JPS60216213A - 抵抗ブリツジを用いた測定装置 - Google Patents
抵抗ブリツジを用いた測定装置Info
- Publication number
- JPS60216213A JPS60216213A JP59027655A JP2765584A JPS60216213A JP S60216213 A JPS60216213 A JP S60216213A JP 59027655 A JP59027655 A JP 59027655A JP 2765584 A JP2765584 A JP 2765584A JP S60216213 A JPS60216213 A JP S60216213A
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- Japan
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- bridge
- resistance
- measuring
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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】
〈発明の属する技術分野〉
本発明は、圧力、差圧等の被測定物理量に応じて抵抗値
が変化する抵抗を有する抵抗ブリッジを用いた測定装置
に関するものである。
が変化する抵抗を有する抵抗ブリッジを用いた測定装置
に関するものである。
〈従来技術〉
例えば、半導体のピエゾ抵抗効果を利用したシリコン圧
力センサは、被測定圧力を受けるシリコンダイヤフラム
上に４個の拡散抵抗をブリッジ結合して設け、測定抵抗
ブリッジを構成している。
力センサは、被測定圧力を受けるシリコンダイヤフラム
上に４個の拡散抵抗をブリッジ結合して設け、測定抵抗
ブリッジを構成している。
ところでシリコン圧力センサにおいては、拡散抵抗およ
びピエゾ抵抗変化の温度依存性が大きいため、温度変動
による影響を受ける欠点がある。このため一般には、サ
ーミスタ、ポジスタ、トランジスタ等の感温素子を用い
、温度変動に応じて測定抵抗ブリッジの電源電圧を制御
することによって補償を行っている。この方法で精度よ
く補償を行うには、拡散抵抗およびピエゾ抵抗変化の温
度依存性と補償用感温素子の温度特性を一致させる必要
があるが、しかしながらこれらを一致させることは容易
でなく、高精度な補償は困難であった。
びピエゾ抵抗変化の温度依存性が大きいため、温度変動
による影響を受ける欠点がある。このため一般には、サ
ーミスタ、ポジスタ、トランジスタ等の感温素子を用い
、温度変動に応じて測定抵抗ブリッジの電源電圧を制御
することによって補償を行っている。この方法で精度よ
く補償を行うには、拡散抵抗およびピエゾ抵抗変化の温
度依存性と補償用感温素子の温度特性を一致させる必要
があるが、しかしながらこれらを一致させることは容易
でなく、高精度な補償は困難であった。
〈発明の目的〉
本発明は、温度変動の影響を受けず、高精度に被測定物
理量を測定できる抵抗ブリッジを用いた測定装置を実現
するにある。
理量を測定できる抵抗ブリッジを用いた測定装置を実現
するにある。
〈発明の構成〉
本発明は、被測定物理量を検出する測定抵抗ブリッジの
外に、一定物理量を検出する基準抵抗ブリッジを設け、
被測定物理量に応じた測定抵抗ブリッジの抵抗値の変化
分と一定物理蓋に応じた基準抵抗ブリッジの抵抗値の変
化分との比に関連した出力信号を得ることを特徴とした
ものである。
外に、一定物理量を検出する基準抵抗ブリッジを設け、
被測定物理量に応じた測定抵抗ブリッジの抵抗値の変化
分と一定物理蓋に応じた基準抵抗ブリッジの抵抗値の変
化分との比に関連した出力信号を得ることを特徴とした
ものである。
〈実施例〉
第１図は本発明装置の一実施例を示す接続図、第２図は
本発明装置に用いるセンサの一例を示す断面図である。
本発明装置に用いるセンサの一例を示す断面図である。
両図において、１０はセンサ部、２０は信号処理回路で
ある。
ある。
センサ部１０において、ガラス等の絶縁体１１に接着等
で取付けられたシリコン基板１２に２個のダイヤスラム
１３．１４が形成されている。ダイヤフラム１３には測
定抵抗ブリッジ１５の４個の拡散抵抗１５ａ、１５ｂ、
１５ｃ、１５ｄ が設けられておシ、またダイヤフラム
１４には基準抵抗ブリッジ１６０４個の拡散抵抗１６ａ
、１６ｂ、１６ｃ。
で取付けられたシリコン基板１２に２個のダイヤスラム
１３．１４が形成されている。ダイヤフラム１３には測
定抵抗ブリッジ１５の４個の拡散抵抗１５ａ、１５ｂ、
１５ｃ、１５ｄ が設けられておシ、またダイヤフラム
１４には基準抵抗ブリッジ１６０４個の拡散抵抗１６ａ
、１６ｂ、１６ｃ。
１６ｄ が設けられている。ダイヤフラム１３には絶縁
体１１の開口１１ａを介して被測定圧力ＰＭが与えられ
、ダイヤフラム１４には絶縁体１１の開口１１ｂを介し
て一定圧力Ｐ が与えられている。またダイヤフラム１
３．１４の外側は大気圧（または真空）とされている。
体１１の開口１１ａを介して被測定圧力ＰＭが与えられ
、ダイヤフラム１４には絶縁体１１の開口１１ｂを介し
て一定圧力Ｐ が与えられている。またダイヤフラム１
３．１４の外側は大気圧（または真空）とされている。
したがって、測定抵抗ブリッジ１５の拡散抵抗１５ｍ、
１５ｂ、１５ｅ、 −１５ｄ の抵抗値Ｒ１１１”１２
１ Ｒ１！Ｉ Ｉ Ｒ１４は被測定圧力ＰＭに応じて変
化し、ＰＭによる抵抗変化分をΔ〜。
１５ｂ、１５ｅ、 −１５ｄ の抵抗値Ｒ１１１”１２
１ Ｒ１！Ｉ Ｉ Ｒ１４は被測定圧力ＰＭに応じて変
化し、ＰＭによる抵抗変化分をΔ〜。
ＰＭが零のときの初期抵抗値をＲＭとするとそれぞれ次
式で与えられる。
式で与えられる。
また基準抵抗ブリッジ１６の拡散抵抗１６ｍ、 １６ｂ
。
。
１６ｃ、１６ｄ の抵抗値Ｒ２１１”２２１ ”２５１
”２４は一定圧力Ｐ、によって決まＣ１ＰＩによる抵
抗変化分をΔＲ，Ｐが零のときの初期抵抗値をＲとする
とＩＩ １１ ８ それぞれ次式で与えられる。
”２４は一定圧力Ｐ、によって決まＣ１ＰＩによる抵
抗変化分をΔＲ，Ｐが零のときの初期抵抗値をＲとする
とＩＩ １１ ８ それぞれ次式で与えられる。
（１）式および（２）式において、拡散抵抗の初期抵抗
値ＲＭ、Ｒ，には温度係数αがあシ、また抵抗変化分Δ
ＲＭ、ΔＲ，，にはピエゾ抵抗係数πに基づく温度係数
βがある。よって３１ＭおよびΔＲ６は基準温度のとき
の初期抵抗値をＲＭｏおよびＲ８゜、基準温度のときの
ピエゾ抵抗係数を露。、比例定数をに１温度変化をΔで
とするとそれぞれ次式で与えられる。
値ＲＭ、Ｒ，には温度係数αがあシ、また抵抗変化分Δ
ＲＭ、ΔＲ，，にはピエゾ抵抗係数πに基づく温度係数
βがある。よって３１ＭおよびΔＲ６は基準温度のとき
の初期抵抗値をＲＭｏおよびＲ８゜、基準温度のときの
ピエゾ抵抗係数を露。、比例定数をに１温度変化をΔで
とするとそれぞれ次式で与えられる。
次に信号処理回路２０において、２１は測定用抵抗ブリ
ッジ１５の出力ＥＭを検出し、出力電圧からなっている
。２２は基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅｓを検出する回
路で、演算増幅器２２ｍと抵抗値の等しい４個の演算抵
抗２２ｂ、 ２２ｃ、 ２２ｄ。
ッジ１５の出力ＥＭを検出し、出力電圧からなっている
。２２は基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅｓを検出する回
路で、演算増幅器２２ｍと抵抗値の等しい４個の演算抵
抗２２ｂ、 ２２ｃ、 ２２ｄ。
２２ｅ とからなっている。２３は誤差増幅器で、検出
回路２２で検出した基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ と
基準電圧源２４からの一定電圧ＥＲとの差を増幅する。
回路２２で検出した基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ と
基準電圧源２４からの一定電圧ＥＲとの差を増幅する。
２５はブリッジ電源で、誤差増幅器２３の出力〜で出力
電流■。が制御され、センサ部１０の測定抵抗ブリッジ
１５と基準抵抗ブリッジ１６に共通に供給するものであ
る。
電流■。が制御され、センサ部１０の測定抵抗ブリッジ
１５と基準抵抗ブリッジ１６に共通に供給するものであ
る。
このように構成した本発明装置において、測定抵抗ブリ
ッジ１５の出力ＥＭと基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ、
とはそれぞれ次式で与えられる。
ッジ１５の出力ＥＭと基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ、
とはそれぞれ次式で与えられる。
そして、誤差増幅器２３によシ、基準抵抗ブリッジ１６
の出力Ｅ８が一定電圧ＩＲと等しくなるように、両ブリ
ッジの電源電流Ｉ が制御されるので、 ΔＲｓ ” ｃ ＝ＥＲ（５） が成立し、測定抵抗ブリッジ１５の出力）ｉｉＭは、と
なる。よって、（６）式に（３）式を代入すると、測定
抵抗ブリッジ１５の出力ＫＭは、 となり、温度係数αとβの項を含まないので、温度変動
による影醤を受けない。したがって、測定抵抗ブリッジ
１５の出力ＥＭを検出して得た出力電圧Ｅ０も温度変動
による影響を受けない。
の出力Ｅ８が一定電圧ＩＲと等しくなるように、両ブリ
ッジの電源電流Ｉ が制御されるので、 ΔＲｓ ” ｃ ＝ＥＲ（５） が成立し、測定抵抗ブリッジ１５の出力）ｉｉＭは、と
なる。よって、（６）式に（３）式を代入すると、測定
抵抗ブリッジ１５の出力ＫＭは、 となり、温度係数αとβの項を含まないので、温度変動
による影醤を受けない。したがって、測定抵抗ブリッジ
１５の出力ＥＭを検出して得た出力電圧Ｅ０も温度変動
による影響を受けない。
第３図は本発明装置の他の実施例を示す接続図である。
第３図において第１図の実施例と異るところは、測定抵
抗ブリッジ１５と基準抵抗ブリッジ１６に共通にブリッ
ジ電源２５の出力電圧Ｅ０を与えるようにした点である
。よって第３図においては、測定抵抗ブリッジ１５の出
力ＥＭと基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ は、 となり、Ｅ、 ” ＥＲとなるように誤差増幅器２３で
Ｅ が制御されるので、ＥＭは となる。よって、（３）式を代入すると、となり、温度
変動の影響を受けない。なお第３図においては、誤差増
幅器２３の帰還回路にコンデンサ２３ｂを接続して、誤
差増幅器２３に積分特性を持たせである。また誤差増幅
器２３の出力電圧をブリッジの電源電圧Ｅ０としても用
いてもよく、第１図の場合には誤差増幅器２３の出力電
圧を電圧／電流変換器により電流に変換することによシ
ブリッジの電源寛流工。とじて用いることができる。
抗ブリッジ１５と基準抵抗ブリッジ１６に共通にブリッ
ジ電源２５の出力電圧Ｅ０を与えるようにした点である
。よって第３図においては、測定抵抗ブリッジ１５の出
力ＥＭと基準抵抗ブリッジ１６の出力Ｅ は、 となり、Ｅ、 ” ＥＲとなるように誤差増幅器２３で
Ｅ が制御されるので、ＥＭは となる。よって、（３）式を代入すると、となり、温度
変動の影響を受けない。なお第３図においては、誤差増
幅器２３の帰還回路にコンデンサ２３ｂを接続して、誤
差増幅器２３に積分特性を持たせである。また誤差増幅
器２３の出力電圧をブリッジの電源電圧Ｅ０としても用
いてもよく、第１図の場合には誤差増幅器２３の出力電
圧を電圧／電流変換器により電流に変換することによシ
ブリッジの電源寛流工。とじて用いることができる。
第４図は本発明装置のさらに他の実施例を示す接続図で
ある。第４図において、第１図の実施例と異る点は、測
定抵抗ブリッジ１５と基準抵抗ブリッジ１６に電源２５
より一定電流■ （またはＣ〇 一定電圧Ｅｅｏ ）を与え、検出回路２１．２２の出力
を割算回路２６で割算して、ΔＲＭ／ΔＲ６に関連した
出力Ｅ を得るようにした点である。この場合測定抵抗
ブリッジ１５の出力および基準抵抗ブリッジ１６の出力
をそれぞれＡ／Ｄ変換器でディジタル量に変換後マイク
ロコンピュータに与え、マイクロコンピュータでΔＲＭ
／ΔＲ１なる演算を行うようにしてもよい。
ある。第４図において、第１図の実施例と異る点は、測
定抵抗ブリッジ１５と基準抵抗ブリッジ１６に電源２５
より一定電流■ （またはＣ〇 一定電圧Ｅｅｏ ）を与え、検出回路２１．２２の出力
を割算回路２６で割算して、ΔＲＭ／ΔＲ６に関連した
出力Ｅ を得るようにした点である。この場合測定抵抗
ブリッジ１５の出力および基準抵抗ブリッジ１６の出力
をそれぞれＡ／Ｄ変換器でディジタル量に変換後マイク
ロコンピュータに与え、マイクロコンピュータでΔＲＭ
／ΔＲ１なる演算を行うようにしてもよい。
なお上述の各実施例では、測定抵抗ブリッジ１５の４個
の抵抗および基準抵抗ブリッジ１６０４個の抵抗がそれ
ぞれ被測定圧力ＰＭと一定圧力Ｐ。
の抵抗および基準抵抗ブリッジ１６０４個の抵抗がそれ
ぞれ被測定圧力ＰＭと一定圧力Ｐ。
に応じて抵抗値が変化するものを例示し九が、測定抵抗
ブリッジ１５では抵抗１５ｍ、１５ｄ を抵抗値がＲＭ
の固定抵抗とし、基準抵抗ブ１７ ツジ１６では抵抗１
６ｍ、１６ｄ を抵抗値がＲ１の固定抵抗としても同様
にできる。また上述では基準抵抗ブリッジ１６に一定物
理量を作用させるために、一定圧力Ｐ をダイヤフラム
１４に与える場合を例示したが、第５図に示すようにダ
イヤフラム１４をネジ１８で調整できる恒弾性ばね合金
であるＮ ｉ−Ｓ ｐ ａ ｎ Ｃ等のバネ１７によっ
て押圧して一定物理量を与える等必要に応じて種々の手
段を用いることができる。さらに上述では、センサ部１
０として半導体のピエゾ抵抗効果を利用したものを例示
したが、ストレンゲージのように変位によって抵抗値が
変るもので同様にできる。
ブリッジ１５では抵抗１５ｍ、１５ｄ を抵抗値がＲＭ
の固定抵抗とし、基準抵抗ブ１７ ツジ１６では抵抗１
６ｍ、１６ｄ を抵抗値がＲ１の固定抵抗としても同様
にできる。また上述では基準抵抗ブリッジ１６に一定物
理量を作用させるために、一定圧力Ｐ をダイヤフラム
１４に与える場合を例示したが、第５図に示すようにダ
イヤフラム１４をネジ１８で調整できる恒弾性ばね合金
であるＮ ｉ−Ｓ ｐ ａ ｎ Ｃ等のバネ１７によっ
て押圧して一定物理量を与える等必要に応じて種々の手
段を用いることができる。さらに上述では、センサ部１
０として半導体のピエゾ抵抗効果を利用したものを例示
したが、ストレンゲージのように変位によって抵抗値が
変るもので同様にできる。
〈発明の効果〉
本発明においては、温度変動の影響を受けず、高精度に
被測定物理量を測定できる抵抗ブリッジを用いた測定装
置が得られる。
被測定物理量を測定できる抵抗ブリッジを用いた測定装
置が得られる。
第１図は本発明装置の一実施例を示す接続図、第２図は
本発明装置に用いるセンサ部の構成の一例を示す断面図
、第３図、第４図は本発明装置の他の実施例を示す接続
図、第５図は本発明装置に用いるセンナ部の構成の他の
例を示す断面図である。 １０・・・センサ部 １１・・・絶縁体 １２・・・シ
リコン基板 １３．１４・・・ダイヤフラム１５・・・
測定抵抗ブリッジ １６・・・基準抵抗ブリッジ １５
ｍ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６ａ、１６ｂ。 １６ｃ、１６ｄ・・・拡散抵抗 ２０・・・信号処理回
路２１．２２・・・検出回路 ２３・・・誤差増幅器２
４・・・基準電圧源 ２５・・・ブリッジ電源２６・・
・割算回路 第１図 第２図 ／’＃Ｉ ｆ’ｓ 第３図
本発明装置に用いるセンサ部の構成の一例を示す断面図
、第３図、第４図は本発明装置の他の実施例を示す接続
図、第５図は本発明装置に用いるセンナ部の構成の他の
例を示す断面図である。 １０・・・センサ部 １１・・・絶縁体 １２・・・シ
リコン基板 １３．１４・・・ダイヤフラム１５・・・
測定抵抗ブリッジ １６・・・基準抵抗ブリッジ １５
ｍ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６ａ、１６ｂ。 １６ｃ、１６ｄ・・・拡散抵抗 ２０・・・信号処理回
路２１．２２・・・検出回路 ２３・・・誤差増幅器２
４・・・基準電圧源 ２５・・・ブリッジ電源２６・・
・割算回路 第１図 第２図 ／’＃Ｉ ｆ’ｓ 第３図
Claims (1)
- 物理量に応じて抵抗値が変化する抵抗を含み、被測定物
理量を検出する測定抵抗ブリッジと、物理量に応じて抵
抗値が変化する抵抗を含み、一定物理量を検出する基準
抵抗ブリッジと、前記測定抵抗ブリッジの出力と前記基
準抵抗ブリッジの出力とを検出し、前記被測定物理量に
応じた測定抵抗ブリッジの抵抗値の変化分と一定物理量
に応じた基準抵抗ブリッジの抵抗値の変化分との比に関
連した出力信号を得る回路とを具備したことを特徴とす
る抵抗ブリッジを用いた測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027655A JPS60216213A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 抵抗ブリツジを用いた測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027655A JPS60216213A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 抵抗ブリツジを用いた測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216213A true JPS60216213A (ja) | 1985-10-29 |
| JPH0476047B2 JPH0476047B2 (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=12226937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027655A Granted JPS60216213A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 抵抗ブリツジを用いた測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216213A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019197042A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-11-14 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 界面における電気接触抵抗を測定するためのシステム及び方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119676A (ja) * | 1973-03-15 | 1974-11-15 | ||
| JPS5023679A (ja) * | 1973-06-30 | 1975-03-13 | ||
| JPS52156648A (en) * | 1976-06-23 | 1977-12-27 | Hitachi Ltd | Measurement of sensor |
| JPS535653A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-19 | Kubota Ltd | Gainncompensating circuit for low input impedance amplifier of measuring instrument |
| JPS566691A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-23 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Controller for induction motor |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP59027655A patent/JPS60216213A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119676A (ja) * | 1973-03-15 | 1974-11-15 | ||
| JPS5023679A (ja) * | 1973-06-30 | 1975-03-13 | ||
| JPS52156648A (en) * | 1976-06-23 | 1977-12-27 | Hitachi Ltd | Measurement of sensor |
| JPS535653A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-19 | Kubota Ltd | Gainncompensating circuit for low input impedance amplifier of measuring instrument |
| JPS566691A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-23 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Controller for induction motor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019197042A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-11-14 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 界面における電気接触抵抗を測定するためのシステム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0476047B2 (ja) | 1992-12-02 |
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