JPS60263826A - 圧力測定装置 - Google Patents

圧力測定装置

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JPS60263826A
JPS60263826A JP11951784A JP11951784A JPS60263826A JP S60263826 A JPS60263826 A JP S60263826A JP 11951784 A JP11951784 A JP 11951784A JP 11951784 A JP11951784 A JP 11951784A JP S60263826 A JPS60263826 A JP S60263826A
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temperature
transducer
semiconductor pressure
semiconductor
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JP11951784A
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English (en)
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Kaoru Machida
町田 薫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • G01L9/02Measuring 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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06Measuring 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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
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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】 [発明の技術分野] 本発明は、例えば血圧、呼吸気道内圧などの圧力を測定
する圧力測定装置に係り、特に半導体圧力トランスデユ
ーサを用い温度補償を図った圧力測定装置に関する。
「発明の技術的背景コ 血圧、脳内圧、呼吸気道内圧等の圧力を計測することは
生体計測分野の中で中心的な地位を占めている。この場
合、圧力測定装置に用いられる圧力ドランスデューサと
しては従来の金属ストレンゲージに替り、小型、高感度
等であることから、半導体圧力ドランスデューサが主流
となってきた。
一般的にはこの半導体圧力ドランスデューサは圧力に対
して高感度であるという長所を有しているが、一方温度
変動に対して敏感であり実用に供するには上記温度変動
に対する補償が必要であり、種々の温度補償が試みられ
ている。例えば、半導体圧力トランスデユーサのごく近
傍にサーミスタ等の感温素子を配置し、この感温素子の
出力から半導体圧力1−ランスデューサの出力を補正す
る等の手法が行なわれている。
[背景技術の問題点] ここで、半導体圧力ドランスデューサの温度補償に用い
る温度変動(温度ドリフト)に関する仕様値は、半導体
圧力I〜ランスデューサと外界とが熱平衡にある状態で
の静的なものであり、外界温度が変化している時(vJ
的変動時)には上記仕様値とは全く別の変動を示す。こ
の動的な特性は主要部をなす感圧抵抗ブリッジの特性に
よるのではなく、この主要部を載置するシリコン基板自
体と、それを支える支持機構の熱膨張係数及び熱容量の
差による相互の変形による。更に製造に際しての個々の
半導体圧力ドランスデューサのバラツキを考慮すると動
的な特性を予測することは困難であり、よってその特性
を補正するは不可能な場合が多い。−例として、第1図
は動作補償温度範囲O〜50 ’C1定格圧力0〜30
0 s H(1(ゲージ圧)の半導体圧力I・ランスデ
ューサの零点の温度ドリフトを示す。恒温槽で各温度に
設定し約1時間経過後のドリフト値は第1図中○印で示
す値となり、仕様値と一致するが、0℃から一定のステ
ップ温度毎に外界C温度を観測し、熱平衡に達する以前
に次のステップへ上昇させた結果をX印で示し破線で結
んで動的変動を測定すると、上記仕様値からは大幅に変
動してしまう。
[発明の目的] 本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、静的及び動的な温度変動に対しても正
確な温度補償を図った出力を1りることか可能な圧力測
定装置を提供することにある。
[発明の慨要] 本発明は上記目的を達成する構成として以下3つの構成
を開示している。即ち、第1の構成は感圧抵抗ブリッジ
から構成され圧力を感応して電気信号として取出す半導
体圧力ドランスデューサを用いた圧力測定装置において
、上記半導体圧力ドランスデューサの内部温度を検出す
る第1の感温手段を上記半導体圧力トランスデユーサの
内部に設け、上記半導体圧力ドランスデューサの外部近
傍に配置された第2の感温手段と、上記第1及び第2の
感温手段の出力値を比較する比較手段と、この比較手段
の出力に基づいて上記半導体圧力トランスデユーサの)
温度を制御する温度制御手段とを具備してなることを特
徴としている。
第2の構成としては、上記第1の構成に、第1及び第2
の感温手段の出力値の差が一定値以上のとき上記感圧抵
抗ブリッジからの圧力信号を抑制する信号抑制手段と、
この信号抑制手段により上記圧力信号が抑制されている
ことを表示する表示手段とを付加したことを特徴として
いる。
第3の構成としては、上記第1の構成の温度制御手段に
代えて、上記比較手段の出力に基づいて上記感圧抵抗ブ
リッジからの圧力信号を抑制する信号抑制手段と、この
信号抑制手段により上記圧力信号が抑制されていること
を表示する表示手段と備えたことを特徴としいる。
[発明の実施例] 以下、本発明の圧力測定装置を第2図に示す一実施例に
従い説明する。第2図において、1は内部に4つの拡散
抵抗R1,R2,R3及びR4からなる感圧抵抗ブリッ
ジを主要部とし、第1の感温手段として温度測定用のト
ランジスタTR1及びそのバイアス抵抗R5,R6を設
けてなる半導体圧力ドランスデューサである。2は半導
体圧力トラスデューザ1に定電圧電源を供給する定電圧
回路である。3は半導体圧力ドランスデューサの第1の
感温手段の出力を増幅する増幅器である。
4は増幅器3のバイアス回路である。
5は上記抵抗ブリッジR1,R2,R3及びR4で測定
される圧力信号を増幅する増幅器である。RTは半導体
圧力ドランスデューサ1の外部近傍に配置されこの半導
体圧力ドランスデューサ1の周囲温度を測定するサーミ
スタである。R7及びR8はサーミスタRT用のバイア
ス抵抗である。
6はサーミスタRTの出力を増幅する増幅器である。7
は増幅器6のバイアス回路である。8は増幅器3及び6
の出力信号を入力しその差が零になるように後述するP
FM回路9を介してヒータ10を制御する比較器である
9は比較器8の次段に位置し増幅器3及び6の出力信号
差分に相当する電圧信号8200を入力するパルス周波
数変調器(以下PFM回路と略記する)である。10は
半導体圧力ドランスデューサ1の近傍に配置されたヒー
タである。
次に上述のように構成された本実施例の動作を説明する
。定電圧回路2により半導体圧力ドランスデューサ1が
作動し、トランジスタTR1はバイアス抵抗R5及びR
6とともに、抵抗ブリッジR1,R2,R3及びR4に
対して定電流源として機能すると同時に、トランジスタ
TR1のベース・エミッタ間電圧VBfiが温度に対し
線形な変化を示すので、この特性の基点(バイアス点)
を予じめバイアス回路4で決定しておき、これにより、
増幅器3の出力には、半導体圧力ドランスデューサ1の
内部温度と等価な電気信号が発生する。
一方、半導体圧力ドランスデューサ1の外部近傍に配置
されたサーミスタRTはバイアス抵抗R7及びR8とと
もにトランスデユーサ1の周囲温度に感応し、バイアス
回路7及び増幅器6により、増幅器6の出力には半導体
圧力トランスデユーサ1の周囲温度と等価な電気信号が
発生する。
2つの増幅器3及び6の出力を比較器8は入力し、両者
が等しくなるように、即ち半導体圧力l・ランスデュー
サ1の内部と外部とで熱平衡が保たれるようにPFM回
路9を介してヒータ10を駆動する。
以上jボべたように、本実施例によれば、半導体圧力1
〜ランスデユーサ1の内部及び外部の急な温度変化に対
しても、熱平衡を維持することが出来るので正確な圧力
値信号5100を得ることが出来る。
次に本発明の第2の実施例を第2図と共通部分には同一
符号を付した第3図を参照して説明する。
即ち、第3図に示すように、増幅器3及び6の出力の差
、即ち比較器8の出力信号$200を、−窓設定+ii
 V Tと比較器11で比較し、VTを越える場合には
、上記増幅器5の次段に位置するアナログスイッチ13
を開くことで圧力信号sio。
を抑制し、かつその旨を表示器12上に示すことが出来
る。− この構成によれば上記実施例の作用に加えて、−タ10
による加熱制御中の熱的不平衡時の誤った測定値を捨て
ることが出来る。
次に本発明の第3の実施例を第2図及び爾3図と共通部
分には同一符号を付した第4図を参照して説明する。即
ち、2つの増幅器3及び6の出力を比較器8は入力し1
、それらの差が一定設定値VT以内であれば、半導体圧
力1−ランスデューサ1は、周囲と熱平衡にあると見做
し、アナログ・スイッチ13を閉じ、増幅器5の出力圧
力信号を外部に転送する。逆、に上記差が上記一定設定
値VTを越える場合には、アナログ・スイッチ13を開
き、増幅器5の出力を遮断する。また表示器1oは、比
較器8の出力を所定のフォーマツ1〜に変換して表示す
る。
以上述べたように、第3の実施例によれば、周囲と熱平
衡状態でない時の半導体圧力ドランスデューサが出力す
る真の値でない圧力信号の出力を抑制し、その旨を表示
することが可能となる。
本発明は上記実施例に限定されたものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
[発明の効果] 上記の如く偶成された本発明によれば以下の如くの効果
を秦することができる。即ち、半導体圧力ドランスデュ
ーサの内部と外部との熱平衡を維持することが出来るの
で、正確な圧力値の測定が可能となる。また、熱平衡に
あるか否かを操作者が把握でき、かつ圧力値も抑制され
るので装置全体の操作性、信頼性が向上する。更に、半
導体圧力ドランスデューサが周囲と熱平衡にある時のみ
圧力値を出力し熱平衡にない場合には、出力しないこと
により、正しい圧力値のみを出力することが可能となり
信頼性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体圧力1〜ランスデユーサの零点の温度ド
リフトを温度を独立変数とする時の特性図、第2図は本
発明による圧力測定装置の一実施例を示すブロック図、
第3図及び第4図は夫々本発明の他の実施例を示すブロ
ック図である。 1・・・半導体圧力ドランスデューサ、2・・・定電圧
回路、3,5.6・・・増幅器、4,7・・・バイアス
回路、8,11・・・比較器、9・・・PFM回路、1
o・・・ヒータ、12・・・表示器、13・・・アナロ
グスイッチ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)感圧抵抗ブリッジから構成され圧力を感応して電
    気信号として取出す半導体圧力トランスデ゛コーサを用
    いた圧力測定装置において、上記半導体圧力1−ランス
    デューサの内部温度を検出する第1の感)合手段を上記
    半導体圧力i−ランスデューサの′内部に設け、上記半
    導体圧力ドランスデューサの外部近傍に配置された第2
    の@温手段と、上記第1及び第2の感温手段の出力値を
    比較する比較手段と、この比較手段の出力に基づいて上
    記半導体圧力ドランスデューサの温度を制御する温度制
    御手段とを具備してなることを特徴とする圧力測定装置
  2. (2) 感圧抵抗ブリッジから構成され圧力を感応して
    電気信号として取出す半導体圧力トランスデユーサを用
    いた圧力測定装置において、上記半導体圧力1−ランス
    デューサの内部温度を検出する第1の感温手段を上記半
    導体圧力ドランスデューサの内部に設け、上記半導体圧
    力ドランスデューサの外部近傍に配置された第2の感温
    手段と、上記第1及び第2の感温手段の出力値を比較す
    る比較手段と、この比較手段の出力に基づいて上記半導
    体圧力ドランスデューサの温度を制御する温度制御手段
    と、上記第1及び第2の感温手段の出力値の差が一定値
    以上のとき上記感圧抵抗ブリッジからの圧力信号を抑制
    する信号抑制手段と、この信号抑制手段により上記圧力
    信号が抑制されていることを表示する表示手段とを具備
    してなることを特徴とする圧力測定装置。
  3. (3) 感圧抵抗ブリッジから構成され圧力を感応して
    電気信号として取出す半導体圧力1〜ランスデユーサを
    用いた圧力測定装置において、上記半導体圧力ドランス
    デューサの内部湿度を検出する第1の感温手段を上記半
    導体圧力ドランスデューサの内部に設け、上記半導体圧
    力ドランスデューサの外部近傍に配置された第2の感温
    手段と、上記第1及び第2の感温手段の出力値を比較す
    る比較手段と、この比較手段の出力に基づいて上記感圧
    抵抗ブリッジからの圧力信号を抑制する信号抑制手段と
    、この信号抑制手段により上記圧力信号が抑制されてい
    ることを表示する表示手段とを具備してなることを特徴
    とする圧力測定装置。
JP11951784A 1984-06-11 1984-06-11 圧力測定装置 Pending JPS60263826A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009243888A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Yamatake Corp 圧力センサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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