JPS5935123A - ダイヤフラム式圧力計 - Google Patents

ダイヤフラム式圧力計

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JPS5935123A
JPS5935123A JP14469782A JP14469782A JPS5935123A JP S5935123 A JPS5935123 A JP S5935123A JP 14469782 A JP14469782 A JP 14469782A JP 14469782 A JP14469782 A JP 14469782A JP S5935123 A JPS5935123 A JP S5935123A
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
pressure
strain
gauge
center
Prior art date
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Pending
Application number
JP14469782A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeo Watanabe
渡辺 健夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
KYOWA DENGIYOU KK
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by KYOWA DENGIYOU KK, Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical KYOWA DENGIYOU KK
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Publication of JPS5935123A publication Critical patent/JPS5935123A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01L9/0051Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉粒体や液体の圧力または土壌中の圧力を測
定するためのダイヤフラム式圧力計に関するものである
。殊に、粉粒体や粘性の極めて高い液体や土壌中の圧力
のように圧力分布が一様でないために大口径のダイヤフ
ラムにより平均圧力を測定する必要があるにもかかわら
ず、測定精度上、またはその他の理由によりダイヤフラ
ム変位をできるだけ抑えねばならない場合に最も適した
圧力計に関するものである。
一般に、粉粒体や粘性の極めて高い液体や土壌中では、
それらの圧力分布が一様ではなく、したがって、受圧面
積の小さい圧力計を用いた局部的な圧力計測では全体ま
たは広い範囲の圧力を代表させることは無理であるので
、従来は、多数の圧力計を配置したり、大口径の、ダイ
ヤフラムの圧力計を使用したりしていた。ところが、多
数の圧力計を配置することはそのままロス1−アップに
つながるという問題があり、また大口径のダイヤフラム
の圧力計では後述するような工夫をしなければダイヤフ
ラムの変位が大きくなり、粉粒体や粘性の極めて高い液
体や土壌中では、測定圧が実際に発生している圧力より
も小さく計測されてしまうという測定精度上の問題があ
った。そこで、このような問題に対処するべく工夫され
た大口径ダイヤフラムの土圧計(圧力計)が、例えば、
特公昭44−8637号公報や特公昭51−7924号
公報に開示されている。
すなわち、上記特公昭44−8637号公報に開示され
ている大型土圧計は、受圧部と本体との間に形成される
空隙にらせん状の押しつぶされた細管を収容し、細管の
一端を密閉し他端を密閉室に連通し、密閉室の上面を2
次ダイヤフラムとし、細管および密閉室に水銀を充たし
てなるものである。一方、上記特公昭5]−7924号
公報に開示されているものは、直径330關以上100
0mm迄の大型土圧計であって、受圧板と複数個のひず
みゲージ式圧力変換器が所定位置に取り付けられた本体
部とを具え、前記受圧板および本体部をそれぞれ周縁部
において螺合しかつ溶接することにより形成される液体
室を具え、前記受圧板に与えられる圧力を、前記液圧室
に封入した非圧縮性流体および本体部を通じ、前記ひず
みゲージ式圧力変換器により感知し、これを表示させる
ように構成したものである。
しかしながら、これらの従来の土圧計は、いずれも構造
がかなり複雑となり、しかも内部に本体部やダイヤフラ
ムの材質とは異なる材質、すなわち膨張率の大きく異な
る水銀等の非圧縮性流体を封入しているために温度変化
が大きなところでは、その流体の膨張収縮により封入水
銀等の内部圧が変化するのでそれにつれて中力が変動し
、したがって温度特性が悪いという欠点があった。
本発明は、このような従来技術の欠点に鑑みなされたも
ので、その目的とするところば、第1に、ダイヤフラム
変位量の小さな圧力計を提供すること、第2に、大口径
ダイヤフラムを有する圧力計に適した構造の圧力計を提
供すること、第3に、温度特性の良好な圧力計を提供す
ること、第4に、上記3つの目的を達しつつも構造が簡
単で大量に供給するに適した圧力計を提供することにあ
る。
このような本発明の目的は、粉粒体や液体の圧力または
土壌中の圧力を検出する圧力計において、剛性の犬なる
固定盤と、この固定盤に周縁部および中央部を固定され
たダイヤフラムと、このダイヤフラムの受圧面とは反対
側の面に添着されたひずみ検出素子とからなり、前記ダ
イヤフラムに加わる前記圧力を前記ひずみ検出素子によ
って検出するように構成することによって完全に達成す
ることができる。
以下、添付図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
第1図(a)および0〕)は本発明の一実施例の構成を
示すそれぞれ縦断面図および同図のA、 −A線矢視方
向断面図である。
同図において、1はダイヤフラムで、周縁部2および中
央部3が厚肉とされ、これら周縁部2と中央部3に挾ま
れた中間部はその内面側(図において下側)が削成され
て薄肉とされ、いわゆる起歪部4が形成されており、こ
の起歪部4の受圧面5側には断面路7学状の浅いくぼみ
6がリング状に2条形成されており、また周縁部2と中
央部3には、その受圧面5とは反対側に雌ねじ穴7と8
が刻設されている。9は、ダイヤフラム】と同径の円盤
状をなす剛性大なる固定盤で、周縁部および中央部には
段状をなすねじ挿通孔】0および11が穿設されており
、その中間部には、ケーブル挿通孔12が穿設されてい
る。ダイヤフラム1の起歪部 5− 4の内面側には、くぼみ6の中心部に対応する位置より
外れた位置にびずみゲージ13 、1.4 、15が例
えば接着等の手段をもって添着されている。上記ダイヤ
フラム1は、固定ねじ16および17によってその周縁
部2および中央部3が固定されている。
また、固定盤9に穿設されたケーブル挿通孔12には出
カケープル]8が挿通され、0リング19によって、シ
ーリングされており、この出カケープル18は一端がひ
ずみゲージ1.3 、14 、15に接続され、他端は
外部に引き出されており、これによってひずみゲージ1
.3 、1.4 、15の出力を外部に導出する。ダイ
ヤフラム1の内面側に形成され密封された空間20には
、通常不活性ガスが封入されており、ときには真空に保
持されることもある。
第2図(a)は、本発明に係る圧力計の模式図で、第1
図(a)、(b)に対応する部材(または部分)には同
一の符号を付しである。第2図ft)lは、本発明の圧
力計におけるダイヤフラム1の起歪部4が均一な厚みで
ある場合のダイヤフラム】の曲げモーメント分布線図、
第2図(C)は、ダイヤフラム1に第16 − 図(a)に示すようなくぼみ6が適当に形成されている
場合の曲げモーメント分布線図である。第2図(a)に
おいて、Pは測定すべき圧力であり、同(1)) 。
(C)において、曲線2】は、曲げモーメント曲線、直
線22は曲げモーメン1−が零のレベルを示している。
次に、第1図(a) 、 (1))および第2図(,1
1)に示す実施例の作用につき第2図(b) 、 (C
)に示す曲げモーメン1〜分布線図を参照しつつ説明す
る。
ダイヤフラム]の受圧面5に圧力Pが加わると、起歪部
4が変形し、その内面側に添着されたひずみゲージ13
〜15の電気抵抗値が変化するので、その抵抗値変化を
所定の手段、例えばホイー1−ス1−ンブリッジ等、で
電圧の変化に変換してその出力をその出カケープル18
で取り出す。ダイヤフラム1の起歪部4が一定の肉厚で
ある場合には、ダイヤフラム1の表面ひずみ分布は、第
2図(b)に示す曲げモーメント曲線21に比例する。
第1図(a) 、 (b)および第2図(a)に示す実
施例のように受圧面5の反対側(裏面)にひずみゲージ
]3 、14 、1.5を添着すると、第2図(b)お
よび(C)における零レベル線22より」二が圧縮ひず
み、下が引張ひずみの大きさを示すことになる。したが
って、ひずみゲージ13゜14 、15を所定の箇所に
添着しておけば、表面ひずみ分布に相応するひずみ出力
を外部に導出することができる。
ところで、ダイヤフラム1の起歪部4の肉厚を一様にす
ると、第2図(1))に示すように表面ひずみ分布が急
勾配を描くようになる。したがって、ひずみゲージ13
 、14. 、15の添着位置が少しずれても出力が大
きく相違してしまうので、その添着位置は正確に定める
必要がある。
そこで、ひずみゲージ1.3 、14 、15の添着位
置が多少ずれても検出出力に影響を受けないように考慮
したものが第1図(a)に示す実施例である。すなわち
、第1図(a)に示す実施例のように、ダイヤフラム1
の起歪部4の表面側(内面側でもよい)に適当なリング
状のくぼみ6を設けると、第2図(C)の曲げモーメン
1〜分布曲線21に示すような表面ひすみ分布となるの
で、起歪部4のくぼみ6の中心に対応する位置より外れ
た位置であれば、ひずみゲージ13 、1.4 、15
の添着位置が多少ずれても、得られる出力は変化せず、
安定性の高い圧力計とすることができる。因みに、この
ようなリング状のくぼみを設けて、ひずみゲージの添着
位置のずれによる出力変化を無くするようにしたものは
、既にドイツ特許第1129317号公報に開示されて
いる。
第3図は、本発明の圧力計に使用するに好適なひずみゲ
ージのパターンを示す平面図である。
第1図示の実施例では、単軸のひずみゲージを多数使っ
てひずみ検出を行なうようにしているが、理想的には、
ダイヤフラム1のできるだけ広い部分のひずみを検出し
た方がより平均的な圧力が測定できるので、その理想に
近づけたひずみゲージのパターンの一例を第3図に示す
。同図において、。
グリッド′23〜26は、電気的には略同じ電気抵抗値
を有するひずみゲージに相当し、またグリッド23゜2
4 、2.5および26は、第1図または第2図(a)
のひずみゲージ14 、15 、14’ (14’は1
4とひずみ検出において同等の位置に添着されたひずみ
ゲージとする) 9− および13にそれぞれ対応する。グリッド23は、ゲT
ジタブ27と四に、グリッド24は、ゲージタブUと2
9に、グリッド25は、ゲージタブ29と30に、グリ
ッド26は、ゲージタブ27と31に、それぞれ両端が
接続されており、これらグリッドとゲージタブは、同一
ゲージベース32上に形成されている。このようなパタ
ーンが形成されたひずみゲージをダイヤフラム1に添着
し、ゲージタブ:30 、31間に適当な微小固定抵抗
(図示せず)を挿入すると、バランスのとれたホビー1
−ストンブリッジが、ゲージタブ27 、28 、29
 、30または31によって形成される。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能で
ある。
例えば、ダイヤフラム1と固定盤9の中央部に貫通孔を
設けてドーナツ状の圧力計としたり、上面だけでなく下
面にも受感ダイヤプラムを設けることも可能である。前
者のように構成した場合、中央部が貫通しているので、
例えば、土壌中など10− では圧力計の土壌へのなじみがよくなり、大ロ径圧力割
を埋設したことの異物感、すなわち圧力計を埋設したこ
とにより周囲状態の乱れを極力軽減し得るという利点が
ある。また、後者のように構成した圧力計の場合、上下
両面のそれぞれの平均圧力が略等しいところで使用する
のに適しており、片面ダイヤフラムの場合に比べて2倍
の受圧面積を有することになるので、それだけ大口径に
した ゛のと同様の効果が得られる。
また、ひずみ検出素子として、ひずみゲージの代りに静
電素子や圧電素子等も使用できる。この場合は、第1図
示のようなリング状のくぼみ6をダイヤフラム1に設け
て、第2図(C)のような表面ひずみ分布を一様にした
効果はあま・り期待できないので、等厚のダイヤフラム
のままでよい。
また、ダイヤフラム1の中央部3にも、適当な厚みの公
知の他のダイヤフラムを設け、そのダイヤフラムでも圧
力を検出するようにすれば、より広い面積の平均圧力検
出が可能となる。
以」二詳述したように、本発明によれば、従来のθずみ
ゲージ式圧力計に比べ、以下に述べる数々の利点を有す
るひずみゲージ式圧力計を提供することができる。
すなわち、本発明の圧力計は、ダイヤフラムの周縁部お
よび中央部を剛性の犬なる固定盤に固定し、このダイヤ
フラムの受圧面とは反対側の面にひずみ検出素子を添着
し、この検出素子によって前記ダイヤフラムに加わる圧
力を検出するように構成したので、第1に、ダイヤフラ
ムの変位量か小さな圧力計を得ることができる。すなわ
ち、本発明の圧力計は、そのダイヤフラムが従来のもの
と同一径であって、同じ圧力を検出するものとすれば、
その厚みは従来のものより薄く形成することができ、し
かもそのようにダイヤフラムを薄く形成しても変位量が
従来のものより小さく、ダイヤフラムに加わる圧力に正
確に対応した電気的出力をひずみゲージによって取出す
ことかできる。
第2に、大口径ダイヤフラムを有する圧力計を設計する
とき、変位量を小さくするためには、内部に水銀等を封
入する方式(例えば上述した特公昭44−8637号、
同51−7924号等に開示されている方式)以外には
適当な方式が実施されていなかったが、本発明によれば
、変位量の小さい大口径ダイヤフラムを容易に設計する
ことができる。
第3に、本発明の圧力計は、内部に水銀等を封入する必
要がないので、温度変化に伴なう内部圧の変化は微小(
内部を真空にすると内部圧の変化はない)で、したがっ
て温度特性がよい。
第4に、本発明の圧力計は、上述したように水銀等の封
入の必要がないので、構造が非常に簡単で機械的加工も
容易であり、したがって安価に大量に供給することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例の構成を示す縦断面図
、同(1))は同実施例における同図A−A線矢視方向
断面図、第2図(a)は本発明に係る圧力計の模式図、
同0〕)は本発明の圧力計におけるダイヤフラムの起歪
部が均一な厚みである場合のダイヤフラムの曲げモーメ
ント分布線図、同(C)は第1図(a)に−13= 示される実施例におけるダイヤフラムの曲げモーメント
分布線図、第3図は本発明の圧力計に使用するに好適な
ひずみゲージのパターンを示す平面図である。 J・・・・・ダイヤフラム、  2・・・・・・周縁部
、3 ・・・中央部、 4・・・・起歪部、  5・・
・・・・受圧面、6・・・・・くぼみ、  9 ・・固
定盤、 13〜15・・・・・・ひずみゲージ、 18
・・・・・・出カケープル、23〜26・・・・グリッ
ド、 27〜31  ・・・ゲージタブ、32・・・・
ゲージベース。 =14→ 第  1  図 (C)) (b) 第   2  図 (d) (b) 第  3  図 5 99−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粉粒体や液体の圧力または土壌中の圧力を検出す
    る圧力計において、剛性の犬なる固定盤と、この固定盤
    に周縁部および中央部を固定されたダイヤフラムと、こ
    のダイヤフラムの受圧面とは反対側の面に添着されたひ
    ずみ検出素子とからなり、前記ダイヤフラムに加わる前
    記圧力を前記ひずみ検出素子によって検出するように構
    成したことを特徴とするダイヤフラム式圧力計。
JP14469782A 1982-08-23 1982-08-23 ダイヤフラム式圧力計 Pending JPS5935123A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002532721A (ja) * 1998-12-11 2002-10-02 サゲム ソシエテ アノニム 動力車におけるタイヤの加速検出器
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