JPS63281033A - 圧力検出装置 - Google Patents
圧力検出装置Info
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- JPS63281033A JPS63281033A JP11738287A JP11738287A JPS63281033A JP S63281033 A JPS63281033 A JP S63281033A JP 11738287 A JP11738287 A JP 11738287A JP 11738287 A JP11738287 A JP 11738287A JP S63281033 A JPS63281033 A JP S63281033A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は圧電振動子を用いた気圧、水圧等の圧力検出装
置において検出した圧力に関する信号を処理し、検出圧
力の値を導出する手段の改良に関するものである。
置において検出した圧力に関する信号を処理し、検出圧
力の値を導出する手段の改良に関するものである。
（従来技術および問題点）
従来の技術として音叉型水晶振動子を圧力検知素子１１
として使用した圧力検出装置を例にとり図面とともに説
明する。第１図は圧電振動子を用いた圧力検出装置の回
路構成を示すブロック図である。
として使用した圧力検出装置を例にとり図面とともに説
明する。第１図は圧電振動子を用いた圧力検出装置の回
路構成を示すブロック図である。
第４・図は本従来例の演算を示すフローチャートである
０本従来例は以前より利用されてきた音叉型水晶振動子
の共振周波数が、気圧の変動に伴って直線的に変動する
事を利用したものである。圧力検出部ｌは容積変化する
ベローズ容器１２（第２図参照）に圧力検知素子１１を
収納し、規定圧力の気体を封入し気密されている。基準
信号源は安定気圧下に設置した第２の音叉型水晶振動子
を用い、上記圧力検知ｌ子１１．基準信号源をそれぞれ
第１発振回路、第２発振回路にて発振させる。そして基
準信号源の圧力に対して安定した周波数をもつ基準信号
によって、計数回路の基準時間間隔を設定し、圧力検知
素子１１からの圧力検出信号の周波数を、計数回路にて
基準時間間隔の間カウントし、この周波数カウント結果
を演算部に導入する。温度補償のための温度検出は感温
部の感温素子であるサーミスターで行う。この場合、温
度検出信号は温度に対応した抵抗値であり、感温部より
電圧に変換して出力される。この電圧をＡ／Ｄ変換器に
よりディジタル符号化し、演算部に導入する。そしてメ
モリより上記ディジタル符号に対応した補正用データを
演算部に読み込む。次いで演算部に導入された圧力検出
信号の周波数カウント結果が上記補正用データと共に演
算処理され、各種インターフェイスに出力され圧力表示
や、システム制御が行われる。
０本従来例は以前より利用されてきた音叉型水晶振動子
の共振周波数が、気圧の変動に伴って直線的に変動する
事を利用したものである。圧力検出部ｌは容積変化する
ベローズ容器１２（第２図参照）に圧力検知素子１１を
収納し、規定圧力の気体を封入し気密されている。基準
信号源は安定気圧下に設置した第２の音叉型水晶振動子
を用い、上記圧力検知ｌ子１１．基準信号源をそれぞれ
第１発振回路、第２発振回路にて発振させる。そして基
準信号源の圧力に対して安定した周波数をもつ基準信号
によって、計数回路の基準時間間隔を設定し、圧力検知
素子１１からの圧力検出信号の周波数を、計数回路にて
基準時間間隔の間カウントし、この周波数カウント結果
を演算部に導入する。温度補償のための温度検出は感温
部の感温素子であるサーミスターで行う。この場合、温
度検出信号は温度に対応した抵抗値であり、感温部より
電圧に変換して出力される。この電圧をＡ／Ｄ変換器に
よりディジタル符号化し、演算部に導入する。そしてメ
モリより上記ディジタル符号に対応した補正用データを
演算部に読み込む。次いで演算部に導入された圧力検出
信号の周波数カウント結果が上記補正用データと共に演
算処理され、各種インターフェイスに出力され圧力表示
や、システム制御が行われる。
次に演算処理の詳細を示す、第６図で示すように、周波
数圧力特性はどの温度に対しても略直線であり、圧力Ｐ
はＰ＝（Δｆ／ｆｏ−ｂ）／ａで表現できる。ここでａ
はこの直線の傾きすなわち周波数変化率Δｆ／ｆｏと圧
力Ｐとの比であり、温度の関数である。ｂは基準圧力下
での圧力検知素子１１の共振周波数ｆと、基準信号源の
共振周波数ｆ。
数圧力特性はどの温度に対しても略直線であり、圧力Ｐ
はＰ＝（Δｆ／ｆｏ−ｂ）／ａで表現できる。ここでａ
はこの直線の傾きすなわち周波数変化率Δｆ／ｆｏと圧
力Ｐとの比であり、温度の関数である。ｂは基準圧力下
での圧力検知素子１１の共振周波数ｆと、基準信号源の
共振周波数ｆ。
との差を補正する係数である。Δｆは基準信号源と圧力
検知素子１１の周波数差Δｆ＝ｆ−ｆｏである。
検知素子１１の周波数差Δｆ＝ｆ−ｆｏである。
ここで上記の係数ａ及びｂは、第５図に示す様に、補正
対象とする温度の全範囲をＮ個に等分し、圧力検出部１
に一定圧力を加えておいて、Ｎ個に等分された各々の補
正温度範囲の中心値ＴＩ＋ Ｔ２゜−・−・−・Ｔ、
にたいして常に同じ圧力値Ｐが得られる様に調整し、
その各々の調整された係数角。
対象とする温度の全範囲をＮ個に等分し、圧力検出部１
に一定圧力を加えておいて、Ｎ個に等分された各々の補
正温度範囲の中心値ＴＩ＋ Ｔ２゜−・−・−・Ｔ、
にたいして常に同じ圧力値Ｐが得られる様に調整し、
その各々の調整された係数角。
ａ２− ’−−−−−’−−ａＨ及びす、、 ｂ２．
−−−−−−−−−ｂＨを補正データとして上記補正温
度範囲に対応づけてＲＯＭ等のメモリに記憶させる。そ
して、検出した温度（実際には上記ディジタル符号）を
含む上記補正Ｎ−Ｔ 温度範囲（Ｔ± ２Ｎ”は１〜Ｎまでの任意の数値）に
対応した補正用データ、ａｘ、ｂｘ。
−−−−−−−−−ｂＨを補正データとして上記補正温
度範囲に対応づけてＲＯＭ等のメモリに記憶させる。そ
して、検出した温度（実際には上記ディジタル符号）を
含む上記補正Ｎ−Ｔ 温度範囲（Ｔ± ２Ｎ”は１〜Ｎまでの任意の数値）に
対応した補正用データ、ａｘ、ｂｘ。
を読み込む。
本従来例は以上の様な構成並びに演算手順を有していた
。しかし上記温度補正用データを決定する際、圧力検知
素子１１の周波数温度特性や封入ガス圧などが個々の製
品で微妙に異なる為、画一的な値では製造歩留りが低い
。従って個々の製品に対して各補正温度での補正データ
の値を各々測定し、決定する必要があり、生産性が極め
て悪い。
。しかし上記温度補正用データを決定する際、圧力検知
素子１１の周波数温度特性や封入ガス圧などが個々の製
品で微妙に異なる為、画一的な値では製造歩留りが低い
。従って個々の製品に対して各補正温度での補正データ
の値を各々測定し、決定する必要があり、生産性が極め
て悪い。
経年変化等による精度劣化を校正する場合も、上述と同
様のことを行う必要がある為、長時間を要する等の欠点
があった。
様のことを行う必要がある為、長時間を要する等の欠点
があった。
（発明の目的）
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、温度に依存
する周波数圧力特性を補正する手段を持ち、更に製造の
安易な圧力検出装置を提供することを目的とする。
する周波数圧力特性を補正する手段を持ち、更に製造の
安易な圧力検出装置を提供することを目的とする。
（発明の構成）
本発明による圧力検出装置は圧力検出結果を圧電振動子
を収納した圧力検出部から周波数に関連した信号として
検出しその周波数をカウントするとともに、上記圧力検
知素子近傍の温度を検出し、その温度検出結果をディジ
タル符号化し、上記圧力検出結果であるカウント結果と
ディジタル符号化された温度検出結果を演算部に導入し
圧力検出部の圧力Ｐ１周周波数変化率Ｔを変数として含
む特性方程式ｒ−ａｆ＋ｂＴ（ｃＴ＋ｄ）Ｐ＋ｅ（ａｘ
ｅは圧電振動子の特性及びその封止状態等によって決る
係数）に基づいて演算を行う手段を有することを特徴と
する。
を収納した圧力検出部から周波数に関連した信号として
検出しその周波数をカウントするとともに、上記圧力検
知素子近傍の温度を検出し、その温度検出結果をディジ
タル符号化し、上記圧力検出結果であるカウント結果と
ディジタル符号化された温度検出結果を演算部に導入し
圧力検出部の圧力Ｐ１周周波数変化率Ｔを変数として含
む特性方程式ｒ−ａｆ＋ｂＴ（ｃＴ＋ｄ）Ｐ＋ｅ（ａｘ
ｅは圧電振動子の特性及びその封止状態等によって決る
係数）に基づいて演算を行う手段を有することを特徴と
する。
（発明の実施例）
本説明による実施例を図面とともに説明する。
第１図は圧電振動子を用いた圧力検出装置の構成を示す
ブロック図。第３図は本発明による圧力検出装置の演算
プログラムを示すフローチャートである。本実施例は下
記の部分より構成されている。
ブロック図。第３図は本発明による圧力検出装置の演算
プログラムを示すフローチャートである。本実施例は下
記の部分より構成されている。
■、音叉型水晶振動子を圧力検知素子１１として用い、
気体を媒体として間接的に外部圧力を圧力検知素子１１
に伝達する機構を持つ圧力検出部１゜■、圧力検出部１
より出力された圧力検出信号の周波数をカウントする計
数回路。
気体を媒体として間接的に外部圧力を圧力検知素子１１
に伝達する機構を持つ圧力検出部１゜■、圧力検出部１
より出力された圧力検出信号の周波数をカウントする計
数回路。
■、上記計数回路に基準となる周波数の信号を与える基
準信号源。
準信号源。
■、上記圧力検知素子１１を発振させ圧力検知素子１１
の共振周波数に関連する信号を出力する第１発振回路。
の共振周波数に関連する信号を出力する第１発振回路。
■、基準信号源を発振させ基準周波数の信号を出力する
第２発振回路。
第２発振回路。
■、上記圧力検出信号の温度による誤差を補償する為、
温度を検出する感温部。
温度を検出する感温部。
■、上記感温部より出力された温度検出信号をディジタ
ル符号化するＡ／Ｄ変換器。
ル符号化するＡ／Ｄ変換器。
■、上記圧力検出信号の周波数カウント結果とディジタ
ル符号化された温度検出信号を導入し、演算して圧力値
を得る演算部。
ル符号化された温度検出信号を導入し、演算して圧力値
を得る演算部。
■、演算のプログラム及び、演算にもちいる係数を記憶
させるメモリ。
させるメモリ。
圧力検出部１は圧力によって容積を変えるベローズ容器
１２の内部に圧力検知素子１１が収納されており、その
圧力検知素子１１を第１発振回路にて発振させ、その時
の圧力に対応した共振周波数をもつ電気信号である圧力
検出信号を計数回路に伝達する。第２の発振回路にて基
準信号源の発振素子ここでは圧力検知素子と同じく音叉
型水晶振動子を発振させその共振周波数で計数回路の基
準時間間隔を設定し、その基準時間間隔の間上記圧力検
知素子１１からの圧力検出信号の周波数をカウントし、
その結果を演算部に導入する。また、感温部の感温素子
としてサーミスターを用い、感温部より温度検出信号を
温度に対応した電圧としてを取り出しこの電圧をＡ／Ｄ
変換器を通してディジタル符号化し、演算部に導入する
０次いで、演算部にメモリより下記の演算式（１）を実
行する処理プログラムと、あらかじめ決定された演算式
の係数ａ １ ｂ ＋ Ｃ１ｄ ＋ ８を読み出し、演
算式（１）に基づいて上記の圧力検出信号の周波数のカ
ウント結果ｆ及び、温度検出信号Ｔを処理する。
１２の内部に圧力検知素子１１が収納されており、その
圧力検知素子１１を第１発振回路にて発振させ、その時
の圧力に対応した共振周波数をもつ電気信号である圧力
検出信号を計数回路に伝達する。第２の発振回路にて基
準信号源の発振素子ここでは圧力検知素子と同じく音叉
型水晶振動子を発振させその共振周波数で計数回路の基
準時間間隔を設定し、その基準時間間隔の間上記圧力検
知素子１１からの圧力検出信号の周波数をカウントし、
その結果を演算部に導入する。また、感温部の感温素子
としてサーミスターを用い、感温部より温度検出信号を
温度に対応した電圧としてを取り出しこの電圧をＡ／Ｄ
変換器を通してディジタル符号化し、演算部に導入する
０次いで、演算部にメモリより下記の演算式（１）を実
行する処理プログラムと、あらかじめ決定された演算式
の係数ａ １ ｂ ＋ Ｃ１ｄ ＋ ８を読み出し、演
算式（１）に基づいて上記の圧力検出信号の周波数のカ
ウント結果ｆ及び、温度検出信号Ｔを処理する。
ｆ−ａＴ２＋ｂＴ＋ （ｃＴ＋ｄ）＋ｅ （１）上式（
１）は２次の周波数温度特性の一般式が式（２）で表現
できること、並びに圧電振動子の共振周波数と圧力の関
係すなわち周波数圧力特性が式（３）で表現できること
より導かれている。
１）は２次の周波数温度特性の一般式が式（２）で表現
できること、並びに圧電振動子の共振周波数と圧力の関
係すなわち周波数圧力特性が式（３）で表現できること
より導かれている。
ｆ−ａＴ”＋ｂＴ＋ｅ１ （２）ｆ ＝ （ｃＴ
＋ｄ） Ｐ ＋ ｅ２ （３）式（３）音叉型水晶振
動子における圧力の感度（ｐｐｍ ／ ｋ ｇ 、ｃｔ
ａ ）の温度依存が線形である事を発見し、得た結果で
あり、上記演算式（１）の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは本
実施例の圧力検出装置を組立てたのち、少なくとも５点
の温度、圧力を変化させた環境の下で周波数を実測し、
決定される。上述の処理の結果得た圧力Ｐに関する信号
が各種インターフェイスに出力され、圧力値の表示やシ
ステムの制御がおこなわれる。
＋ｄ） Ｐ ＋ ｅ２ （３）式（３）音叉型水晶振
動子における圧力の感度（ｐｐｍ ／ ｋ ｇ 、ｃｔ
ａ ）の温度依存が線形である事を発見し、得た結果で
あり、上記演算式（１）の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは本
実施例の圧力検出装置を組立てたのち、少なくとも５点
の温度、圧力を変化させた環境の下で周波数を実測し、
決定される。上述の処理の結果得た圧力Ｐに関する信号
が各種インターフェイスに出力され、圧力値の表示やシ
ステムの制御がおこなわれる。
本発明による圧力検出装置は以上の様な構成より成る。
上記実施例では圧力検知素子として音叉型水晶振動子を
用いたが周波数温度特性が２次曲線であり、圧力の感度
が線形の温度依存性を持つ圧電振動子なら、全てに通用
できる。
用いたが周波数温度特性が２次曲線であり、圧力の感度
が線形の温度依存性を持つ圧電振動子なら、全てに通用
できる。
（発明の効果）
本発明によると調整の工程において、演算式（１）の係
数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを決定す際、温度並びに圧力を変
化させて数回（最低５回）の測定を行うことで決定でき
、全補償温度範囲で多量のデータを必要とする従来例と
比較して極めて生産性が向上する。又、データを保存す
るメモリの容量が極めて小さくできる。
数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを決定す際、温度並びに圧力を変
化させて数回（最低５回）の測定を行うことで決定でき
、全補償温度範囲で多量のデータを必要とする従来例と
比較して極めて生産性が向上する。又、データを保存す
るメモリの容量が極めて小さくできる。
第１図は圧電振動子を用いた圧力検出装置の回路構成を
示すブロック図、第２図は圧電振動子を用いた圧力検出
装置の圧力検出部の構造を示す横断面図、第３図は本発
明による圧力検出装置の演算プログラムのフローチャー
ト、第４図は従来の圧力検出装置の演算プログラムのフ
ローチャート、第５図は従来の圧力検出装置のメモリの
データ記憶状態の模式図、第６図は圧力検出部の圧力と
周波数変化率との関係を示すグラフである。 １−−−−・−・−圧力検出部
示すブロック図、第２図は圧電振動子を用いた圧力検出
装置の圧力検出部の構造を示す横断面図、第３図は本発
明による圧力検出装置の演算プログラムのフローチャー
ト、第４図は従来の圧力検出装置の演算プログラムのフ
ローチャート、第５図は従来の圧力検出装置のメモリの
データ記憶状態の模式図、第６図は圧力検出部の圧力と
周波数変化率との関係を示すグラフである。 １−−−−・−・−圧力検出部
Claims (1)
- ２次の周波数温度特性をもつ圧電振動子を開口容器ある
いは、圧力によって容積変化する密閉容器内に収納した
圧力検出部から圧力検出信号を周波数に関連した信号と
して検出し、その周波数をカウントする手段と、上記圧
力検出部の近傍の温度を検出し、その温度検出信号をデ
ィジタル符号化する手段と、上記圧力検出信号の周波数
カウント結果とディジタル符号化された温度検出信号を
演算部に導入し、圧力検出部の圧力Ｐ、周波数ｆ、温度
Ｔを変数として含む特性方程式ｆ＝ａＴ＾２＋ｂＴ＋（
ｃＴ＋ｄ）Ｐ＋ｅ（ａ〜ｅは圧電振動子の特性及びその
封止状態によって決る係数）に基づいて演算を行う手段
を有することを特徴とする圧力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738287A JPS63281033A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 圧力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11738287A JPS63281033A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 圧力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281033A true JPS63281033A (ja) | 1988-11-17 |
Family
ID=14710266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11738287A Pending JPS63281033A (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | 圧力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63281033A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261750A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサおよび圧力センサ用ダイヤフラム |
| JP2008267896A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサ |
| JP2009288244A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | General Electric Co <Ge> | センサ処理方法 |
| JP2010281581A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー及びその製造方法 |
| CN104568289A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-04-29 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 基于硅谐振式传感器的压力生成方法 |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP11738287A patent/JPS63281033A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261750A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサおよび圧力センサ用ダイヤフラム |
| JP2008267896A (ja) * | 2007-04-18 | 2008-11-06 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサ |
| JP2009288244A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | General Electric Co <Ge> | センサ処理方法 |
| JP2010281581A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Seiko Epson Corp | 圧力センサー及びその製造方法 |
| CN104568289A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-04-29 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 基于硅谐振式传感器的压力生成方法 |
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