのひし形
形状のフランジ44を備え、ボルトにより相手部材に取
り付けられている。この構成では、金属製のケース43
に直接締め付け時の回転トルクが加わる構成ではない
が、フランジ44を押圧される際に受ける外力に対し
て、測定精度を安定させることができる。
【0062】図6(c)の圧力センサPS4において
は、金属製のケース45の下部に円盤状のフランジ46
を備え別体構成のひし形押え部材47により、フランジ
46を押えている。この構成は締結によりケースや圧力
検知素子に加わる応力が少ないと考えられるので、より
測定精度を安定させることができる。
は、金属製のケース45の下部に円盤状のフランジ46
を備え別体構成のひし形押え部材47により、フランジ
46を押えている。この構成は締結によりケースや圧力
検知素子に加わる応力が少ないと考えられるので、より
測定精度を安定させることができる。
【0063】(実施の形態2)図7は、本発明の第2の
実施の形態を示す図である。この図において、第1の実
施の形態と同様の構成には同じ符号が付されている。
実施の形態を示す図である。この図において、第1の実
施の形態と同様の構成には同じ符号が付されている。
【0064】この第2の実施の形態の特徴は、全ての歪
ゲージG1,G2,G3,G4のつづら状に折り曲がる
パターンの方向は、薄膜形成時のホルダーの回転方向に
沿った領域S2に平行な方向に揃えられているが、中央
部の歪ゲージG2,G4は、縦に並ぶように配置されて
いる。
ゲージG1,G2,G3,G4のつづら状に折り曲がる
パターンの方向は、薄膜形成時のホルダーの回転方向に
沿った領域S2に平行な方向に揃えられているが、中央
部の歪ゲージG2,G4は、縦に並ぶように配置されて
いる。
【0065】中央部の歪ゲージG2,G4に、ダイアフ
ラム15の上面の周方向の応力を検出させたい場合に、
このような配置構成を採用することも可能である。
ラム15の上面の周方向の応力を検出させたい場合に、
このような配置構成を採用することも可能である。
【0066】この実施の形態では、歪ゲージは一直線上
に並ぶものではないが、つづら状に折り曲がるパターン
の方向が揃えられているので、圧力センサの測定精度を
向上させることができる。
に並ぶものではないが、つづら状に折り曲がるパターン
の方向が揃えられているので、圧力センサの測定精度を
向上させることができる。
【0067】(実施の形態3)図8,9は、本発明の第
3の実施の形態を示す図である。この図において、第1
及び第2の実施の形態と同様の構成には同じ符号が付さ
れている。
3の実施の形態を示す図である。この図において、第1
及び第2の実施の形態と同様の構成には同じ符号が付さ
れている。
【0068】この第3の実施の形態の特徴は、ブリッジ
回路の零点調整を行うことを可能とする、歪ゲージG2
と歪ゲージG3を接続する端子群Ta、及び歪ゲージG
4と歪ゲージG1を接続する端子群Tbの各電極が、主
配線部32cから独立的に構成されているものではな
い。
回路の零点調整を行うことを可能とする、歪ゲージG2
と歪ゲージG3を接続する端子群Ta、及び歪ゲージG
4と歪ゲージG1を接続する端子群Tbの各電極が、主
配線部32cから独立的に構成されているものではな
い。
【0069】従って、第1及び第2の実施の形態に比
べ、温度変化に対する金電極の抵抗値の変化による測定
精度への影響を多少受けることになるが、ゲージ膜32
の歪ゲージ部以外の部分での細密化をなくし、信頼性向
上に寄与する。
べ、温度変化に対する金電極の抵抗値の変化による測定
精度への影響を多少受けることになるが、ゲージ膜32
の歪ゲージ部以外の部分での細密化をなくし、信頼性向
上に寄与する。
【0070】尚、ブリッジ回路の零点調整を行うことが
不要な場合には、端子群Ta及び端子群Tbを備えず、
それぞれ1つの電極を備えたパターン構成とすることも
可能である。
不要な場合には、端子群Ta及び端子群Tbを備えず、
それぞれ1つの電極を備えたパターン構成とすることも
可能である。
【0071】また、ゲージ膜32及び金電極33等の材
料は、当実施の形態のものに限定されるものではなく、
その他の材料を適宜選定して使用することを制限するも
のではない。
料は、当実施の形態のものに限定されるものではなく、
その他の材料を適宜選定して使用することを制限するも
のではない。
【0072】
【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
ものであり、圧力センサ取り付け時等で加えられた外力
による歪ゲージの出力変化が抑えられ、圧力センサの測
定精度を向上させることが可能となる。
ものであり、圧力センサ取り付け時等で加えられた外力
による歪ゲージの出力変化が抑えられ、圧力センサの測
定精度を向上させることが可能となる。
【図1】図1は本発明の実施の形態に係る圧力センサの
構成を示す断面図。
構成を示す断面図。
【図2】図2は圧力検知素子の断面構成図。
【図3】図3は第1の実施の形態の圧力検知素子の上面
のパターン図。
のパターン図。
【図4】図4はブリッジ回路図。
【図5】図5は締め付けトルクと出力変化の関係を示す
図。
図。
【図6】図6は外側形状の異なる圧力センサの図。
【図7】図7は第2の実施の形態の圧力検知素子の上面
のパターン図。
のパターン図。
【図8】図8は第3の実施の形態の圧力検知素子の上面
のパターン図。
のパターン図。
【図9】図9は第3の実施の形態の圧力検知素子の上面
のパターン図。
のパターン図。
【図10】図10は従来の圧力センサの構成を示す断面
図。
図。
【図11】図11は従来の圧力検知素子の断面構成図。
【図12】図12は従来の圧力検知素子の上面のパター
ン図。
ン図。
【図13】図13は従来の圧力検知素子の上面の歪ゲー
ジの配置図。
ジの配置図。
1,41,43,45 ケース 2 コネクタ部 3 油圧測定部 4 取付孔 5 ネジ部 6 締付部 7 段部 9 圧力導入孔 10 凹部 10a 段部 11 底面 14 圧力検知素子 14a 本体 15 ダイアフラム 17 回路基盤 18 ワイヤ 19 ポッティング剤 20 電子部品 21 プレート 22 貫通コンデンサ 23 フランジ 24 Oリング 25 コネクタ 31 絶縁膜 32 ゲージ膜 32a,32b 出力電極 32c 主配線部(抵抗増減部) 33a〜33p 金電極(電極) G1,G2,G3,G4 歪ゲージ L1 直線 PS 圧力センサ S1,S2 領域
Claims (3)
- 【請求項1】 測定対象流体の圧力により変形する感圧
部を備えた圧力応答手段と、 前記圧力応答手段の感圧部に形成され、該感圧部の変形
により抵抗値が変化する複数の歪ゲージと、 を備え、前記感圧部の変形により変化する歪ゲージの抵
抗値により測定対象流体の圧力を検出する圧力センサに
おいて、 前記複数の歪ゲージのつづら状に折り曲がるパターンの
方向を揃えることを特徴とする圧力センサ。 - 【請求項2】 前記複数の歪ゲージを前記感圧部の中央
部を通過する直線上に配置することを特徴とする請求項
1に記載の圧力センサ。 - 【請求項3】 前記圧力応答手段は、圧力センサ自体を
固定するための締結部に一体的に備えられていることを
特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の圧
力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20533097A JPH1137877A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20533097A JPH1137877A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 圧力センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1137877A true JPH1137877A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16505146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20533097A Pending JPH1137877A (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | 圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1137877A (ja) |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP20533097A patent/JPH1137877A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030304 |