JPS61175538A - Pressure detector - Google Patents
Pressure detectorInfo
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- JPS61175538A JPS61175538A JP60017199A JP1719985A JPS61175538A JP S61175538 A JPS61175538 A JP S61175538A JP 60017199 A JP60017199 A JP 60017199A JP 1719985 A JP1719985 A JP 1719985A JP S61175538 A JPS61175538 A JP S61175538A
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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
- G01L9/0005—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in capacitance
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、圧力検出器に関し、例えば自動車のブレーキ
オイル圧等の高圧の圧力検出に使用するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a pressure detector, and is used to detect high pressures such as brake oil pressure in automobiles, for example.
（従来の技術）
従来の圧力検出器としては、シリコン半導体のピエゾ抵
抗効果や金属歪ゲージを利用するものや、ブルドン管や
ベローズを利用した機械式のものがある。また、圧電素
子を使ったものが知られている。(Prior Art) Conventional pressure detectors include those that utilize the piezoresistance effect of silicon semiconductors or metal strain gauges, and mechanical ones that utilize Bourdon tubes or bellows. Also, devices using piezoelectric elements are known.
（本発明が解決しようとする問題点）
前記半導体式のものは複雑な製造工程を要し、金属歪ゲ
ージ式のものは高増幅度の増幅器を要するため応用分野
が限られ、機械式のものは電気信号に変換して使用する
上で精度が悪いという問題点がある。(Problems to be Solved by the Invention) The semiconductor type type requires a complicated manufacturing process, and the metal strain gauge type requires a high amplification amplifier, which limits its field of application. has the problem of poor accuracy when converted into an electrical signal for use.
また、圧電素子を使ったものは、動的な変化に対して検
出し易いが静的な変化を検出するのは難しいという問題
点がある。Furthermore, devices using piezoelectric elements have the problem that dynamic changes are easy to detect, but static changes are difficult to detect.
（問題点を解決するための手段）
本発明は、圧力が加わると誘電率が変化する電歪素子を
受圧素子として用いると共に同一の温度係数を有する温
度補償素子を圧力の加わらない位置に設け、前記受圧素
子を測定しようとする圧力媒体中に置き静水圧的に圧力
を加え出力を取り出す構成としたものである。(Means for Solving the Problems) The present invention uses an electrostrictive element whose dielectric constant changes when pressure is applied as a pressure receiving element, and provides a temperature compensating element having the same temperature coefficient at a position where no pressure is applied. The pressure receiving element is placed in a pressure medium to be measured, and pressure is applied hydrostatically to extract an output.
（作 用）
本発明になる圧力検出器においては、周囲温度変化に対
する出力の安定性が著しく向上し、広い温度範囲にわた
っての圧力検出器の使用が可能となり、圧力媒体中に受
圧素子が配置されているので、圧力変化に対して応答性
の良好な値が得られる。(Function) In the pressure detector according to the present invention, the stability of the output against changes in ambient temperature is significantly improved, the pressure detector can be used over a wide temperature range, and the pressure receiving element is arranged in the pressure medium. Therefore, values with good responsiveness to pressure changes can be obtained.
（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例について説明する。(Example) DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
第１図は本発明になる圧力検出器の第１実施例の構造を
示す縦断面図で、ｌは受圧素子（圧力検出素子）であり
、電歪効果を有する電歪素子からなっている。材質（組
成）は、Ｐ ｂ ＣＭｇ１ｙ＊ Ｎｂｚｚ：＋ ） Ｏ
ｓ Ｐ ｂＴ ｉ ０ｗｌ系、Ｐ ｂ （Ｍ ｇ ＋
／３Ｎｂｔ／３）Ｏ：ｌ ＰｂＴｉＯ３Ｂａ （Ｚｎ
＋ｚｉＮ ｂｚ／ｓ ） Ｏｓ系等のセラミックである
。１−１゜１−２は電極であり、受圧素子１の両面に取
り付けられている。材質は、／ｌ、Ａｇ等で、印刷、蒸
着等の手段で取り付けられている。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the structure of a first embodiment of the pressure detector according to the present invention, where l is a pressure receiving element (pressure detecting element), which is made of an electrostrictive element having an electrostrictive effect. The material (composition) is P b CMg1y* Nbzz: + ) O
s P bT i 0wl system, P b (M g +
/3Nbt/3)O:l PbTiO3Ba (Zn
+ziN bz/s ) Os-based ceramic. Reference numerals 1-1 and 1-2 denote electrodes, which are attached to both sides of the pressure receiving element 1. The material is /l, Ag, etc., and is attached by means of printing, vapor deposition, etc.
２は、温度補償素子であり、受圧素子ｌと同一の材料、
構成で同一の温度特性を有する。２−１゜２−２は電極
である。３は金属板で、コバール、Ｃｕ等よりなる、４
−１．４−２はり−ドビンであり、Ｎｉ等からなる。４
−３．４−４はリード線である。受圧素子１の上部電極
１−１は金属板３とリード線４−３を介して、リードビ
ン４−１と半田付は等により、電気的導通が保たれてい
る。2 is a temperature compensation element, made of the same material as the pressure receiving element 1;
The configuration has the same temperature characteristics. 2-1 and 2-2 are electrodes. 3 is a metal plate made of Kovar, Cu, etc.; 4
-1.4-2 The beam is made of Ni and the like. 4
-3.4-4 is a lead wire. Electrical continuity is maintained between the upper electrode 1-1 of the pressure-receiving element 1 and the metal plate 3 via the lead wire 4-3, and with the lead pin 4-1 by soldering.
５は上面および下面が開放された形状のケースであり、
ＳＵＳ、クロムモリブデン網、ジュラルミン等の構造用
金属材料よりなる。受圧素子１と温度補償素子２はケー
ス５をはさんで相対して接着材等で取り付けられ、受圧
素子１と温度補償素子２はケース５によって、リードビ
ン４−２で一方の電極が共通に取り出される。６は絶縁
シール材で、ガラス等の絶縁物からなり、リードビン４
−１とケース５の電気的絶縁を保ち、密封性の良いもの
である。なお、ケース５の上端部は開放され圧力導入部
７とされている。5 is a case with an open top and bottom surface,
Made of structural metal materials such as SUS, chromium molybdenum mesh, and duralumin. The pressure-receiving element 1 and the temperature-compensating element 2 are attached with an adhesive or the like to face each other with the case 5 in between, and one electrode of the pressure-receiving element 1 and the temperature-compensating element 2 is commonly taken out by the lead bin 4-2 through the case 5. It will be done. 6 is an insulating sealing material made of an insulating material such as glass;
-1 and case 5 are kept electrically insulated and have good sealing performance. Note that the upper end of the case 5 is opened and serves as a pressure introducing section 7.
第２図は、本発明になる圧力検出器の検出回路である。FIG. 2 shows a detection circuit of a pressure detector according to the present invention.
１０は発振器であり、１１はブリッジ回路である。ブリ
ッジ回路１１は、受圧素子１と温度補償素子２とコンデ
ンサ２ケからなっている。10 is an oscillator, and 11 is a bridge circuit. The bridge circuit 11 includes a pressure receiving element 1, a temperature compensating element 2, and two capacitors.
１２は、増幅部であり、増幅と差動増幅回路を構成して
いる。Reference numeral 12 denotes an amplification section, which constitutes an amplification and differential amplification circuit.
上記構成において、発振器１０の信号は、ブリッジ回路
１１に加えられ、受圧素子１と温度補償素子２にかかる
信号を、増幅部−１２で増幅と差動増幅し、出力信号を
発生する。In the above configuration, the signal from the oscillator 10 is applied to the bridge circuit 11, and the signals applied to the pressure receiving element 1 and the temperature compensation element 2 are amplified and differentially amplified by the amplifier section 12 to generate an output signal.
圧力媒体中に発生した圧力により、受圧素子１に静水圧
的な応力がかかる。この時、受圧素子ｌの静電容量Ｃ１
はΔＣだけ変化してＣＩ−ΔＣとなる。そして第２図図
示の検出回路によってΔＣに応じた電圧を発生する。な
お、ΔＣは圧力に比例する。Hydrostatic stress is applied to the pressure receiving element 1 due to the pressure generated in the pressure medium. At this time, the capacitance C1 of the pressure receiving element l
changes by ΔC to become CI−ΔC. Then, a voltage corresponding to ΔC is generated by the detection circuit shown in FIG. Note that ΔC is proportional to pressure.
第１０図は、圧力と出力電圧との関係を示す特性図であ
る。電歪素子の誘電率は温度特性を持っており、受圧素
子１の静電容量は温度によっても変化する。電歪素子の
静電容量特性は第８図に示す通りである。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between pressure and output voltage. The dielectric constant of the electrostrictive element has temperature characteristics, and the capacitance of the pressure receiving element 1 also changes depending on the temperature. The capacitance characteristics of the electrostrictive element are as shown in FIG.
第２図図示の検出回路において、温度補償素子２を用い
なかった場合の零点の温度特性は第９図の点線で示す通
りであり、温度補償素子２を用いた場合は第９図の実線
で示す通りで、本発明になる圧力検出器においては、周
囲温度変化に対する出力の安定性が著しく向上し、広い
温度範囲にわたっての圧力検出器の使用が可能となる。In the detection circuit shown in Figure 2, the temperature characteristics at the zero point when temperature compensation element 2 is not used are as shown by the dotted line in Figure 9, and when temperature compensation element 2 is used, the temperature characteristics at the zero point are as shown by the solid line in Figure 9. As shown, in the pressure sensor according to the present invention, the stability of the output against changes in ambient temperature is significantly improved, and the pressure sensor can be used over a wide temperature range.
また、本発明圧力検出器においては、圧力媒体中に受圧
素子が配置されているので、圧力媒体中の圧力変化に対
して応答性の良好な値が得られる。Further, in the pressure detector of the present invention, since the pressure receiving element is disposed in the pressure medium, a value with good responsiveness to pressure changes in the pressure medium can be obtained.
特に、第３図は本発明になる圧力検出器の第２実施例を
示す。３１は受圧素子、３２は温度補償素子で、受圧素
子３１と温度補償素子３２とは同一の形状、材質、構成
であり、形状としては、中心に穴のあいたドーナツ状の
ものであり、また、材質および構成は、前記の第１実施
例と同じである。３１−１．３１−２．３２−１．３２
−２は、電極である。３３は金属板であり、３４−１．
３４−２は、リードピンである。受圧素子３１の上部電
極３１−１は、金属板３３を介してリードピン３４−１
と半田付は等により、電気的導通が保たれている。３５
はケースである。ここで、受圧素子３１と温度補償素子
３２はケース３５をはさんで相対して接着剤等で取り付
けられ、それぞれの穴が一つの貫通穴を構成するように
なっており、その中をリードピン３４−１が通っている
。３６は絶縁シール材である。３７は、圧力シール用の
カバーで、Ａｌ２Ｏ，等からなり、受圧素子３１の上部
に取り付けられている。In particular, FIG. 3 shows a second embodiment of the pressure detector according to the invention. 31 is a pressure receiving element, 32 is a temperature compensating element, the pressure receiving element 31 and the temperature compensating element 32 have the same shape, material, and structure, and are donut-shaped with a hole in the center; The material and structure are the same as in the first embodiment. 31-1.31-2.32-1.32
-2 is an electrode. 33 is a metal plate; 34-1.
34-2 is a lead pin. The upper electrode 31-1 of the pressure receiving element 31 is connected to the lead pin 34-1 via the metal plate 33.
Electrical continuity is maintained by soldering. 35
is the case. Here, the pressure-receiving element 31 and the temperature-compensating element 32 are attached with adhesive or the like to face each other with the case 35 in between, and each hole constitutes one through hole, through which the lead pin 34 is inserted. -1 is passing. 36 is an insulating sealing material. Reference numeral 37 denotes a cover for pressure sealing, which is made of Al2O, etc., and is attached to the top of the pressure receiving element 31.
第４図は第３の実施例を示す。４１は受圧素子である。FIG. 4 shows a third embodiment. 41 is a pressure receiving element.
４２は、温度補償素子であり、ドーナツ状の形状をして
おり、受圧素子４１と同一材質で同じ温度特性を有する
。４１−１．４１−２．４２−１．４２−２は電極であ
り、４３は、金属板である。４４−１．４４−２．４４
−３は、リードピンである。４４−４．４４−５は、リ
ード線である。４７は、スペーサであり、Ａｌｌ Ｏ，
。Reference numeral 42 denotes a temperature compensation element, which has a donut shape, is made of the same material as the pressure receiving element 41, and has the same temperature characteristics. 41-1.41-2.42-1.42-2 is an electrode, and 43 is a metal plate. 44-1.44-2.44
-3 is a lead pin. 44-4 and 44-5 are lead wires. 47 is a spacer, All O,
.
マコール等の絶縁物からなり、ドーナツ状になっている
。スペーサ４７、ケース４５、温度補償素子４２は、中
心穴が一つの貫通穴を形成するよう取り付けられ、リー
ドピン４４−１がこの穴を通る。４６は絶縁シール材で
ある。It is made of insulating material such as Makor and has a donut shape. The spacer 47, the case 45, and the temperature compensation element 42 are attached so that the center hole forms one through hole, and the lead pin 44-1 passes through this hole. 46 is an insulating sealing material.
前記第１．第２．第３の実施例では圧力導入部を設けて
いるが、圧力容器に直接取り付けてもよい。第５図は、
その一実施例としてアキュムレータに取り付けたもので
、第６図は第５図図示の破線部を拡大したものである。Said 1st. Second. In the third embodiment, a pressure introduction part is provided, but it may be directly attached to the pressure vessel. Figure 5 shows
One example of this is that it is attached to an accumulator, and FIG. 6 is an enlarged view of the broken line portion shown in FIG. 5.
第５図において、５９は圧力容器で６０はオイルの導入
部、６１はピストン、６２はＮ２ガスを封じ込めるフタ
である。In FIG. 5, 59 is a pressure vessel, 60 is an oil inlet, 61 is a piston, and 62 is a lid for sealing in N2 gas.
第６図において、５８はガスケットで、その他のケース
５５以外の構成は第３図図示の第２実施例の構成と同じ
である。In FIG. 6, reference numeral 58 denotes a gasket, and the rest of the structure other than the case 55 is the same as the structure of the second embodiment shown in FIG.
また、第７図は第４実施例で、前記第４図図示の第３実
施例において、リードピン４４−３およびリード、％！
；！４４−５を廃した構成で、８１は電極Ａｇ、ＡＩ等
で、印刷等で取り付けられていて、ケース４５と電気的
導通が保たれている。８２はガラス等の絶縁物であり、
電極８１と電極７１−２との絶縁を保っている。その他
の構成は、第４図図示の第３実施例の構成と同じである
。Further, FIG. 7 shows a fourth embodiment, and in the third embodiment shown in FIG. 4, the lead pin 44-3 and the lead, %!
;! 44-5 is omitted, and 81 is an electrode Ag, AI, etc., attached by printing or the like, and electrical continuity with the case 45 is maintained. 82 is an insulating material such as glass;
Insulation between electrode 81 and electrode 71-2 is maintained. The rest of the structure is the same as that of the third embodiment shown in FIG.
（発明の効果）
本発明になる圧力検査においては、静水圧的に圧力を検
出する圧力変化に対する応答性が良く、受圧素子と温度
補償素子とを同一の温度係数を有する電歪素子で形成し
ているから、周囲温度の変化に対する出力の安定性が著
しく向上し、広い温度範囲にわたっての圧力検出器の使
用が可能であるり、簡単な構成のため安価で小型の量産
性を有する等の効果が大である。(Effects of the Invention) In the pressure test of the present invention, the pressure is detected hydrostatically and has good responsiveness to pressure changes, and the pressure receiving element and the temperature compensation element are formed of electrostrictive elements having the same temperature coefficient. Because of this, the stability of the output against changes in ambient temperature is significantly improved, the pressure sensor can be used over a wide temperature range, and the simple configuration allows for inexpensive and compact mass production. is large.
第１図は本発明になる圧力検査器の第１実施例の構成を
示す縦断面図、第２図は本発明になる圧力検出器の検出
回路、第３図、第４図、第７図はそれぞれ本発明になる
圧力検出器の第２．第３゜第４実施例を示す縦断面図、
第５図は本発明になる圧力検出器を圧力容器に直接取り
付けた状態の実施例を示す縦断面図、第６図は第５図図
示の破線部を拡大して示す図、第８図は電歪素子の静電
容量特性図、第９図は温度補償素子を使用しない場合と
使用した場合における出力一温度特性図、第１０図は圧
力と出力電圧との関係を示す特性図である。
１．３１．４１・・・受圧素子（圧力検出素子）、１−
１．１−２．３１−１．３１−２．４１−１゜４１−２
・・・電極、２．３２．４２・・・温度補償素子、２−
１．２−２．３２−１．３２−２．４２−１゜４２−２
・・・電極、３，３３．４３・・・金属板、５゜３５．
４５・・・ケース、６，３６．４６・・・絶縁シール材
、４１．４２・・・リードピン、４３．４４・・・リー
ド線、３７・・・圧力シール用カバー、４７・・・スぺ
−サ、８１．７１−２・・・電極、８２・・・絶縁物、
１０・・・発振器、１１・・・ブリツツジ回路、１２・
・・増幅部、５９・・・圧力容器、６０・・・オイル導
入部、６１・・・ピストン、５８・・・ガスケット。
代理人弁理士 岡 部 隆
第１図
フ
第３図
第４図
第５図
ｂｌ 頃 Ｊ１
第６図
第７図
４４−１ ４４−ど
第９図
逼１ Ｔ（０Ｃ）
第１０図
圧力 Ｐ （Ｋｇ／ｃｍ”）FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a first embodiment of the pressure tester according to the present invention, FIG. 2 is a detection circuit of the pressure detector according to the present invention, FIGS. 3, 4, and 7. are respectively the second. of the pressure detector according to the present invention. 3rd degree: A longitudinal sectional view showing the fourth embodiment,
FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view showing an embodiment of the pressure sensor according to the present invention attached directly to a pressure vessel, FIG. 6 is an enlarged view of the broken line part shown in FIG. 5, and FIG. FIG. 9 is a capacitance characteristic diagram of the electrostrictive element. FIG. 9 is an output-temperature characteristic diagram in the case where a temperature compensation element is not used and when it is used. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between pressure and output voltage. 1.31.41...Pressure receiving element (pressure detecting element), 1-
1.1-2.31-1.31-2.41-1゜41-2
... Electrode, 2.32.42 ... Temperature compensation element, 2-
1.2-2.32-1.32-2.42-1゜42-2
...Electrode, 3,33.43...Metal plate, 5°35.
45...Case, 6,36.46...Insulating seal material, 41.42...Lead pin, 43.44...Lead wire, 37...Pressure seal cover, 47...Special -sa, 81.71-2...electrode, 82...insulator,
10... Oscillator, 11... Bridge circuit, 12.
...Amplifying section, 59...Pressure vessel, 60...Oil introduction section, 61...Piston, 58...Gasket. Attorney Takashi Okabe Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5 bl Around J1 Figure 6 Figure 7 44-1 44-Do Figure 9 1 T (0C) Figure 10 Pressure P ( Kg/cm”)
Claims (1)
ースの上面に電歪素子よりなる圧力検出素子を配設し、
前記ケースの下面に前記圧力検出素子と同一の温度係数
を有する電歪素子よりなる温度補償素子を配設し、前記
ケースを貫通しかつケースと絶縁されたリードピンを設
け、前記圧力検出素子の静電容量の変化により圧力を検
出するようにしたことを特徴とする圧力検出器。A pressure detection element made of an electrostrictive element is arranged on the top surface of a case made of a metal material with an open top and bottom surface,
A temperature compensating element made of an electrostrictive element having the same temperature coefficient as the pressure sensing element is disposed on the lower surface of the case, and a lead pin passing through the case and insulated from the case is provided to compensate for the static electricity of the pressure sensing element. A pressure detector characterized in that pressure is detected by changes in capacitance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60017199A JPS61175538A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Pressure detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60017199A JPS61175538A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Pressure detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175538A true JPS61175538A (en) | 1986-08-07 |
Family
ID=11937265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60017199A Pending JPS61175538A (en) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Pressure detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61175538A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195904A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-10 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Pressure sensor |
| JP2003075277A (en) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Omron Corp | Sheetlike pressure sensor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5712157Y2 (en) * | 1977-08-20 | 1982-03-10 | ||
| JPS5841355Y2 (en) * | 1978-07-31 | 1983-09-19 | 株式会社日本アルミ | metal stile door |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP60017199A patent/JPS61175538A/en active Pending
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