JPS5924230A - 検知素子 - Google Patents
検知素子Info
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- JPS5924230A JPS5924230A JP58122455A JP12245583A JPS5924230A JP S5924230 A JPS5924230 A JP S5924230A JP 58122455 A JP58122455 A JP 58122455A JP 12245583 A JP12245583 A JP 12245583A JP S5924230 A JPS5924230 A JP S5924230A
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- JP
- Japan
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- tuning fork
- pressure
- arm
- sensing element
- frequency
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring 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
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明は、圧力検知素子およびこのような素子を備え
るセンサに関する。特に、この発明は、１．５０〜２．
２５ ｍｍＨｇ （２〜３ ｍｂａｒ ） 〜少なくと
も７５０ ｍｍＨｇ （１ｂａｒ ）の範囲の圧力を測
定するための装置に関する。
るセンサに関する。特に、この発明は、１．５０〜２．
２５ ｍｍＨｇ （２〜３ ｍｂａｒ ） 〜少なくと
も７５０ ｍｍＨｇ （１ｂａｒ ）の範囲の圧力を測
定するための装置に関する。
２、従来技術
この範囲の圧力を測定するために、測定しようとする圧
力で薄い仕切板が変形させられることを利用する圧力ゲ
ージ（またはマノメータ）がまず使用されて来た。基本
的な現象は従って機械的である。これらの圧力ゲージは
、まずかさばり、次に変形される仕切板と表示手段の間
が継手が完全に機械的であるので圧力測定値を遠隔読み
取りできガい。この同一圧力範囲において、圧電抵抗セ
ンサまたは圧電抵抗センサ群を利用する装置も使用され
た。そのような装置の欠点は、第１１Ｃ高価で過圧力に
よる破壊をもたらすこと、第２に後続の数値処理をでき
るようにするためにはデジタル形態に変換されなければ
ならないアナログ信号を供給することである。その結果
、大部分排気した室を利用する装置にはこの範囲の圧力
を測定するための装置が設けられず、これによりその動
作上の信頼性に悪影響を及ぼす。
力で薄い仕切板が変形させられることを利用する圧力ゲ
ージ（またはマノメータ）がまず使用されて来た。基本
的な現象は従って機械的である。これらの圧力ゲージは
、まずかさばり、次に変形される仕切板と表示手段の間
が継手が完全に機械的であるので圧力測定値を遠隔読み
取りできガい。この同一圧力範囲において、圧電抵抗セ
ンサまたは圧電抵抗センサ群を利用する装置も使用され
た。そのような装置の欠点は、第１１Ｃ高価で過圧力に
よる破壊をもたらすこと、第２に後続の数値処理をでき
るようにするためにはデジタル形態に変換されなければ
ならないアナログ信号を供給することである。その結果
、大部分排気した室を利用する装置にはこの範囲の圧力
を測定するための装置が設けられず、これによりその動
作上の信頼性に悪影響を及ぼす。
発明の要点
この発明の主な目的は、１．５０〜２．２５ ｍｍＨｇ
（２〜３ ｍｂａｒ ）から少なくとも７５０ ｍｍＨ
ｇ （ｌ ｂａｒ ）までの範囲の圧力を検知し、直線
性および感度が良く、その上圧力測定に関する情報を擬
似デジタル値の形態で、特に周波数の形態で供給できる
圧力検知素子を提供することである。
（２〜３ ｍｂａｒ ）から少なくとも７５０ ｍｍＨ
ｇ （ｌ ｂａｒ ）までの範囲の圧力を検知し、直線
性および感度が良く、その上圧力測定に関する情報を擬
似デジタル値の形態で、特に周波数の形態で供給できる
圧力検知素子を提供することである。
この発明によって提供された圧力検知素子は、圧電物質
で作られて一対のアームを有するチューニングフォーク
を備え、各アームは一対の平行フランクを有し、これら
のフランクト事実上直角の方向に前記アームを屈曲モー
ドで振動させるために前記チューニングフォークに電極
を設け、前記フランクと平行に延びる少なくとも１つの
細長いスロットが各アームの自由端部分に設けられるの
で、前記スロットの横方向面も前記アームの運動方向と
事実上直角であり、前記スロットは前記アームの厚さ方
向に衷直ぐに延びる。
で作られて一対のアームを有するチューニングフォーク
を備え、各アームは一対の平行フランクを有し、これら
のフランクト事実上直角の方向に前記アームを屈曲モー
ドで振動させるために前記チューニングフォークに電極
を設け、前記フランクと平行に延びる少なくとも１つの
細長いスロットが各アームの自由端部分に設けられるの
で、前記スロットの横方向面も前記アームの運動方向と
事実上直角であり、前記スロットは前記アームの厚さ方
向に衷直ぐに延びる。
そのようなチューニングフォークでは、慣用のチューニ
ングフォークの圧力係数に関して、圧力の影響が相当増
大し得る。更に、そのようなチューニングフォークの構
成はエツチングによる製造従って検知素子の大量生産に
役立つ。
ングフォークの圧力係数に関して、圧力の影響が相当増
大し得る。更に、そのようなチューニングフォークの構
成はエツチングによる製造従って検知素子の大量生産に
役立つ。
この発明の他の目的は、上述した検知素子を使用しかつ
検知素子から供給された信号を処理するだめの電子回路
が極めて簡単である、ガスの圧力を測定するためのセン
サを提供することである。
検知素子から供給された信号を処理するだめの電子回路
が極めて簡単である、ガスの圧力を測定するためのセン
サを提供することである。
このセンサは、
上述したような検知素子と、
圧力を測定しようとするガスを受は入れる孔ヲ有シ、チ
ューニングフォークが内側に緊着されているケースと、 電極へ電圧を印加しかつ前記圧力の影響で前記チューニ
ングフォークの共振周波数を受けるための手段と、 前記周波数の振動を圧力表示に変換するための手段と、 を備えている。
ューニングフォークが内側に緊着されているケースと、 電極へ電圧を印加しかつ前記圧力の影響で前記チューニ
ングフォークの共振周波数を受けるための手段と、 前記周波数の振動を圧力表示に変換するための手段と、 を備えている。
第１図に示す慣用のチューニングフォークは、ベース２
並びに破線で示したベース平面８から突出する一対の平
行アームキおよび６を備える。これらのアームは、長さ
Ｌ１幅Ｗおよび厚さｔ並びにフランク（ｆｌａｎｋ ）
Ｓを持つ。そのようなチューニングフォークが屈曲モ
ードで励振される時、すなわちそのアームが矢印ｆ で
示したように振動する時、圧力ｐの関数としての共振子
の共振周波数△ｆの変化は下記の式で表わされる。
並びに破線で示したベース平面８から突出する一対の平
行アームキおよび６を備える。これらのアームは、長さ
Ｌ１幅Ｗおよび厚さｔ並びにフランク（ｆｌａｎｋ ）
Ｓを持つ。そのようなチューニングフォークが屈曲モ
ードで励振される時、すなわちそのアームが矢印ｆ で
示したように振動する時、圧力ｐの関数としての共振子
の共振周波数△ｆの変化は下記の式で表わされる。
△ｆ ｐＳｌ
ｍ＝に１°Ｔ°τ
式中、ｆはチューニングフォークの振動の周波数であり
、ｖはチューニングフォークを囲むガス分子の熱エネル
ギーの平均速度であり（ガスは圧力ｐにある）、８は１
つのフランクＳの面積すなわち運動方向と直角な１つの
表面の面積であり、ｍはチューニングフォークの運動質
量すなわちアームの外形および平面８によって宕められ
たアームの質量であり、ωは共振時の脈動であって２π
ｆに等しく、△ｆは共振周波数であり、そしてに、は定
数である。
、ｖはチューニングフォークを囲むガス分子の熱エネル
ギーの平均速度であり（ガスは圧力ｐにある）、８は１
つのフランクＳの面積すなわち運動方向と直角な１つの
表面の面積であり、ｍはチューニングフォークの運動質
量すなわちアームの外形および平面８によって宕められ
たアームの質量であり、ωは共振時の脈動であって２π
ｆに等しく、△ｆは共振周波数であり、そしてに、は定
数である。
Ｓおよびｍのだめの上述した定義から、これらの２つの
大きさは下記のように表わせる。
大きさは下記のように表わせる。
５＝ＬＸｔそしてｍ＝ｆＬＸｉ；ＸＷである。
ただし、ｆは石英の密度である。
上式中のＳおよびｍを置換すると、下記の式が得られる
。
。
ただし、ｋ２は定数である。
この式から分るように、圧力の関数としての周波数の相
対変化は、寸法の大きさについて、アームの幅Ｗの逆数
だけに依存する。しかしながら、脈動ωは周知のように
アームの長さＬおよび幅Ｗに依存する。
対変化は、寸法の大きさについて、アームの幅Ｗの逆数
だけに依存する。しかしながら、脈動ωは周知のように
アームの長さＬおよび幅Ｗに依存する。
チューニングフォークの圧力に対する感度を増すために
は、アームの幅Ｗを狭くして脈動ωを小さくしなければ
ならない。そのような解決策（狭いチューニングフォー
ク−アーム）ハチューニングフオームに非常に小さなダ
イナミック・キャパシタンスを持たせ、そのような設計
を実施し難いものにする。
は、アームの幅Ｗを狭くして脈動ωを小さくしなければ
ならない。そのような解決策（狭いチューニングフォー
ク−アーム）ハチューニングフオームに非常に小さなダ
イナミック・キャパシタンスを持たせ、そのような設計
を実施し難いものにする。
第２ａ図に示したチューニングフォークはペース１０並
びに一対のアーム１２および１４を有する。両方のアー
ムの自由端部分にはアームの長さ方向に延びる細長いス
ロット１６が形成される。ここでは各アームに４つのス
ロットが形成され、各スロットは長さが１で幅がθであ
る。スロワ）１６の側面１６ａは、従って圧力ｆｆ１ｌ
の一部を果すチューニングフォーク・アームのフランク
Ｓと平行である。更に、スロット１６の幅θは、その値
がガス分子の平均自由路よりも明らかに大きい。チュー
ニングフォークは屈曲モーＰで励振され、スロット１６
の側面１６ａはアームの運動と垂直な方向にある。
びに一対のアーム１２および１４を有する。両方のアー
ムの自由端部分にはアームの長さ方向に延びる細長いス
ロット１６が形成される。ここでは各アームに４つのス
ロットが形成され、各スロットは長さが１で幅がθであ
る。スロワ）１６の側面１６ａは、従って圧力ｆｆ１ｌ
の一部を果すチューニングフォーク・アームのフランク
Ｓと平行である。更に、スロット１６の幅θは、その値
がガス分子の平均自由路よりも明らかに大きい。チュー
ニングフォークは屈曲モーＰで励振され、スロット１６
の側面１６ａはアームの運動と垂直な方向にある。
第２ｂ図に示したように、アーム１２および１４は各々
、その頂面および底面に一対の電極１８および１８ を
持つと共にそのフランクＳに一対の側面電極２０および
２０ を持つ。第２ｂ図に示したように、共通の電位が
対面電極の各対に印加される。
、その頂面および底面に一対の電極１８および１８ を
持つと共にそのフランクＳに一対の側面電極２０および
２０ を持つ。第２ｂ図に示したように、共通の電位が
対面電極の各対に印加される。
スロットの存在は、電極を形成する金属の被着を妨げな
い。それは、周知のように、部分屈曲モーｒで励振され
るのを避けるにはチューニングフォーク・アームのチッ
プが電極から自由に保たれなければならないためである
。
い。それは、周知のように、部分屈曲モーｒで励振され
るのを避けるにはチューニングフォーク・アームのチッ
プが電極から自由に保たれなければならないためである
。
第３図のカーブＩは、第２ａおよび２ｂ図に示したチュ
ーニングフォークの動作を例示する。このカーブは、ミ
リノ々−ルで表わされた圧力ｐの関数として、ｐｐＬｌ
で表わされた周波数の相対変化下を示す。腕時計に使用
するのに適したサイズのチューニングフォークのアーム
ハ２゜７關程度の長さり、２１５μｍの幅Ｗおよび１２
５μｍの厚さｔを持っている。各スロット１６は１ ｍ
ｍの長さｌおよび３０μｍの幅θを持っている。カーブ
Ｉは、１．５ ＣＬ〜２．２５ ｍｍＨｇ （２〜３ｍ
ｂａｒ）ないし約７５０ ｍｍＨｇ （１ｂａｒ ）の
範囲においてチューニングフォークの周波数の相対変化
と圧力（約’３．８４１３９％ ／ ｍｍＨｇ （６３
／ｐ戸／ ｂａｒ ）の圧力変化係数を有する）の間に
非常に直線的な関係が得られることを示す。この値は、
同様な特性を持つがスロットが形成されない慣用の石英
製チューニングフォークと同一の圧力係数２５０ｐｐｍ
／℃と比較されるべきである。カーブ■は、Ｌが２４０
０μｍで、Ｗが２２０μｍでかつｔが１２５μｍである
そのようなチューニングフォークに相当する。従って、
圧力の影警がかなり増大することが認められる。
ーニングフォークの動作を例示する。このカーブは、ミ
リノ々−ルで表わされた圧力ｐの関数として、ｐｐＬｌ
で表わされた周波数の相対変化下を示す。腕時計に使用
するのに適したサイズのチューニングフォークのアーム
ハ２゜７關程度の長さり、２１５μｍの幅Ｗおよび１２
５μｍの厚さｔを持っている。各スロット１６は１ ｍ
ｍの長さｌおよび３０μｍの幅θを持っている。カーブ
Ｉは、１．５ ＣＬ〜２．２５ ｍｍＨｇ （２〜３ｍ
ｂａｒ）ないし約７５０ ｍｍＨｇ （１ｂａｒ ）の
範囲においてチューニングフォークの周波数の相対変化
と圧力（約’３．８４１３９％ ／ ｍｍＨｇ （６３
／ｐ戸／ ｂａｒ ）の圧力変化係数を有する）の間に
非常に直線的な関係が得られることを示す。この値は、
同様な特性を持つがスロットが形成されない慣用の石英
製チューニングフォークと同一の圧力係数２５０ｐｐｍ
／℃と比較されるべきである。カーブ■は、Ｌが２４０
０μｍで、Ｗが２２０μｍでかつｔが１２５μｍである
そのようなチューニングフォークに相当する。従って、
圧力の影警がかなり増大することが認められる。
その上、このようにして作られたチューニングフォーク
は約７７ ｋＨｚの共振周波数を有する。もしチューニ
ングフォークのアームの長さを長くしてチューニングフ
ォークの共振周波数を約３２ ｋＨｚまで低くすると、
上述した最後の式は圧力に対する依存係数が少なくとも
２倍されることを示す。従って、第２ａおよび２ｂ図に
係るチューニングフォークでは、１５０〜２．２５ ｍ
ｍＨｇ （２〜３’ ｍｂａｒ ） 〜少なくとも７５
０ｍｍＨｇ （ｌ ｂａｒ ）の範囲内で圧力の関数と
しての周波数の相対変化が約１．６０９％ ／ ｒｏｍ
Ｈｇ ［１２００１１％ ／ ｂａｒ ）の圧力係数を
有する圧力検知素子を作ることが可能である。圧力はこ
のようにして正確に測定できる。
は約７７ ｋＨｚの共振周波数を有する。もしチューニ
ングフォークのアームの長さを長くしてチューニングフ
ォークの共振周波数を約３２ ｋＨｚまで低くすると、
上述した最後の式は圧力に対する依存係数が少なくとも
２倍されることを示す。従って、第２ａおよび２ｂ図に
係るチューニングフォークでは、１５０〜２．２５ ｍ
ｍＨｇ （２〜３’ ｍｂａｒ ） 〜少なくとも７５
０ｍｍＨｇ （ｌ ｂａｒ ）の範囲内で圧力の関数と
しての周波数の相対変化が約１．６０９％ ／ ｒｏｍ
Ｈｇ ［１２００１１％ ／ ｂａｒ ）の圧力係数を
有する圧力検知素子を作ることが可能である。圧力はこ
のようにして正確に測定できる。
第４図に簡単化した形態で示す圧力測定用センサは、こ
の発明に係る検知素子を含む。検知素子は、例えば円筒
型スリーブ状真鍮製カッ々−３０および少なくとも部分
的に絶縁性である支持体３２から成るケースの中に収容
される。このケースの内部を測定しようとする圧力に曝
すためにカッ々−３０に孔３３が設けられる。支持体３
２を貫通して２本の導電ストリップ３４および３４′
が延び出ており、その内側端にチューニングフォークの
ペースが緊着されており、また各導電ストリップは２組
の電極のうちの一方へ接続されている。導電ストリップ
３４．３４ の外側端はそれぞれ導体３６．３８へ接続
されている。これらの導体３６および３８に現われる周
波数信号は処理・給電回路４０へ供給され、次にこの処
理・給電回路４０はセンサによって測定された圧力を表
示するための表示手段４２を制御する。
の発明に係る検知素子を含む。検知素子は、例えば円筒
型スリーブ状真鍮製カッ々−３０および少なくとも部分
的に絶縁性である支持体３２から成るケースの中に収容
される。このケースの内部を測定しようとする圧力に曝
すためにカッ々−３０に孔３３が設けられる。支持体３
２を貫通して２本の導電ストリップ３４および３４′
が延び出ており、その内側端にチューニングフォークの
ペースが緊着されており、また各導電ストリップは２組
の電極のうちの一方へ接続されている。導電ストリップ
３４．３４ の外側端はそれぞれ導体３６．３８へ接続
されている。これらの導体３６および３８に現われる周
波数信号は処理・給電回路４０へ供給され、次にこの処
理・給電回路４０はセンサによって測定された圧力を表
示するための表示手段４２を制御する。
処理・給電回路４０の目的は、第１に周囲圧力に対して
共振周波数で検知素子をドライブすること、第２に周波
数の変化から圧力の値を誘導するように周波数信号を処
理することである第５図は処理・給電回路４０を設計す
るための例を示す。２本の導体３６および３８は慣用の
ドライブ回路４６へ接続されている。このドライブ回路
４６は、測定されなければならない圧力に依存する周波
数ｆの信号を出力端子に供給する。信号ｆはＡＮＤゲー
ト４８の一方の入力端子へ印加され、ＡＮＤゲート４８
の他方の入力端子は信号発生器５０の供給した信号を受
ける。信号発生器５０は例えば１００ミリ秒の持続時間
および１秒の周期を持つ信号を発生する。
共振周波数で検知素子をドライブすること、第２に周波
数の変化から圧力の値を誘導するように周波数信号を処
理することである第５図は処理・給電回路４０を設計す
るための例を示す。２本の導体３６および３８は慣用の
ドライブ回路４６へ接続されている。このドライブ回路
４６は、測定されなければならない圧力に依存する周波
数ｆの信号を出力端子に供給する。信号ｆはＡＮＤゲー
ト４８の一方の入力端子へ印加され、ＡＮＤゲート４８
の他方の入力端子は信号発生器５０の供給した信号を受
ける。信号発生器５０は例えば１００ミリ秒の持続時間
および１秒の周期を持つ信号を発生する。
ＡＮＤ ）ｌ −ト４８の出力端子はカウンタ５２のク
ロック入力端子ＯＫへ接続されている。カウンタ５２の
出力信号（カウンタの状態を表わす）は、ラッチ５４の
入力端子へ印加される。ラッチ５４からの出力信号は計
算回路５６へ印加され、その出力信号は表示手段４２の
ための符号化回路５８を制御する。信号発生器５ｏの出
力端子は検出回路６０の入力端子６０ａへも接続されて
いる。検出回路６０は、信号の立下りが入力端子６０ａ
へ印加される毎に・ぞルスを出力端子６０ｂに供給する
。検出回路６ｏの出力端子ａｏｂは一対のイン・々−タ
６２および６２′（これらは遅延回路として働く）を介
して点Ｂへ接続される。この点Ｂは、一対のインノ々−
タロ４および６４′（矢張り遅延回路として働く）を介
してカウンタ５２のゼロ・リセット入力端子ＯＬへ接続
されかつラッチ５牛のエネーブル入力端子Ｉｃｎへ接続
される。
ロック入力端子ＯＫへ接続されている。カウンタ５２の
出力信号（カウンタの状態を表わす）は、ラッチ５４の
入力端子へ印加される。ラッチ５４からの出力信号は計
算回路５６へ印加され、その出力信号は表示手段４２の
ための符号化回路５８を制御する。信号発生器５ｏの出
力端子は検出回路６０の入力端子６０ａへも接続されて
いる。検出回路６０は、信号の立下りが入力端子６０ａ
へ印加される毎に・ぞルスを出力端子６０ｂに供給する
。検出回路６ｏの出力端子ａｏｂは一対のイン・々−タ
６２および６２′（これらは遅延回路として働く）を介
して点Ｂへ接続される。この点Ｂは、一対のインノ々−
タロ４および６４′（矢張り遅延回路として働く）を介
してカウンタ５２のゼロ・リセット入力端子ＯＬへ接続
されかつラッチ５牛のエネーブル入力端子Ｉｃｎへ接続
される。
処理・給電回路４０の動作は以上の説明から明らかであ
る。信号発生器５０から発する信号が低レベル論理状態
にある限り、ＡＩＪＤゲートΦ８は閉じていてカウンタ
５２はインクリメントされないしかし、信号発生器５０
から信号の立上シを受けると、ＡＮＤゲート４８は開い
てカウンタ５２は周波数ｆの信号のパルスをそのクロッ
ク入力端子ＯＫを通して受ける。信号発生器５０の出力
が高レベル論理状態から低レベル論理状態に変ると、Ａ
ＮＤゲート４８は閉じてカウンタ５２はもはやインクリ
メントされない。これと同時に、検出回路６０はノξル
スを発し、このパルスは少しの遅延の後でカウンタ５２
の内容をラッテ５４へ転送させる。従って、その内容は
、信号発生器５０から供給された信号の持続時間の間す
なわち約１００ミリ秒の間層波数ｆの信号中に含まれた
パルスの数に等しい。
る。信号発生器５０から発する信号が低レベル論理状態
にある限り、ＡＩＪＤゲートΦ８は閉じていてカウンタ
５２はインクリメントされないしかし、信号発生器５０
から信号の立上シを受けると、ＡＮＤゲート４８は開い
てカウンタ５２は周波数ｆの信号のパルスをそのクロッ
ク入力端子ＯＫを通して受ける。信号発生器５０の出力
が高レベル論理状態から低レベル論理状態に変ると、Ａ
ＮＤゲート４８は閉じてカウンタ５２はもはやインクリ
メントされない。これと同時に、検出回路６０はノξル
スを発し、このパルスは少しの遅延の後でカウンタ５２
の内容をラッテ５４へ転送させる。従って、その内容は
、信号発生器５０から供給された信号の持続時間の間す
なわち約１００ミリ秒の間層波数ｆの信号中に含まれた
パルスの数に等しい。
ラッチ５４の内容は、従って検知素子の周波数をデジタ
ル形態で表わす。その後、検出回路６０によって供給さ
れた・ξルスはカウンタ５２をゼロにリセットし、信号
発生器５ｏによって供給される信号の次の・ぐルスが到
着する時に新しい測定を行わせる。ラッテ５４の２進デ
ジタル形態での内容は、この周波数を成る数例えばミリ
パールに変換するように計算回路５６によって処理され
る。この計算回路５６は、従・りて基準圧力での周波数
の値を考慮するために計数された・ぐルスの数から例え
ば調整手段６６によって設定された所定値を減算しかっ
この結果を一定の或は制御可能な係数で割ってミリパー
ルの数と周波数６変化との比を提供するのに役立つにす
ぎない。この計算の結果は符号化回路５８へ与えられ、
もって表示手段＋２によって表示される圧力を制御する
。
ル形態で表わす。その後、検出回路６０によって供給さ
れた・ξルスはカウンタ５２をゼロにリセットし、信号
発生器５ｏによって供給される信号の次の・ぐルスが到
着する時に新しい測定を行わせる。ラッテ５４の２進デ
ジタル形態での内容は、この周波数を成る数例えばミリ
パールに変換するように計算回路５６によって処理され
る。この計算回路５６は、従・りて基準圧力での周波数
の値を考慮するために計数された・ぐルスの数から例え
ば調整手段６６によって設定された所定値を減算しかっ
この結果を一定の或は制御可能な係数で割ってミリパー
ルの数と周波数６変化との比を提供するのに役立つにす
ぎない。この計算の結果は符号化回路５８へ与えられ、
もって表示手段＋２によって表示される圧力を制御する
。
周知のように、石英結晶によって供給される周波数は温
度に依存する。事実上２切断のチュ−ニングフォークの
場合には、すなわち主面が石英の光学Ｚ軸と事実上垂直
である場合には、温度の関数として相対周波数変化を提
供するカーブは事実上放物線状でありそしてその頂点は
チューニングフォーク上の反転温度に相当する。圧力セ
ンサの普通の動作範囲に関してこの反転温度が集中され
得るように切断角θを選ぶことが可能である。例えば、
もしチューニングフォークの主面に対する法線が石英の
２方向に対して２°の角を々すならば、反転温度は２５
゜になる。この状態下で温度の関数としての周波数の相
対変化は約３４・ｌＯ７℃に等しい温度係数βによって
与えられる。発明の結果として得られた圧力係数とこの
温度係数の比較から明らかなように、もし温度が反転温
度の両側で妥当な範囲内に留るならば、温度の影響は圧
力測定に意味ある仕方で悪影響を及ぼさない。
度に依存する。事実上２切断のチュ−ニングフォークの
場合には、すなわち主面が石英の光学Ｚ軸と事実上垂直
である場合には、温度の関数として相対周波数変化を提
供するカーブは事実上放物線状でありそしてその頂点は
チューニングフォーク上の反転温度に相当する。圧力セ
ンサの普通の動作範囲に関してこの反転温度が集中され
得るように切断角θを選ぶことが可能である。例えば、
もしチューニングフォークの主面に対する法線が石英の
２方向に対して２°の角を々すならば、反転温度は２５
゜になる。この状態下で温度の関数としての周波数の相
対変化は約３４・ｌＯ７℃に等しい温度係数βによって
与えられる。発明の結果として得られた圧力係数とこの
温度係数の比較から明らかなように、もし温度が反転温
度の両側で妥当な範囲内に留るならば、温度の影響は圧
力測定に意味ある仕方で悪影響を及ぼさない。
上述した動作範囲すなわち１．５０〜２．２５ｍｍＨｇ
（２〜３ ｍｂａｒ ） 〜７５． ＯｍｍＨｇ ｌ
ｂａｒ ）は、これだけに制限されるべきでない。こ
れは、精巧な電子回路を要さないようにチューニングフ
ォークの満足な動作に相当する。圧力ｐが増すと、圧力
に対する直線性の感度は良好なままであるが、それを低
下させるのは共振子の。である。しかしながら、この発
明に係る検知素子を使用するセンサの動作範囲は、電子
回路を適用することによって３７５０ ｍｍＨｇ （５
ｂａｒ ）まで増大され得ることに注目されたい。
（２〜３ ｍｂａｒ ） 〜７５． ＯｍｍＨｇ ｌ
ｂａｒ ）は、これだけに制限されるべきでない。こ
れは、精巧な電子回路を要さないようにチューニングフ
ォークの満足な動作に相当する。圧力ｐが増すと、圧力
に対する直線性の感度は良好なままであるが、それを低
下させるのは共振子の。である。しかしながら、この発
明に係る検知素子を使用するセンサの動作範囲は、電子
回路を適用することによって３７５０ ｍｍＨｇ （５
ｂａｒ ）まで増大され得ることに注目されたい。
以上の説明から明らかなようｆ１圧カ検知素子は開示さ
れた問題に対する満足な回答を提供する。
れた問題に対する満足な回答を提供する。
第１に、共振子の製造は時計用共振子の生産中に普通に
訴えられる技術を使用し、そしてスロットのための要件
は石英のエツチングまたは電極の用意をかなり複雑にし
ない。第２に、検知素子は７５０ ｍｍＨｇ （ｌ ｂ
ａｒ ）まテノ範囲テ極めて満足に働き、これは既知の
センサが遠隔測定を実施できない範囲である。第３に、
検知素子の圧力に対する感度が極めて良いことに留意す
れば、温度補償を行う必要が無く、従ってセンサの構造
特に電子回路の構造を簡単化する
訴えられる技術を使用し、そしてスロットのための要件
は石英のエツチングまたは電極の用意をかなり複雑にし
ない。第２に、検知素子は７５０ ｍｍＨｇ （ｌ ｂ
ａｒ ）まテノ範囲テ極めて満足に働き、これは既知の
センサが遠隔測定を実施できない範囲である。第３に、
検知素子の圧力に対する感度が極めて良いことに留意す
れば、温度補償を行う必要が無く、従ってセンサの構造
特に電子回路の構造を簡単化する
第１図は慣用のチューニングフォークの斜視図、第２ａ
図はこの発明に係る検知素子で使用サレルチューニング
フォークの斜視図、第２ｂ図ハチューニングフォークの
アームの縦断面図であってチューニングフォークを屈曲
モードで励振するのに電極を合わせる１つの方法を示す
。第３図はこの発明に係る検知素子の動作を例示するグ
ラフ図、第４図はこの発明に係る検知素子を使用する田
力測定用センサを簡単化した形態で示す図、第５図は第
２図ないし第４図に係る検知素子によって供給された信
号を処理するための回路を示すブロック図である。 １２と１４・・・アーム、Ｓ・・・フランク、１８と１
８ と２０と２０’・・・電極、１６・・・スロット、
１６ａ・・・スロットの側面、ｔ・・・アームの厚さ、
３３・・・孔、３０・・・カバー、３２・・・支持体、
ΦＯ・・・処理・給電回路、４２・・・表示手段である
。
図はこの発明に係る検知素子で使用サレルチューニング
フォークの斜視図、第２ｂ図ハチューニングフォークの
アームの縦断面図であってチューニングフォークを屈曲
モードで励振するのに電極を合わせる１つの方法を示す
。第３図はこの発明に係る検知素子の動作を例示するグ
ラフ図、第４図はこの発明に係る検知素子を使用する田
力測定用センサを簡単化した形態で示す図、第５図は第
２図ないし第４図に係る検知素子によって供給された信
号を処理するための回路を示すブロック図である。 １２と１４・・・アーム、Ｓ・・・フランク、１８と１
８ と２０と２０’・・・電極、１６・・・スロット、
１６ａ・・・スロットの側面、ｔ・・・アームの厚さ、
３３・・・孔、３０・・・カバー、３２・・・支持体、
ΦＯ・・・処理・給電回路、４２・・・表示手段である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧電物質で作られて一対のアームを有するチューニ
ングフォークを備え、各アームは一対の平行フランクを
有し、これらのフランクと事実上直角の方向に前記アー
ムを屈曲モードで振動させるために前記チューニングフ
ォークに電極を設け、前記フランクと平行に延びる少な
くとも１つの細長いスロットが各アームの自由端部分に
設けられるので、前記スロットの横方向面も前記アーム
の運動方向と事実上直角であり、前記スロットは前記ア
ームの厚さ方向に真直ぐに延びる、圧力センサで使用す
るための検知素子。 ２、チューニングフォークは石英で作られ、前記チュー
ニングフォークのアームのフランクは前記石英のＺ方向
に対して事実上平行である特許請求の範囲第１項記載の
検知素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8212532A FR2530338A1 (fr) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | Element sensible a la pression et capteur de pression en faisant application |
| FR8212532 | 1982-07-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5924230A true JPS5924230A (ja) | 1984-02-07 |
| JPH047459B2 JPH047459B2 (ja) | 1992-02-12 |
Family
ID=9276064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122455A Granted JPS5924230A (ja) | 1982-07-13 | 1983-07-07 | 検知素子 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4507970A (ja) |
| EP (1) | EP0099330B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5924230A (ja) |
| DE (1) | DE3363269D1 (ja) |
| FR (1) | FR2530338A1 (ja) |
| HK (1) | HK49589A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201129A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Toyo Commun Equip Co Ltd | ガス圧力センサ |
| JPH05117960A (ja) * | 1991-10-25 | 1993-05-14 | Koshin Kk | 毛布の連続漂白方法 |
| JPH09105U (ja) * | 1991-10-29 | 1997-02-25 | 東洋通信機株式会社 | ガス圧力センサ |
| JP2011232263A (ja) * | 2010-04-29 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 圧電センサー、圧電センサー素子及び圧電振動片 |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4644796A (en) * | 1983-06-21 | 1987-02-24 | Quartztronics, Inc. | Pressure measurement apparatus and method |
| US4734609A (en) * | 1986-07-25 | 1988-03-29 | Calogic Corporation | Gas density transducer |
| US4802370A (en) * | 1986-12-29 | 1989-02-07 | Halliburton Company | Transducer and sensor apparatus and method |
| US4936147A (en) * | 1986-12-29 | 1990-06-26 | Halliburton Company | Transducer and sensor apparatus and method |
| EP0379841B2 (de) * | 1989-01-23 | 1998-11-04 | Balzers Aktiengesellschaft | Gasdruck-Messgerät |
| CH687276A5 (de) * | 1989-01-23 | 1996-10-31 | Balzers Hochvakuum | Stimmgabelquarz-Manometer. |
| CH687277A5 (de) * | 1989-01-23 | 1996-10-31 | Balzers Hochvakuum | Stimmgabelquarz-Manometer. |
| US5012151A (en) * | 1989-09-12 | 1991-04-30 | Halliburton Company | Thermally matched strip mounted resonator and related mounting method |
| US5221873A (en) * | 1992-01-21 | 1993-06-22 | Halliburton Services | Pressure transducer with quartz crystal of singly rotated cut for increased pressure and temperature operating range |
| CH685659B5 (fr) * | 1994-03-04 | 1996-03-15 | Asulab Sa | Montre indiquant une prevision meteorologique. |
| JP3969442B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2007-09-05 | エプソントヨコム株式会社 | 圧力センサ |
| JP4973718B2 (ja) * | 2009-01-27 | 2012-07-11 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力検出ユニット、及び圧力センサー |
| PL2458377T3 (pl) | 2010-11-29 | 2020-02-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sposób i urządzenie do pomiaru masy cząsteczkowej gazu |
| EP2458348B1 (en) | 2010-11-29 | 2013-08-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of, and apparatus for, measuring the mass flow rate of a gas |
| EP2458357B2 (en) * | 2010-11-29 | 2017-10-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of, and Apparatus for, Measuring the Pressure of a Gas |
| JP2012120014A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Seiko Epson Corp | 圧電振動素子、その製造方法、圧電振動子及び圧電発振器 |
| PL2667277T3 (pl) | 2012-05-24 | 2018-05-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sposób i urządzenia do dostarczania mieszaniny gazu |
| PL2667160T3 (pl) | 2012-05-24 | 2021-05-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sposób i urządzenie do regulowania masowego natężenia przepływu gazu |
| EP2667162B1 (en) | 2012-05-24 | 2015-09-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of, and apparatus for, measuring the physical properties of two-phase fluids |
| EP2667159B1 (en) | 2012-05-24 | 2021-12-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of, and Apparatus for, Measuring the Mass Flow Rate of a Gas |
| PL2667276T3 (pl) | 2012-05-24 | 2018-04-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sposób i urządzenie do dostarczania mieszaniny gazu |
| PL2667176T3 (pl) | 2012-05-24 | 2015-07-31 | Air Prod & Chem | Urządzenie do mierzenia rzeczywistej zawartości butli z gazem pod ciśnieniem |
| JP2014240789A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | ソニー株式会社 | 圧電デバイス及び電子機器 |
| US10110198B1 (en) * | 2015-12-17 | 2018-10-23 | Hrl Laboratories, Llc | Integrated quartz MEMS tuning fork resonator/oscillator |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5031878A (ja) * | 1973-07-19 | 1975-03-28 | ||
| JPS55164324A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-22 | Rockwell International Corp | Soundwave sensor |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3257850A (en) * | 1963-11-26 | 1966-06-28 | Rosemount Eng Co Ltd | Pressure responsive vibrating tube |
| US3902355A (en) * | 1972-07-31 | 1975-09-02 | Gauting Gmbh Apparatebau | Apparatus for the electronic-digital measurement of gas pressure |
| JPS5323589A (en) * | 1976-08-18 | 1978-03-04 | Seiko Epson Corp | Crystal vibrator |
| JPS54113297A (en) * | 1978-01-26 | 1979-09-04 | Seiko Epson Corp | Tuning fork-type crystal vibrator |
| JPS5679221A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-29 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Force-frequency converting element |
| JPS57136130A (en) * | 1981-02-17 | 1982-08-23 | Sharp Corp | Pressure gage |
-
1982
- 1982-07-13 FR FR8212532A patent/FR2530338A1/fr active Granted
-
1983
- 1983-06-23 EP EP83810281A patent/EP0099330B1/fr not_active Expired
- 1983-06-23 DE DE8383810281T patent/DE3363269D1/de not_active Expired
- 1983-07-07 JP JP58122455A patent/JPS5924230A/ja active Granted
- 1983-07-13 US US06/513,520 patent/US4507970A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-06-22 HK HK495/89A patent/HK49589A/xx unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5031878A (ja) * | 1973-07-19 | 1975-03-28 | ||
| JPS55164324A (en) * | 1979-06-04 | 1980-12-22 | Rockwell International Corp | Soundwave sensor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61201129A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Toyo Commun Equip Co Ltd | ガス圧力センサ |
| JPH05117960A (ja) * | 1991-10-25 | 1993-05-14 | Koshin Kk | 毛布の連続漂白方法 |
| JPH09105U (ja) * | 1991-10-29 | 1997-02-25 | 東洋通信機株式会社 | ガス圧力センサ |
| JP2011232263A (ja) * | 2010-04-29 | 2011-11-17 | Seiko Epson Corp | 圧電センサー、圧電センサー素子及び圧電振動片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2530338B1 (ja) | 1984-12-14 |
| DE3363269D1 (en) | 1986-06-05 |
| EP0099330A2 (fr) | 1984-01-25 |
| US4507970A (en) | 1985-04-02 |
| HK49589A (en) | 1989-06-30 |
| FR2530338A1 (fr) | 1984-01-20 |
| JPH047459B2 (ja) | 1992-02-12 |
| EP0099330A3 (en) | 1984-02-22 |
| EP0099330B1 (fr) | 1986-04-30 |
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