JPS61126442A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS61126442A JPS61126442A JP24893584A JP24893584A JPS61126442A JP S61126442 A JPS61126442 A JP S61126442A JP 24893584 A JP24893584 A JP 24893584A JP 24893584 A JP24893584 A JP 24893584A JP S61126442 A JPS61126442 A JP S61126442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- airtight chamber
- cylinder
- pressure sensor
- bounder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、外部圧力、例えば気体圧力、液体圧力、荷
重などを測定するための検出装置に関するものである。
重などを測定するための検出装置に関するものである。
従来、一般的に使用されている圧力センサとしては、水
銀など液柱を使用したもの、ダイヤフラムを使用したも
の、ブルドン管を使用したもの、ベローズを使用したも
のなどがある。なお荷重センサには天秤あるいはばねの
応力を利用したものが使われている。さらに最近は、圧
力測定の高精度化のために水晶振動子を用いた各種圧力
センサ、例えは水晶ブルドン管、水晶振動子の荷重効果
を利用した圧力センサなどが開発段階にあり文献（セン
サ技術１９８３年９月号 ３３ページ〜）に記述されて
いる。なお水晶振動子を用いた圧力検出装置として特開
昭５０−２９８６に、音叉型水晶振動子を用いた真空セ
ンサとして特開昭５１−７２５８０号公報に開示されて
いる。
銀など液柱を使用したもの、ダイヤフラムを使用したも
の、ブルドン管を使用したもの、ベローズを使用したも
のなどがある。なお荷重センサには天秤あるいはばねの
応力を利用したものが使われている。さらに最近は、圧
力測定の高精度化のために水晶振動子を用いた各種圧力
センサ、例えは水晶ブルドン管、水晶振動子の荷重効果
を利用した圧力センサなどが開発段階にあり文献（セン
サ技術１９８３年９月号 ３３ページ〜）に記述されて
いる。なお水晶振動子を用いた圧力検出装置として特開
昭５０−２９８６に、音叉型水晶振動子を用いた真空セ
ンサとして特開昭５１−７２５８０号公報に開示されて
いる。
しかし従来の圧力センサは、機械的変位を利用したもの
が多いため直接電気的出力を得ることができないこと、
さらに精度が悪いこと、なお高精度であれば高価である
こと、水晶振動子使用のものであっても直接測定型であ
るため機械的強度が弱く、こわれやすいなどの欠点があ
る。そして上記に述べたように多種多様の圧力センサが
あるが用途に応じた専用のものが多く汎用性のある圧力
センサではない。さらに、小型化が難かしい。
が多いため直接電気的出力を得ることができないこと、
さらに精度が悪いこと、なお高精度であれば高価である
こと、水晶振動子使用のものであっても直接測定型であ
るため機械的強度が弱く、こわれやすいなどの欠点があ
る。そして上記に述べたように多種多様の圧力センサが
あるが用途に応じた専用のものが多く汎用性のある圧力
センサではない。さらに、小型化が難かしい。
そこでこの発明は従来のこのような欠点を解決するため
になされたものであり、精度が良く直接電気的出力が得
られ安価であり機械的強度に強く小型で汎用性のある圧
力センサを提供することを目的としている。
になされたものであり、精度が良く直接電気的出力が得
られ安価であり機械的強度に強く小型で汎用性のある圧
力センサを提供することを目的としている。
上記問題点を解決するためにこの発明は、圧力感度が良
く圧力に依存した共振周波数の変動として直接電気出力
を得ることができる圧電振動子を使用すること、なお安
価で小型化が容易な音叉型水晶振動子を使用すること、
さらに機械的強度を保つために振動子が直接外部圧力に
振れないように密封容器内に封入されておりなお封入気
体がダンパーの役割をはたしていること、さらに外部圧
力がどのようなものであっても気密容器をシリンダとす
ることにより躍動可能な躍動子を通して気体圧力変化に
転換可能なため汎用性のある圧力センサとすることがで
きる。
く圧力に依存した共振周波数の変動として直接電気出力
を得ることができる圧電振動子を使用すること、なお安
価で小型化が容易な音叉型水晶振動子を使用すること、
さらに機械的強度を保つために振動子が直接外部圧力に
振れないように密封容器内に封入されておりなお封入気
体がダンパーの役割をはたしていること、さらに外部圧
力がどのようなものであっても気密容器をシリンダとす
ることにより躍動可能な躍動子を通して気体圧力変化に
転換可能なため汎用性のある圧力センサとすることがで
きる。
上記のように構成することにより、液体あるいは気体あ
るいは荷重などの圧力は躍動子を通して気密容器の体積
を変化させそれに伴なう気体圧力変化に転換されこれを
感圧振動子の共振周波数の変化として出力することによ
り外部圧力の測定をすることができるのである。
るいは荷重などの圧力は躍動子を通して気密容器の体積
を変化させそれに伴なう気体圧力変化に転換されこれを
感圧振動子の共振周波数の変化として出力することによ
り外部圧力の測定をすることができるのである。
以下にこの発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図はこの発明のシリンダ型圧力センサの断面図であ
る。１はシリンダであり内面は摩擦係数を極めて小さく
するために十分みがきをかけだものである。２は円筒形
状の躍動子であり同様にシリンダ１との接触面は十分み
がかれている。なお躍動子２とシリンダ１の間の摩擦抵
抗を極めて小さくするためと気密性を保持するためにシ
リンダ１の内面に粘度の小さいオイルが塗布されている
。３は水晶振動子でありシリンダで構成されている気密
容器内にハーメ端子芯を通して収納されている。リード
端子４とリード端子５は外部発振回路および外部カウン
タへの接続端子である。７はシリンダ１と躍動子２から
なる気密室であり一定圧の気体が封入されている。この
実施例では封入気体・は乾燥された空気とした。
る。１はシリンダであり内面は摩擦係数を極めて小さく
するために十分みがきをかけだものである。２は円筒形
状の躍動子であり同様にシリンダ１との接触面は十分み
がかれている。なお躍動子２とシリンダ１の間の摩擦抵
抗を極めて小さくするためと気密性を保持するためにシ
リンダ１の内面に粘度の小さいオイルが塗布されている
。３は水晶振動子でありシリンダで構成されている気密
容器内にハーメ端子芯を通して収納されている。リード
端子４とリード端子５は外部発振回路および外部カウン
タへの接続端子である。７はシリンダ１と躍動子２から
なる気密室であり一定圧の気体が封入されている。この
実施例では封入気体・は乾燥された空気とした。
次に第２図について説明する。第２図は共振周波数３２
ＫＨ２の屈曲モード音叉型水晶振動子の感圧特性である
。この実施例では空気の気体圧力を変えたときの振動子
の共振周波数の変化率を示したものであり、圧力の増加
につれて共振周波数は減少し、その変化率は増加する。
ＫＨ２の屈曲モード音叉型水晶振動子の感圧特性である
。この実施例では空気の気体圧力を変えたときの振動子
の共振周波数の変化率を示したものであり、圧力の増加
につれて共振周波数は減少し、その変化率は増加する。
なお１０気圧程度までは測定可能であるがそれ以上はク
リスタルインピーダンスの増加により測定が困難となる
。注目すべきは、０気圧から５気圧程度まではほとんど
直線で近似できることであり、その変化率Δｆ／、ＣＩ
は共振周波数、Δｆは周波数の変化分〕は２００ ＰＰ
Ｍと大きな圧力感度を有していることが判明したことで
ある。従ってこの発明の第１図の圧力センサの振動子と
しては共振周波数５２ＫＨ２の屈曲モード音叉型水晶振
動子を使用している。
リスタルインピーダンスの増加により測定が困難となる
。注目すべきは、０気圧から５気圧程度まではほとんど
直線で近似できることであり、その変化率Δｆ／、ＣＩ
は共振周波数、Δｆは周波数の変化分〕は２００ ＰＰ
Ｍと大きな圧力感度を有していることが判明したことで
ある。従ってこの発明の第１図の圧力センサの振動子と
しては共振周波数５２ＫＨ２の屈曲モード音叉型水晶振
動子を使用している。
次に第１図の圧力センサの作用を説明する。通常気密室
７の圧力は外部圧力である大気圧すなわち１気圧で保持
されてバランスが保たれている。
７の圧力は外部圧力である大気圧すなわち１気圧で保持
されてバランスが保たれている。
ここで何等かの外部圧力が躍動子２に加わると躍動子２
はシリンダをすべり気密室７の体積を減少させ気密室７
の空気圧とバランスが保たれるまで移動する。この時、
発振回路で共振させられている振動子３の共振周波数は
気密室内の圧力に依存して変化する。その変化率から外
部圧力を測定することを可能にしている。
はシリンダをすべり気密室７の体積を減少させ気密室７
の空気圧とバランスが保たれるまで移動する。この時、
発振回路で共振させられている振動子３の共振周波数は
気密室内の圧力に依存して変化する。その変化率から外
部圧力を測定することを可能にしている。
この発明のこのような構造の圧力センサは外部圧力の種
類に依存するものではなく、水圧でもよく、ガス圧でも
よく、機械的な圧力測定にも適用可能であり極めて汎用
性に富んでいる。なお感圧素子（水晶振動子）は気密容
器内に保護されており外部から隔離されているため何等
機械的応力を受けるものではなく耐衝撃性にも優れてお
り極めて安定である。なお、この発明で使用した水晶振
動子は１ ｒｔｍ Ｘ ５論程度の小型のものであり圧
力センサとしては極めて小型になっている。
類に依存するものではなく、水圧でもよく、ガス圧でも
よく、機械的な圧力測定にも適用可能であり極めて汎用
性に富んでいる。なお感圧素子（水晶振動子）は気密容
器内に保護されており外部から隔離されているため何等
機械的応力を受けるものではなく耐衝撃性にも優れてお
り極めて安定である。なお、この発明で使用した水晶振
動子は１ ｒｔｍ Ｘ ５論程度の小型のものであり圧
力センサとしては極めて小型になっている。
次に、この発明を利用した圧力測定装置として電子秤の
実施例を第６図に示した。１１はこの発明の圧力センサ
であり、１２は感圧素子である水晶振動子を共振させる
ための発振回路であり、１３は共振周波数を計数するた
めのカウンタであり、１４は計数値を外部圧（荷重）に
換算するためのマイクロプロセッサであり、１５は演算
された荷重１６の値のデジモル液晶弄示ディスプレイで
ある。この応用例では測定範囲を０から１０しとした。
実施例を第６図に示した。１１はこの発明の圧力センサ
であり、１２は感圧素子である水晶振動子を共振させる
ための発振回路であり、１３は共振周波数を計数するた
めのカウンタであり、１４は計数値を外部圧（荷重）に
換算するためのマイクロプロセッサであり、１５は演算
された荷重１６の値のデジモル液晶弄示ディスプレイで
ある。この応用例では測定範囲を０から１０しとした。
なお測定精度をあげるために第２図の感圧特性の直線変
化領域０から５気圧までを利用すればよく第１図の躍動
子の外表面積を２６１とした。すなわち２ ｃｗｔにＩ
ＯＫ／が加圧されるとセンサ内気体圧力は５気圧となる
。このように圧力測定範囲の設定は躍動子外衣面積によ
り任意に変えることができるというこの発明の有利な％
徴もある。
化領域０から５気圧までを利用すればよく第１図の躍動
子の外表面積を２６１とした。すなわち２ ｃｗｔにＩ
ＯＫ／が加圧されるとセンサ内気体圧力は５気圧となる
。このように圧力測定範囲の設定は躍動子外衣面積によ
り任意に変えることができるというこの発明の有利な％
徴もある。
このように、この発明の圧カセンザを利用した装置はＭ
ｊ単な電子回路で浪費電流も少なく小型化が容易にでき
るという利点もある。
ｊ単な電子回路で浪費電流も少なく小型化が容易にでき
るという利点もある。
この発明は以上説明したように、被測定圧力を躍動子を
通して気密室の容積を変え封入された気体圧力を感圧素
子で測定するという圧力センサであるため、外部圧力の
種類依存性がなく汎用性に富んでおり、機械的強度も強
く、安価な水晶振動子を使用しているため価格も安く、
精度のよい圧力センサが得られる。そのためこの発明は
工業的価値が大きいことは明らかである。
通して気密室の容積を変え封入された気体圧力を感圧素
子で測定するという圧力センサであるため、外部圧力の
種類依存性がなく汎用性に富んでおり、機械的強度も強
く、安価な水晶振動子を使用しているため価格も安く、
精度のよい圧力センサが得られる。そのためこの発明は
工業的価値が大きいことは明らかである。
なお、この発明では気密容器としてシリンダ型を提供し
たが、形状に制限されるものではなく体積可変気密容器
であればよく、ベローズを利用したものでもよく用途に
よっては風船状のものでありてもかまわないことは明ら
かである。
たが、形状に制限されるものではなく体積可変気密容器
であればよく、ベローズを利用したものでもよく用途に
よっては風船状のものでありてもかまわないことは明ら
かである。
第１図はこの発明にかかる水晶振動子を用いたシリンダ
型圧力センサの縦断面図、第２図は音叉型水晶振動子の
圧力感度特性、第５図はこの発明の圧力センサを用いた
電子秤のブロック図である以 上
型圧力センサの縦断面図、第２図は音叉型水晶振動子の
圧力感度特性、第５図はこの発明の圧力センサを用いた
電子秤のブロック図である以 上
Claims (3)
- （１）一定圧力の気体を封入した気密容器と前記気密容
器の中に収納された気体圧力感応性のある圧電振動子か
らなり、前記気密容器の内容積が外部圧力に依存して可
変であることを特徴とする圧力センサ。 - （２）前記圧電振動子が音叉型水晶振動子であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。 - （３）前記気密容器の一端が外圧に接っしている内圧可
変用の躍動子を備えているシリンダで構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24893584A JPS61126442A (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24893584A JPS61126442A (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61126442A true JPS61126442A (ja) | 1986-06-13 |
Family
ID=17185600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24893584A Pending JPS61126442A (ja) | 1984-11-26 | 1984-11-26 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61126442A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366427A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 超音波利用温度／圧力センサ |
| JP2012510630A (ja) * | 2008-12-03 | 2012-05-10 | ローズマウント インコーポレイテッド | 水晶振動子を利用した圧力測定方法および装置 |
-
1984
- 1984-11-26 JP JP24893584A patent/JPS61126442A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6366427A (ja) * | 1986-09-09 | 1988-03-25 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 超音波利用温度／圧力センサ |
| JP2012510630A (ja) * | 2008-12-03 | 2012-05-10 | ローズマウント インコーポレイテッド | 水晶振動子を利用した圧力測定方法および装置 |
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