JPS6238650B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は流体圧力測定装置に関し、更に詳細
には、印加された流体圧力の関数として周波数が
変化する電気信号に流体圧力を直接変換するため
の振動ダイアフラム型の流体圧力測定装置に関す
る。

この種の振動ダイアフラム型の流体圧力測定装
置は米国特許第3456508号に記載されている。こ
の米国特許には航空機のデジタルエアデータおよ
び高度検出装置への応用が一般に不適当な圧力測
定装置の従来の構成についての記載も含まれてい
る。米国特許第3456508号は振動導線との接続を
必要としない簡単な平型のダイアフラムを使用す
ることによつてかかる従来技術の変換器の限定を
克服している。更に同米国特許による測定装置
は、流体圧力負荷の関数としてのダイアフラムの
機械的バネ率の変化に基因するダイアフラムの振
動周波数の変化によつて、流体の密度ではなく流
体圧力を直接測定する。最も重要なこととして、
上記米国特許による装置は、特にエアデータおよ
び高度検出装置において関心のある圧力範囲にわ
たつて、従来の装置よりも実質的に大きな出力周
波数変化を有する。

更に詳細に説明すると、上記米国特許による測
定装置は、周辺部が一様に拘束されていてその一
側と他側との間に流体差動圧力を受けている平型
ダイアフラムにより形成される壁体を有する圧力
室を具えている。ダイアフラムは一側に作用する
可変流体圧によつてその平たんな状態即ちひずみ
のない状態から変形を受けるにつれて非線形態で
剛くなる。即ちダイアフラムは印加された流体圧
力の最初のいくつかの増分に対して容易に変形す
るが、圧力が徐々に増大すると付加的な変形は
徐々に消失する。ダイアフラムは機械的なバネ−
質量系とみることができ、その有効質量およびバ
ネ剛さの関数である特性共振周波数において駆動
され得る。ダイアフラムが気体の圧力変化により
多くあるいは少なく変形するとその剛さが変化
し、その機械的共振周波数は印加圧力の真の関数
として変化する。従つて平型ダイアフラム系は圧
力のデジタル測定用途に必要な所望の圧力−周波
数変換特性を提供する。

上記米国特許による振動ダイアフラム型の測定
装置は、振動ダイアフラム自身の構造的設計およ
び環境からの熱および振動の絶縁に関連する多く
の問題が解決されることから、気体圧力の正確で
信頼性の高い測定装置として広く受け入れられて
いる。圧力室の幾何学的形状は主に振動ダイアフ
ラムの設計および製造に固有の諸要因によつて定
められる。しかし測定装置の振動性のため、気体
室の内部または測定装置に連結された空気管中に
音波が発生し、その音波が測定装置により得られ
る流体圧力の測定精度に影響することが判明し
た。振動ダイアフラム型の測定装置は測定される
気体の圧力の範囲に依存する周波数範囲にわたつ
て本来作動するから、発生した音波の振幅および
周波数は可変的になる。従来の振動ダイアフラム
型の測定装置は、これらの音波およびその反射波
のため、選定された気体室の幾何学的形状のため
不安定且つ不正確になる。本発明は振動ダイアフ
ラム型の流体圧力測定装置の全体的挙動に対する
これらの望ましくない音響効果の認識を出発点と
して従来の装置を改良したものである。

本発明は流体室またはそれに連結された空気管
中に存在すべき妨害音波の効果を消失させるよう
にした改良された振動ダイアフラム型の流体圧力
測定装置に存する。本発明による測定装置は、上
述の米国特許の測定装置と同様に、包囲体を２室
に区画する薄い平型の振動ダイアフラムを具えて
いる。一方の室は第１の流体圧を受け、他方の室
は第２の流体圧を受ける。第２の流体圧は定常的
な基準圧力でも第２の可変流体圧でもよい。振動
ダイアフラムはその共振周波数が上述の第１およ
び第２の流体圧の相対値に従つて変化するように
適当に定めた厚さ、表面積および弾性を有する。
自己同調発振器としての振動ダイアフラムを共同
する回路は、所定の作動周波数範囲にわたつてほ
ぼダイアフラムの共振周波数でダイアフラムを駆
動し対応する出力信号を供給する装置を具えてい
る。本発明によれば一方の室にはそれを２つの空
所に区分する堅強な壁部材が設けてあり、一方の
空所は振動ダイアフラム自身に隣接して位置し、
他方の空所は可変圧力流体の入口に接続されてい
る。２つの空所は壁部材に形成した狭まつた通路
あるいはオリフイスにより互いに連通している。
２つの空所の相対容積およびオリフイスの大きさ
は、音波の共振を除く音響フイルタとしての作用
が発揮されてダイアフラムの通常の共振振動に音
波の共振が悪い影響を及ぼさないように選定され
る。ダイアフラムと堅強な壁体とはほぼ平行関係
に位置し、ダイアフラムの通常の最大作動周波数
での1/4波長よりも著しく小さな距離だけ隔置さ
れているため、振動ダイアフラムに対する気体の
圧縮性効果に見合うダイアフラムの最高作動周波
数から空所の音波共振が大幅に隔てられる。

第１図に示した流体圧力測定装置は、ほぼ円筒
形の壁部材２５の一端に一体に形成した平たんな
円形の弾性金属製のダイアフラム４を具えてい
る。ダイアフラム４は壁部材２５と一体の部分と
して形成することが望ましいが、例えば電子ビー
ム溶接により壁部材２５に周辺部を一様に溶接し
た別体の部材としてもよい。壁部材２５は環状の
上部フランジ部材２および下部フランジ部材５０
を有し、その間には環状空所１４が画定されてい
る。壁部材２５の円筒形壁面３の内側には、ほぼ
円形の基底部分５４を一体に形成した第２の中空
円筒部材１５が配設されている。中空円筒形部材
１５の軸線上に位置するように基底部分５４の内
面に一体に形成した丸形の突入部分６６は、ダイ
アフラム４の方向に延長し、以下に述べる本発明
の測定装置の他の主要部分の支持要素として用い
られる。

上述した本発明の測定装置の構成部材は一例と
して特別の一種類の金属材料製とすることが望ま
しい。材料の選定は主としてダイアフラム４の安
定弾性要求によつて左右される。ダイアフラム４
は最小の内部ヒステリシス特性をもたねばならな
いので、ダイアフラム４およびその関連要素は
Be−Cu系あるいはNi−スパンＣとして既知の市
販の合金のような材料製とする。作動温度範囲に
わたりヤング率の温度係数がほぼ零であるような
材料を使用することが望ましい。

上述した空胴形成要素である壁部材２５および
中空円筒部材１５は、下部フランジ５０と基底部
分５４と一体の第２の環状フランジ５２とを例え
ば電子ビーム溶接により溶接して環状溶着部５１
を形成することにより最終的に一体の部材とす
る。溶着部５１を実際に形成する前に中空円筒部
材１５に２個またはそれ以上の比較的大きな貫通
孔１６，７４を形成し、更に壁面３にはＯリング
１３を収容する環状溝を形成する。Ｏリング１３
は壁面３とそれに隣接する外側壁面１５との気密
封止部を形成する。貫通孔１６，７４と堅強な壁
部材である仕切壁１８のオリフイス２１とのた
め、仕切壁１８の両側には大きな長期圧力差は存
在しない。Ｏリング１３および壁面３，１５を形
成する構成要素を用いることにより、最終的に封
止部５１により合体される各部の組立てが容易に
行われる。

突入部分６６の軸孔中には、フエノール樹脂ま
たは他の常用される圧縮成形プラスチツク材料製
の絶縁性支持要素２４の延長部分６５が例えばエ
ポキシセメントにより固定されている。支持要素
２４は、その円筒部分６４の上方の逆円錐台形部
分２０により、仕切壁１８およびボビン７の支持
体として用いられる。ボビン７は仕切壁１８の上
方において駆動ピツクオフコイル８を支持してい
る。仕切壁１８は圧縮成形プラスチツク材料製で
あり、周辺部１７においてエポキシ系接着剤によ
り壁体１５に固定されている。仕切壁１８の中心
開口は支持要素２４の部分１２にエポキシ系接着
剤による封止部１９により固定されており、ボビ
ン７およびコイル８は部分１２の上方に支持され
ている。仕切壁１８はその両側の空胴を連絡する
較正された大きさのオリフイス２１を具えてい
る。

狭まつたオリフイスを形成する軸孔６８は、空
所系の軸線上において基底部５４を貫通して形成
されており、突入部分６６の半径方向孔６７を介
して流体圧力装定装置の内部と連通している。軸
孔６８は、その大きさを測定しようとしている可
変圧力の圧力源に、細長い鋼管６９を介して連結
されている。駆動ピツクオフコイル８に後述する
ように駆動電流を供給する装置が基底部分５４を
通つて設けられている。この目的のため普通のガ
ラス対金属封止部６１を通つて堅強な導体６０が
伸長している。基底部分５４の軸孔中に設けたエ
ポキシ系材料製の円筒部材６２は短絡防止のため
導線６３を安定化するために用いられる。導体７
０と封止部７１および円筒部材も同様に構成され
ている。導体２２，２３は第２図について後述す
るように導体６０，７０にそれぞれ接着されてお
り、ピツクオフコイル８を通つて電流が流れる。
そのためピツクオフコイル８への外部接続が導線
６３，７３によつて行われる。

基底部材５４の周辺部において基底部分５４と
カツプ形の外部ケーシング１との間に環状の電子
ビーム溶着部５３が形成されている。ケーシング
１は空所形成要素がNiシースパンＣ製の時は同
じ材料で、また空胴形成要素がBe−Cu系材料製
の時はCuで作られる。第１の空所Ａ（規準空
胴）は他の空所と連絡されていない隔室を形成
し、ケーシング１と基底部分５４と壁部材２５と
ダイアフラム４との間に形成されている。静圧を
測定する場合には空胴Ａは真空にされる。本発明
の流体圧力測定装置を差圧測定装置として使用す
る場合には、鋼管６９と同様の固定または可変圧
力の入力装置を例えばフランジ５２の直下におい
て空胴Ａと連通するように基底部分５４の周辺の
近くに設けることができる。他の３つの空銅Ｂ，
Ｃ，Ｄは後述するように第２の主要室を共同して
形成する。

静置した駆動ピツクオフコイル８は磁石組立体
９と共働し、カツプ形の磁極片１１の内部の環状
中空部分中に支持されている。その磁極片は突入
環状磁極片１０を包囲するようにそれと一体に形
成されている（第２図も参照）。従つて磁気組立
体９は環状磁極片１０から外方に逆極性の磁極片
１１の方向に伸長してアーマチユア位置が上下方
向に振動する際にコイル８の導体を切る強い半径
方向磁界を形成する。磁石組立体９はこの目的の
ためハブ６中に取付けてあり、一例として半田付
けによりハブ６に固定されている。ハブ６は振動
ダイアフラム４の中心部に固着されている。

コイル８の導線６３，７３に適当な周波数の正
弦波状の電気信号を供給すると（第２図参照）ダ
イアフラム４はその固有の機械的共振周波数で振
動する。測定装置の応答は鋼管６９からの圧力に
よつて定まるダイアフラム４の機械的共振周波数
に駆動周波数が等しくなつた時に共振ピークに到
達する。従つてピツクオフコイル８に関して磁石
組立体９が運動する際に生ずる逆起電力が駆動増
幅器８２の入力に接続されるようにピツクオフコ
イル８をフイードバツク回路として接続すること
ができる。この回路形態では閉ループの検出増幅
回路はほぼ測定装置の電気機械的な共振周波数で
振動し、その振動周波数はダイアフラム４を横切
る圧力の関数として変化する。コイル８の導線６
３，７３（コイル８の端子）は、基底部分５４の
封止部６１，７１を通る導体６０，７０を経てブ
リツジ回路８８，９５，９６の端子８５，９８に
接続されている。ブリツジ回路８８，９５，９６
の端子９８，９９の出力は、不平衡あるいはフイ
ードバツク起電力を増幅してそれを駆動信号とし
てブリツジ回路８８，９５，９６および導線８
０，８１を経てコイル８に供給するため、駆動増
幅器８２の入力に導線８３を介して接続されてい
る。そのため閉ループ回路はダイアフラム４の固
有の共振周波数で振動する自己共振性の電気機械
的発振器として作動する。増幅器８２の出力は導
線８４，１００を介して出力増幅器８７により増
幅され、圧力の所望の関数である周波数をもつ増
幅された信号が利用回路例えば計数表示部１０１
に供給される。ブリツジの第４辺を形成するコイ
ル８８は、ブリツジの正確な平衡を保つため、空
胴Ｃ中に配設し、コイル８と同一の熱環境に露呈
されるようにすることができる。ダイアフラム４
と共に運動し固定コイルと共同する氷久磁石組立
体を含むダイアフラム駆動および速度測定装置に
関連して以上に本発明を説明したが、当業者には
容易に理解されるように、共振ダイアフラムを駆
動してその運動を検出する別の可能な装置形態と
して、可動コイルおよび固定氷久磁石組立体、可
変容量検出静電駆動器、可動アーマチユア要素、
圧電変換器あるいはダイアフラムと直接共同する
固定コイルを使用することもできる。その場合ダ
イアフラムはNi−スパンＣ合金のような材料製
としてダイアフラムから磁石の質量が除かれるよ
うにする。

本発明に使用される周辺部で拘束された振動ダ
イアフラムの一般的な理論および作動原理は上述
の米国特許に適切に開示されており、これらは本
発明のダイアフラム４の挙動にもそのまま適用さ
れるものである。本発明により克服される問題の
理解には多少の理論的考察が更に必要である。上
記米国特許において絶対圧力を測定するにはダイ
アフラム４の第１の側は真空圧に露呈される。そ
のため真空の質に依存して、真空中の振動してい
るダイアフラム４の第１の側からの音響応答はほ
ぼ零になる。振動しているダイアフラム４の加与
側への気体の音響応答は気体の分子量および温度
と、本来ある所定周波数での音響共振器である関
連室の形状とに依存する。その共振周波数は室の
気体媒体中の音速あるいは温度を一定とすると気
体媒体の分子量に依存する。従つて気体の分子量
が変化すると気体室中の共振周波数が変化する。
この共振周波数が変化すると、振動しているダイ
アフラム４による音響応答が変化するため、ダイ
アフラム４は、同一の圧力および温度において異
なる気体媒体について測定装置を作動させると、
それぞれ異なる周波数で振動する。この現象は普
通に密度感度と呼ばれる。各種の気体中でダイア
フラム４を作動させる効果を減少させるために、
気体で満たされた室の共振周波数をダイアフラム
４の作動範囲よりも高くすることができる。振動
しているダイアフラム４の周波数から、気体で満
たされた室の共振を隔てるほど、その室の共振周
波数のわずかな変化がそれだけ少なくなる。本発
明によれば、上記室の共振周波数を増大させるた
め、反射面１８ａは、ダイアフラム４の表面４ａ
に近接して、そこから1/4波長より著しく小さな
距離を隔てて配設されている。ある気体中での音
速はその気体の温度にも依存するから、室（チヤ
ンバー）の共振周波数は本来温度の関数でもあ
る。しかし近接した反射面１８ａと表面４ａは音
響現象に関連した測定装置の温度感知性部分も減
少させる。その他にダイアフラム４自身に関連し
た温度感度があるが、反射面１８ａと表面４ａと
を近接させた場合の測定装置の温度感度の複雑さ
は上述の米国特許の温度感度よりも著しく少な
い。

気体で満たされた圧力空胴中に、気体自身が空
気バネとして働くことによつて生ずる第２の音響
現象がある。この空気バネの剛さは室中の気体圧
力および振動ダイアフラムの１振動周期ごとに排
除される容積に対する該室の容積の比に依存す
る。従つて反射面１８ａと表面４ａとの近接度に
も限界がある。室の大きさは、ダイアフラム４の
振動によつて排除される容積が室の容積に比べて
小さくなるように、また気体のバネ作用がダイア
フラム４の全体的な剛さの重要な部分にならない
ように十分な値とする必要がある。従つて室の最
適の幾何学的形状は圧力範囲および振動要素特性
の特別の組合わせに適合されるこれら２つの限度
条件の均衡に依存する。

振動ダイアフラム型の測定装置には関連した空
気管中のノイズに関連した別の問題がある。この
ノイズには測定装置の他の要素によつて生ずる音
波あるいは振動ダイアフラムにより生じ空気管中
の不連続部分例えば空気管中の小径部の結合によ
り測定装置に反射されてくる音波が含まれる。他
の妨害音波源として航空機の圧力系統に関連した
ものや航空機の胴体の圧力ポートの位置に関連し
たものがある。これらの音波は本発明による多重
型の室およびオリフイスによつて第１室に入り得
ない。従つて振動ダイアフラム型の流体圧力測定
装置の空圧に関連する２つの現象が存在する。こ
れらは測定装置の室中の表面からの音波の反射お
よび該室中の気体のバネの剛さである。これら２
つの現象は本発明によれば流体圧力測定装置の最
適作動を生ずるような適正な室の大きさおよび幾
何学的形状により制御される。

これら２つの効果は次の既知の波動方程式によ
り数学的に表わし得る。

C²▽^２φ＝δ^２φ／δｔ^２ ここにφは速度ポテンシヤル、▽は通常の演算
子、ｔは時間、Ｃは式 により表わされる音速であり、Ｃの式中Ｋは比熱
比、Ｒは一般的な気体定数、ｍは気体の分子量、
Ｔは絶対圧力（単位は相互に適合したものとす
る）である。波動方程式は圧縮可能な粘度零の気
体について連続性方程式および運動量方程式を組
合わせることにより展開される。円筒形の軸対称
中空共振器についての波動方程式は δ^２φ／δｒ^２＋１／ｒδφ／δｒ＋δ^２φ／δ
Ｚ^２＝１／Ｃ^２δ^２φ／δｔ^２ ここにｒは共振器の半径、Ｚは共振器の軸方向
長さである。上式を解くには通常の変数分離法を
使用し得る。振動ダイアフラムの数学モデルの分
析に使用するため運動エネルギーと位置エネルギ
ーの変化を波動方程式の解から計算する。これら
のエネルギー変化はダイアフラムの振動周波数を
定めるためダイアフラムの計算されたエネルギー
と組合わせて使用される。数学モデルの解は振動
系の最小エネルギー条件である。

この数字モデルは２つの基本的妨害現象即ち音
波の反射と空気バネの剛さを説明するものであ
る。音波は気体媒体中を移動する交互の高圧領域
および低圧領域である。音波はダイアフラム４の
振動により発生する。この音波は空胴Ｂを通り反
射面１８ａに衝突してそれにより反射される。そ
のため音波は反射面１８ａによる反射後にダイア
フラム４の方に戻ることになる。音波はダイアフ
ラム４の表面４ａに到達した時はダイアフラム４
の振動と位相が合つていることも合つていないこ
ともあり、新しい波動が生じうる。位相が合つて
いる波動即ち共振波はダイアフラム４にエネルギ
ーを付加しその振動を強める傾向を示す。位相が
合つてない波動即ち非共振波はダイアフラム４か
らエネルギーを除去してその振動に反抗する傾向
を示す。音波は気体の温度および分子量に依存す
る気体媒体中での音速で通過する。そのため一定
温度での所定の気体についてある音波が表面４ａ
から反射面１８ａに達した後再び表面４ａに戻る
のに必要な時間はその走行距離に依存する。従つ
て少くとも温度が一定の状態では反射波がダイア
フラム４の振動を強めるか弱めるかは表面４ａと
反射面１８ａとの距離によることになる。

気体媒体はダイアフラム４に付着した空気バネ
としても作用する。ダイアフラム４は振動すると
室中の気体に作用する。気体媒体の剛さはその室
の全容積に対するダイアフラム４の振動によるデ
ルタ容積の比によつて定められる。この比が大に
なると空気バネの剛さは増大する。室の容積が減
少すると気体の剛さはダイアフラム４の全剛さの
重要な部分となる。この現象は音波の波長に比べ
てダイアフラム４に著しく近接している反射面１
８ａからの音波の反射と考えてよい。即ち１波長
の長さの領域が全室を満たしている。

従つて室の最適形状は上述の音響現象に対する
妥協から成るといえる。最適の妥協は作動圧力範
囲および振動するダイアフラムの特性に依存す
る。音響現象の制御により改善されるべき領域は (イ) 絶対圧力測定装置の分子量感度。

(ロ) 絶対圧力測定装置の温度感度。

(ハ) 関連する妨害音波を除くための測定測置への
空圧入力の波。

である。この内(イ)、(ロ)には音波反射および空気バ
ネの剛さの平衡に基づいて室の最適の幾何学的形
状を定めることが含まれる。(ハ)にはダイアフラム
４に近接した室に入る音波の周波数を制御するた
めにオリフイスにより隔てられた直列および並列
の室を用いることが含まれる。

空胴Ｂは分子量あるいは密度感知性を減少させ
るため従来の装置に比べて有効に小さくしなけれ
ばならない。閉止された円形の円筒形共振器はそ
の長さ（反射面間の距離）が半波長に等しい場合
は補強定常波をもち、長さが1/4波長に特しい場
合干渉波をもつ。入口ポートとして小さなオリフ
イス２１を有する空胴Ｂは、オリフイス２１の開
口面積に関連したわずかな２次効果と共に、１つ
の閉止管の外観を有する。空胴Ｂのような閉止さ
れた共振器の共振周波数は明らかにその長さに関
係している。しかしその共振は気体の温度および
分子量に依存する。室の共振周波数は気体圧力と
は無関係である。気体の温度および分子量は気体
について音波の速度を定める。音波の速度が増す
と室の共振周波数が変化する。更にどの周波数の
波もダイアフラム４から反射面１８ａ上で反射し
てダイアフラム４に戻るまでに異なる走行時間を
要する。即ち気体の音速が変化するとダイアフラ
ム４は音波により異なる影響を受ける。異なる気
体が媒体として用いられると、分子量は変量とな
り、そのため測定装置は各種の気体のある与えら
れた圧力および温度について多少異なつた周波数
で作動する。これは分子量感度あるいは密度感度
である。

反射面１８ａとダイアフラム４の表面４ａとの
間の音波の走行距離は分子量感度を減少させるた
め非常に短くする。それにより音波の速度の変化
は小さくなり、ダイアフラム４の応答への効果は
最小になる。音波の走行距離の短縮は室の共振周
波数を増大させ、その共振周波数がダイアフラム
４の作動周波数よりも常に著しく大きくなること
として考えることができる。音速を変化させる２
つのパラメータは分子量と温度であるから、音速
の変化の効果の減少は、分子量および温度の変化
に対する測定装置の感度を減少させる。ダイアフ
ラム４の金属は固有の小さな温度感度をもつた
め、上述した室の幾何学的形状の変化は音響効果
に関連した温度感度のみを減少させることに注意
すべきである。実際には全温度感度の大きさは若
干増大するが、圧力と温度との複式関数であるこ
とから実質的に圧力のみの関数であることに単純
化される。

空気バネ効果は表面４ａと反射面１８ａとの近
接度を制限する。ダイアフラム４の振動により排
除される容積に比べて室の容積が小さ過ぎると気
体の剛さが全ダイアフラム剛さの重要な部分とな
る。ダイアフラム４が振動すると気体はオリフイ
ス２１を経て空胴Ｂに出入する。室容積が小さく
なるとダイアフラム４が圧縮して気体をポンプ送
りするのに一層多くのエネルギーが必要になる。
この気体の剛さはダイアフラム４に接合したバネ
として考えることができ、排除容積に対する室容
積の比が小さくなるとバネの剛さが増大する。バ
ネが剛くなるとダイアフラム４を移動させるのに
一層多くのエネルギーが必要になる。従つて絶対
圧力の測定装置の分子量感度を減少させるには測
定装置の室の反射面１８ａはダイアフラム４の表
面４ａにできるだけ近接させると共に、空胴Ｂに
妥当な容積が保持されるようにする必要がある。
これらの効果の正確な平衡、従つて所要の室の幾
何学的形状は、測定される圧力範囲および使用さ
れるダイアフラム４の特性に任意に依存する。

最後の問題は音波の波である。空気管中の干
渉音波は測定装置を不安定且つ不正確にする。こ
の音波の発生源は２つあり、その１つは測定装置
全体の他の部分、測定装置外部および測定装置中
で発生し空気系統中の狭い部分のような不連続部
分から反射される音波である。この問題の制御を
容易にするため音響波器が測定装置の室中に組
込まれている。これらの音波を波して測定装置
を外部からの干渉からしや断するためにオリフイ
スと室容積の組合わせを使用し得る。

本発明による測定装置は第１図の空胴Ａ，Ｂを
隔てる自己振動性のダイアフラムを具えた構成を
有し、空胴Ｂ，Ｃ，Ｄは単一の共振室を実効的に
形成する。後者の室の形状および容積は次の２つ
の望ましくない効果即ち (イ) 後者の室中の表面からの音響ノイズ反射およ
び測定装置中で発生し空気管（鋼管）６９を経
て測定装置中に反射されてくる同種のノイズ、
および (ロ) 空胴Ａ，Ｂ，Ｃ中の気体の剛さを最小にする
ように選定される。

選定された装置形態は、望ましくない音響共振
とダイアフラム４の作動周波数範囲とを広汎に隔
てるものであり、ダイアフラム４の通常の最大作
動周波数での1/4波長より著しく短かい距離だけ
ダイアフラム４から隔てられた表面１８ａをもつ
仕切壁１８を有し、それにより音響共振効果に対
する測定装置の感度が最小になる。仕切壁１８の
オリフイス２１は空胴Ｂ，Ｃの間に狭められた連
通が生ずるように位置されている。空胴Ｂ，Ｃと
オリフイス２１，６８との組合わせは真の圧力情
報信号である所望の低周波信号を通過させて全て
の高周波圧力ノイズ成分を去する低域音響フイ
ルタを形成する。

このように本発明においては従来技術による流
体圧力測定装置に存在する望ましくない密度およ
び音響ノイズ効果を補償するために共通の内部部
材要素が用いられる。本発明はデジタル制御ある
いは計装装置に使用するに適した出力信号を生ず
る絶対圧力変換器として有用であるだけでなく、
２つの可変入力圧力に関する差動圧力値の測定に
も容易に適合できる。後者の用途においてはケー
シング（包囲体）１を除去すると第１図のダイア
フラム４の平面を中心とする実質的に鏡像配置の
構造になり、ダイアフラム４は第４図のものと同
様の下部構造および環状フランジ２に固着された
ダイアフラム４の上方の上部鏡像構造において共
通に使用される。

第１図に示した実際の装置は室容積が小さいの
で著しく小型である。一例として室Ａの容積は約
0.084立方インチ（約0.5cm³）、ダイアフラム４の
下方の気体で満たされた有効空胴は約0.271立方
インチ（約1.6cm³）であつた。オリフイス２１の
直径は約0.029インチ（約0.73cm）、オリフイス２
１のところでの仕切壁２１の厚さは約0.05インチ
（約0.13cm）、オリフイス６８の内径は約0.125イ
ンチ（約0.32cm）であつた。この測定装置の寸法
は非常に小さいので、ダイアフラム４と円筒壁部
分２，１４，５０および別体の基底部５４と壁部
１５とを機械加工して室系統を形成することの利
点は明白である。測定装置の内部要素を支持する
仕切壁１８およびコイルを突入部６６に固着して
第１の小組立体を形成し、磁石１０，１１をダイ
アフラム４に固着して第２の小組立体を形成す
る。２つの小組立体をＯリング１３によつて封止
部５１の形成前に接合する、環状の封止部５１が
できるだけ薄型ダイアフラム４から形成される構
成はダイアフラム４の非対称ひずみを含む熱ひず
みなしに室系統を組立てることを可能にする。第
１，２図に用いた寸法および比は本発明の図示に
好都合なように選んだもので、本発明は本明細書
および図面に示した特別の寸法および比には限定
されない。

第３図は水銀柱１インチ（約2.54cm）、30イン
チ（約76.2cm）、90インチ（約228.6cm）での本発
明装置の利得特性および位相角特性、特に破線１
０４，１０５での関心ある利得特性および位相特
性の曲線を示したものである。低周波数の真の圧
力データ信号は本発明により実質的に影響されな
いが、破線１０４の少し上方にある周波数の信号
はオリフイス−室系統の波作用により著しく減
衰を受ける。

本発明は以上に説明し図示した特定の実施例だ
けでなく、当業者にとつて白明な各種の変形およ
び技術的均等物も当然本発明の範囲に包含される
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体圧力測定装置の縦断
面図、第２図は第１図の装置の一部およびそれに
関連した測定回路を示す説明図、第３図は本発明
の作用を説明するための線図である。 図において４は振動壁体（ダイアフラム）、１
８は壁体（仕切壁）、２１はオリフイス、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは空胴、７〜１１（ボビン、ピツクオ
フコイル、磁石組立体、環状磁極片、磁極片）は
駆動装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１室と第２室との間に配設した共通の振動
   壁体を具え、少くとも該第１室は該振動壁体を横
   切つて作用する差動圧力を供与するため流体圧力
   源に連結されるようになつており、前記振動壁体
   はそれに作用する差動圧力の変化に従つて変化す
   る共振周波数を有し、更に前記振動壁体の振動に
   応答して所定の作動周波数範囲にわたつて前記振
   動壁体を駆動しそれに対応する出力信号を供与す
   る駆動装置を具えたものにおいて、 (イ) 前記振動壁体により部分的に区画された第１
   の空胴および上記流体圧力源に連結されるよう
   にした第２の空胴に該第１室を区画するため該
   第１室中に固着されている堅強な壁部材と、 (ロ) 前記壁部材を介して該第１の空胴および第２
   の空胴を相互に連絡する狭まつたオリフイスと
   を有し、所定周波数以下の圧力変化周波数は前
   記第１の空胴に結合されて前記振動壁体上に作
   用し、前記所定周波数以上の圧力変化ノイズ周
   波数は前記第１および第２の空胴およびオリフ
   イスにより前記振動壁体上の作用し得ないよう
   にしなつたことを特徴とする流体圧力測定装
   置。 ２ 前記振動壁体は休止状態では大体平たんなダ
   イヤフラムの形状を有し、前記壁部材は休止状態
   では前記振動壁体とほぼ平行に位置され且つ前記
   振動壁体の通常の最高作動周波数の1/4波長より
   も実質的に小さな或る有限距離だけ前記振動壁体
   から隔置されている特許請求の範囲第１項記載の
   流体圧力測定装置。 ３ 前記振動壁体の正および負の最大変位の間に
   排除される気体の容積に対する該振動壁体と堅強
   な壁部材との間の容積の比を流体圧縮抵抗が該振
   動壁体の振幅に影響することがないように選定し
   た特許請求の範囲第２項記載の流体圧力測定装
   置。 ４ 前記所定圧力範囲の最高圧力に関連した圧力
   周波数以上の圧力周波数によつて前記ダイアフラ
   ム状の振動壁体が影響されないように前記空胴の
   容積および前記オリフイスの大きさを定めた特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の流体圧力測
   定装置。