JP2544435B2 - 多機能センサ - Google Patents
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- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule
- G01F1/383—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule with electrical or electro-mechanical indication
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- G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
- G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
- G01L13/026—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms involving double diaphragm
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- G01L19/00—Details 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
- G01L19/0007—Fluidic connecting means
- G01L19/003—Fluidic connecting means using a detachable interface or adapter between the process medium and the pressure gauge
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- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
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- 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
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
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- G01L9/02—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
- G01L9/045—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges with electric temperature compensating means
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の検出機能をもつ多機能センサに係り、
特に差圧伝送器に好適なセンサに関する。
特に差圧伝送器に好適なセンサに関する。
従来の装置は、特開昭58−120142号公報に記載のよう
な構成になつており、差圧，温度，静圧センサが１チツ
プ上に集積化された多機能センサが公知である。各セン
サの特性は、アイ・イー・コン・'84,P1081〜1086にお
いて示されており本願明細書中に示す（１）〜（３）式
のように、各センサの出力は、差圧，静圧，温度変化の
すべでに依存する。原理的には、各センサについて３つ
の特性方程式をたてれば、３つの変化量は求めることが
できる。
な構成になつており、差圧，温度，静圧センサが１チツ
プ上に集積化された多機能センサが公知である。各セン
サの特性は、アイ・イー・コン・'84,P1081〜1086にお
いて示されており本願明細書中に示す（１）〜（３）式
のように、各センサの出力は、差圧，静圧，温度変化の
すべでに依存する。原理的には、各センサについて３つ
の特性方程式をたてれば、３つの変化量は求めることが
できる。
しかし、実際のセンサの特性は、非線形であり、高次
項と交絡項を含むため、所望の精度で各変化量を求める
には数10個の方程式を解く複雑な演算が必要であり、処
理時間も多く必要であつた。
項と交絡項を含むため、所望の精度で各変化量を求める
には数10個の方程式を解く複雑な演算が必要であり、処
理時間も多く必要であつた。
多機能センサは第５図に示すような工業計測用の差圧
伝送器にセンサ10として用いられる。図は差圧伝送器を
用いて流量測定を行う一例を示す。パイプライン１中の
流体はポンプによつて加圧され矢印方向から圧送され
る。この途中にオリフイス11を設けると、その両端には
差圧Δｐが生じる。流量Ｑは微小差Δｐの平方根に比例
する。
伝送器にセンサ10として用いられる。図は差圧伝送器を
用いて流量測定を行う一例を示す。パイプライン１中の
流体はポンプによつて加圧され矢印方向から圧送され
る。この途中にオリフイス11を設けると、その両端には
差圧Δｐが生じる。流量Ｑは微小差Δｐの平方根に比例
する。
ここで、k:レイノルズ数等により決まる定数 従つて、流量測定の目的から言えば、パイプライン１
に加わる高静圧Ps、周囲温度Ｔは伝送器にとつて外乱と
なる量であり、従来の伝送器開発は、ハードウエアの中
でこの２つの外乱の影響をいかに小さくするかが最大の
課題であつた。第５図に示すインテリジエント伝送器
は、マイクロコンピユータ20を用いて誤差補正を行いソ
フトウエアでこの課題を解決しようとするものである。
従つてセンサ10は差圧Δp,静圧Ps,温度Ｔを検出できる
多機能性であり、精度に加え、再現性，安定性が重要と
なる。オリフイス11の両端から導管8,8′により導かれ
る圧力は伝送器のフランジ7,7′内に導入される。受圧
部は、センタダイアフラム３を中心に左右対称構造であ
り、静圧Psと差圧Δｐは高圧，低圧の導入口からシール
ダイアフラム6,6′を介して封入液5,5′に伝わり、セン
サ10に加わる。シリコンダイアフラム10の両側に加わる
高静圧Psは、通常100気圧以上と高いため、両側の室5,
5′内の封入液の収縮量の不整や筺体２の変形がシリコ
ンダイアフラム１を変形させるので、それにともない差
圧センサ111のピエゾ抵抗素子群の抵抗値が変化する。
したがつて、差圧による信号に静圧による信号が重畳さ
れ、正確な差圧信号が出力できなくなる。すなわち、静
圧影響を受け誤差を生ずる結果となる。この静圧誤差を
防止するためには、室5,5′の封入液の液量を厳密に一
致させたり、筺体２を静圧Ｐによつて変形しないように
剛性の大きいものとしなければならず、設計，製作上の
大きな制約となり、差圧伝送器の小形化，低コスト化の
障害となつていた。
に加わる高静圧Ps、周囲温度Ｔは伝送器にとつて外乱と
なる量であり、従来の伝送器開発は、ハードウエアの中
でこの２つの外乱の影響をいかに小さくするかが最大の
課題であつた。第５図に示すインテリジエント伝送器
は、マイクロコンピユータ20を用いて誤差補正を行いソ
フトウエアでこの課題を解決しようとするものである。
従つてセンサ10は差圧Δp,静圧Ps,温度Ｔを検出できる
多機能性であり、精度に加え、再現性，安定性が重要と
なる。オリフイス11の両端から導管8,8′により導かれ
る圧力は伝送器のフランジ7,7′内に導入される。受圧
部は、センタダイアフラム３を中心に左右対称構造であ
り、静圧Psと差圧Δｐは高圧，低圧の導入口からシール
ダイアフラム6,6′を介して封入液5,5′に伝わり、セン
サ10に加わる。シリコンダイアフラム10の両側に加わる
高静圧Psは、通常100気圧以上と高いため、両側の室5,
5′内の封入液の収縮量の不整や筺体２の変形がシリコ
ンダイアフラム１を変形させるので、それにともない差
圧センサ111のピエゾ抵抗素子群の抵抗値が変化する。
したがつて、差圧による信号に静圧による信号が重畳さ
れ、正確な差圧信号が出力できなくなる。すなわち、静
圧影響を受け誤差を生ずる結果となる。この静圧誤差を
防止するためには、室5,5′の封入液の液量を厳密に一
致させたり、筺体２を静圧Ｐによつて変形しないように
剛性の大きいものとしなければならず、設計，製作上の
大きな制約となり、差圧伝送器の小形化，低コスト化の
障害となつていた。
この問題はもう１つの外乱である温度についても差圧
センサに対する誤差要因として同じである。
センサに対する誤差要因として同じである。
本発明の目的は、簡単に各変化量を分離して知ること
ができる多機能センサを得ることにある。
ができる多機能センサを得ることにある。
これらの問題を解決することが本発明の目的であり、
この目的は差圧と静圧に応答しないで、温度だけに応答
する温度センサをもつ多機能センサを実現し、その出力
（温度値）を用いて静圧センサの出力を補正演算し、こ
の出力（静圧値）と前記の温度値を用いて差圧センサの
出力を補正演算することにより達成される。即ち本発明
の多機能センサでは、差圧，静圧，温度センサの出力は
次式により表わされる。
この目的は差圧と静圧に応答しないで、温度だけに応答
する温度センサをもつ多機能センサを実現し、その出力
（温度値）を用いて静圧センサの出力を補正演算し、こ
の出力（静圧値）と前記の温度値を用いて差圧センサの
出力を補正演算することにより達成される。即ち本発明
の多機能センサでは、差圧，静圧，温度センサの出力は
次式により表わされる。
et＝f1（ｔ） …（１） eps＝f2（Ps,t） …（２） ｅΔｐ＝f3（Δp,Ps,t） …（３） ここでet:温度センサの出力 eps:静圧センサの出力 ｅ△ p:差圧センサの出力 t:温度 Ps:静圧 Δp:差圧 （１）〜（３）式で表わされる各センサの出力を用い
て正確な差圧値ｅΔPRを求める手順の概略図を第２図に
示す。まず、多機能センサ上に形成された各センサから
出力値et,eps,eΔｐを取り込み、次に静圧センサの出力
から温度センサの出力etを差引き真の静圧出力ePSRを求
める。さらに差圧センサの出力値ｅΔｐから温度センサ
の出力etと真の静圧出力ePSRを差引くことにより真の差
圧値ｅΔPRを求めることができる。
て正確な差圧値ｅΔPRを求める手順の概略図を第２図に
示す。まず、多機能センサ上に形成された各センサから
出力値et,eps,eΔｐを取り込み、次に静圧センサの出力
から温度センサの出力etを差引き真の静圧出力ePSRを求
める。さらに差圧センサの出力値ｅΔｐから温度センサ
の出力etと真の静圧出力ePSRを差引くことにより真の差
圧値ｅΔPRを求めることができる。
本発明の多機能センサの実施例を第１図に示す。セン
サはシリコンダイアフラム上に拡散したピエゾ抵抗素子
群からなる。シリコンダイアフラムは、差圧Δｐや静圧
Psにより変形し応力σを受けるため、この上に拡散した
ピエゾ抵抗素子にはこれに対応した抵抗変化が生じる。
ピエゾ抵抗素子の抵抗Ｒは、この他に温示ｔの関数であ
り、次式のように表わすことができる。
サはシリコンダイアフラム上に拡散したピエゾ抵抗素子
群からなる。シリコンダイアフラムは、差圧Δｐや静圧
Psにより変形し応力σを受けるため、この上に拡散した
ピエゾ抵抗素子にはこれに対応した抵抗変化が生じる。
ピエゾ抵抗素子の抵抗Ｒは、この他に温示ｔの関数であ
り、次式のように表わすことができる。
Ｒ＝Ro〔１＋αｔ＋πｌ（１＋Bl）σｌ ＋πｔ（１＋βｔ）σｔ〕 …（４） ここでRo:基準抵抗値 α：抵抗温度係数 πl:長手方向のピエゾ抵抗係数 βl:同上温度係数 σl:長手方向に作用する応力 πt:横方行のピエゾ抵抗係数 βt:同上温度係数 σt:横方向に作用する応力 各係数は３次項まで考慮すれば実際の特性を正確に表
わすことができるが、ここでは簡単のため、１次項だけ
で示した。差圧センサ111は、第１図に示すように、Ｅ
型断面のシリコンダイアフラム10の環状薄肉部上14の
〔111〕軸に沿つて拡散した４個のピエゾ抵抗素子から
なる。第３図（Ａ）に示すように、ｐ形ゲージでは〔11
1〕軸はピエゾ抵抗係数が大きく感度が高いので抵抗素
子は差圧Δｐにより、応力σl,σｔに対応して大きい抵
抗変化を生じる。
わすことができるが、ここでは簡単のため、１次項だけ
で示した。差圧センサ111は、第１図に示すように、Ｅ
型断面のシリコンダイアフラム10の環状薄肉部上14の
〔111〕軸に沿つて拡散した４個のピエゾ抵抗素子から
なる。第３図（Ａ）に示すように、ｐ形ゲージでは〔11
1〕軸はピエゾ抵抗係数が大きく感度が高いので抵抗素
子は差圧Δｐにより、応力σl,σｔに対応して大きい抵
抗変化を生じる。
温度ｔによつて差圧センサの抵抗が変化するので影響
を受けるが、温度センサ141により温度ｔを検知し、第
２図で説明した演算を行ないこの影響を除去する。温度
センサは、〔001〕軸に沿つて拡散した抵抗体である。
第３図（Ａ）から分るように〔001〕軸はピエゾ抵抗係
数πl,πｔがほゞ零に近いため、応力を受けても抵抗変
化は小さい。しかし理論的に零ではないので差圧による
応力の影響が及ばないよう周辺厚肉部12上に配置する。
これによりこの拡散抵抗体141は（２）式の温度ｔだけ
によつて抵抗が変化する温度センサとして働く。その抵
抗変化量は抵抗温度係数αに依存する。拡散する不純物
がボロンで表面濃度２×1018/cm3であれば100℃当り25
％の抵抗変化率を示す。
を受けるが、温度センサ141により温度ｔを検知し、第
２図で説明した演算を行ないこの影響を除去する。温度
センサは、〔001〕軸に沿つて拡散した抵抗体である。
第３図（Ａ）から分るように〔001〕軸はピエゾ抵抗係
数πl,πｔがほゞ零に近いため、応力を受けても抵抗変
化は小さい。しかし理論的に零ではないので差圧による
応力の影響が及ばないよう周辺厚肉部12上に配置する。
これによりこの拡散抵抗体141は（２）式の温度ｔだけ
によつて抵抗が変化する温度センサとして働く。その抵
抗変化量は抵抗温度係数αに依存する。拡散する不純物
がボロンで表面濃度２×1018/cm3であれば100℃当り25
％の抵抗変化率を示す。
静圧Psによつても応力σl,σｔが生じるので差圧セン
サ素子111に抵抗変化を与える。この値は前述の差圧Δ
ｐによるものに比べると1/100以下で小さいが、ユーザ
側からさらに低減することが望まれており、静圧センサ
131により静圧Psを求め第２図で説明した方法でこの影
響を取除き真の差圧Δｐを求める。
サ素子111に抵抗変化を与える。この値は前述の差圧Δ
ｐによるものに比べると1/100以下で小さいが、ユーザ
側からさらに低減することが望まれており、静圧センサ
131により静圧Psを求め第２図で説明した方法でこの影
響を取除き真の差圧Δｐを求める。
静圧センサ131は、厚肉部上の〔111〕軸に沿つて拡散
したピエゾ抵抗素子からなる。静圧負荷時の抵抗変化
は、シリコンダイアフラム10とこれを固着するガラス台
19との弾性係数の違いに基づく変形により生じる。有限
要素法によりシリコンダイアフラム10の表面に生じる応
力σl,σｔを計算し、（１）式から静圧Psによりピエゾ
抵抗素子Rl,Rtに生じる抵抗変化を計算できる。そして
半径方向と接線方向に配列したゲージRl,Rtで構成した
ブリツジの出力ｅは次式で与えられる。
したピエゾ抵抗素子からなる。静圧負荷時の抵抗変化
は、シリコンダイアフラム10とこれを固着するガラス台
19との弾性係数の違いに基づく変形により生じる。有限
要素法によりシリコンダイアフラム10の表面に生じる応
力σl,σｔを計算し、（１）式から静圧Psによりピエゾ
抵抗素子Rl,Rtに生じる抵抗変化を計算できる。そして
半径方向と接線方向に配列したゲージRl,Rtで構成した
ブリツジの出力ｅは次式で与えられる。
ここで、ΔRl:半径方向に配列したゲージの抵抗変化 ΔRt:接線方向に配列したゲージの抵抗変化 本発明では、静圧センサの出力を大きくとるため、シ
リコンダイアフラムの結晶面を（110）とし、半径方向
ゲージRlの長手方向を第１の＜111＞軸に沿つて配置
し、接線方向ゲージRtの長手方向が＜112＞軸と直交し
第２の＜111＞軸に沿って平行に配置し、静圧負荷時の
各々の抵抗変化が逆方向になるように工夫している。
リコンダイアフラムの結晶面を（110）とし、半径方向
ゲージRlの長手方向を第１の＜111＞軸に沿つて配置
し、接線方向ゲージRtの長手方向が＜112＞軸と直交し
第２の＜111＞軸に沿って平行に配置し、静圧負荷時の
各々の抵抗変化が逆方向になるように工夫している。
静圧センサの検出原理からその出力eps（Ps）はシリ
コンダイアフラム10とガラス台19のヤング率と曲げ剛性
比に依存する。
コンダイアフラム10とガラス台19のヤング率と曲げ剛性
比に依存する。
ここでES:シリコンのヤング率 EG:ガラス台のヤング率 HS:シリコンダイアフラム固定部の厚さ HG:ガラス台の厚さ 有限要素法によりこれらのパラメータ依存性を調べた
結果、シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台のそ
れに比べ１〜0.1で十分な出力電圧を得られることが分
かった。シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台の
約0.2の場合についての実験結果を次に示す。
結果、シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台のそ
れに比べ１〜0.1で十分な出力電圧を得られることが分
かった。シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台の
約0.2の場合についての実験結果を次に示す。
多機能センサについて静圧15MPaを加えた時、静圧セ
ンサ31の抵抗変化とブリツジ出力を中心からの距離に対
してグラフにしたものを第４図に示す。半径方向ゲージ
Rlと接線方向ゲージRtの抵抗変化は逆でr/a≒1.25で極
大値を示し、ここに配置した場合ブリツジ出力e/E（P
s）が最大となる。また、差圧（Δｐ）を加えた時の静
圧センサ131への影響e/E（Δｐ）もこの位置では小さ
い。実施例では、静圧センサ131は他のセンサと同じ拡
散濃度をもつピエゾ抵抗素子で構成されているため、温
度変化の影響を受けるが、前記の温度センサにより除去
できるので第１図で説明した方法で真の差圧Δｐを求め
ることができる。
ンサ31の抵抗変化とブリツジ出力を中心からの距離に対
してグラフにしたものを第４図に示す。半径方向ゲージ
Rlと接線方向ゲージRtの抵抗変化は逆でr/a≒1.25で極
大値を示し、ここに配置した場合ブリツジ出力e/E（P
s）が最大となる。また、差圧（Δｐ）を加えた時の静
圧センサ131への影響e/E（Δｐ）もこの位置では小さ
い。実施例では、静圧センサ131は他のセンサと同じ拡
散濃度をもつピエゾ抵抗素子で構成されているため、温
度変化の影響を受けるが、前記の温度センサにより除去
できるので第１図で説明した方法で真の差圧Δｐを求め
ることができる。
前述した実施例では、ｐ形のピエゾ抵抗素子について
のみ述べたが、第３図（Ｂ）に示すようにｎ形ピエゾ抵
抗素子を用いることもできる。この場合は温度センサが
＜111＞軸，差圧，静圧センサは＜001＞軸に配列すれば
よい。又、ｐ形とｎ形を組合せてシリコンチツプ上に形
成すれば両者の最大，最小感度軸を選ぶことができ設計
自由度が増す。この場合の構成はnpn又はpnpの３段構造
をとり互の素子間の絶縁を図る。
のみ述べたが、第３図（Ｂ）に示すようにｎ形ピエゾ抵
抗素子を用いることもできる。この場合は温度センサが
＜111＞軸，差圧，静圧センサは＜001＞軸に配列すれば
よい。又、ｐ形とｎ形を組合せてシリコンチツプ上に形
成すれば両者の最大，最小感度軸を選ぶことができ設計
自由度が増す。この場合の構成はnpn又はpnpの３段構造
をとり互の素子間の絶縁を図る。
実施例ではセンサの材料としてシリコンダイアフラム
と朋珪酸ガラス台の組合せで説明したが、例えばピエゾ
抵抗効果をもつゲルマニウム等の材料でダイアフラムを
作り、これとほゞ熱膨張係数の合つたガラス又はセラミ
ツクで台を作つても同様の効果を得ことができる。つま
り両者の組合せを選ぶ基準は（１）ヤング率が異なつて
いること。（２）熱膨張が近似していることと、できれ
ば台の材料は静電結合可能な材料であればよい。静電結
合技術についてはUSP3,397,278に記載されているが、片
方の材料の中に可動イオンが含まれている必要がある。
と朋珪酸ガラス台の組合せで説明したが、例えばピエゾ
抵抗効果をもつゲルマニウム等の材料でダイアフラムを
作り、これとほゞ熱膨張係数の合つたガラス又はセラミ
ツクで台を作つても同様の効果を得ことができる。つま
り両者の組合せを選ぶ基準は（１）ヤング率が異なつて
いること。（２）熱膨張が近似していることと、できれ
ば台の材料は静電結合可能な材料であればよい。静電結
合技術についてはUSP3,397,278に記載されているが、片
方の材料の中に可動イオンが含まれている必要がある。
〔発明の効果〕 本発明によれば、シリコンの１チツプ上に差圧，静
圧，温度センサを集積化し、温度センサは他変化量とは
独立に温度のみを検出し、静圧センサは静圧負荷時の出
力が大きくかつ差圧変化の影響が小さいため簡単な演算
で温度，静圧の外乱影響を補正できるため、迅速、且つ
簡単な補正演算で差圧を計測することができる。即ち外
乱に強い高精度な差圧伝送器を提供できる。
圧，温度センサを集積化し、温度センサは他変化量とは
独立に温度のみを検出し、静圧センサは静圧負荷時の出
力が大きくかつ差圧変化の影響が小さいため簡単な演算
で温度，静圧の外乱影響を補正できるため、迅速、且つ
簡単な補正演算で差圧を計測することができる。即ち外
乱に強い高精度な差圧伝送器を提供できる。
第１図は本発明の多機能センサの実施例を示す図、第２
図は本発明の機能を説明する流れ図、第３図は同上セン
サのゲージ感度を説明する図、第４図は同上センサのゲ
ージとブリツジ出力の位置依存性を示す図、第５図は同
上センサを差圧伝送器に用いた場合の動作説明図であ
る。 10……シリコンダイアフラム（シリコンセンサ）、12…
…厚肉固定部、14……薄肉部、19……固定台、111……
差圧センサ、131……静圧センサ、141…温度センサ。
図は本発明の機能を説明する流れ図、第３図は同上セン
サのゲージ感度を説明する図、第４図は同上センサのゲ
ージとブリツジ出力の位置依存性を示す図、第５図は同
上センサを差圧伝送器に用いた場合の動作説明図であ
る。 10……シリコンダイアフラム（シリコンセンサ）、12…
…厚肉固定部、14……薄肉部、19……固定台、111……
差圧センサ、131……静圧センサ、141…温度センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐瀬 昭 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭57−118677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−120142（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】｛110｝の結晶方位を持つｎ型導電性のシ
リコン単結晶からなるダイアフラムを硼珪酸ガラスから
なる固定台に固着し、差圧センサとすべきｐ型導電性の
ピエゾ抵抗素子を、上記ダイアフラムの一方の面に形成
した環状の薄肉部上であり、且つ上記素子の長手方向が
第１の＜111＞軸上に、並行になるように形成し、温度
センサとすべきｐ型導電性のピエゾ抵抗素子を、長手方
向を＜001＞軸方向となるように形成した半導体センサ
において、 第１の静圧センサとすべきｐ型導電性のピエゾ抵抗素子
を、上記ダイアフラムの周辺肉厚部であり、且つ、上記
第１の素子の長手方向が第１の＜111＞軸上に沿って配
置し、 第２の静圧センサとすべきｐ型導電性のピエゾ抵抗素子
を、上記ダイアフラムの周辺肉厚部であり、且つ、上記
第２の素子が＜112＞軸上で、長手方向が第２の＜111＞
軸に沿って並行に配列し、 上記第１及び第２の素子は、軸上で静圧センサの出力が
最大で、差圧影響を実質受けない位置である、中心から
の距離（r/a）が約1.25の位置に形成したことを特徴と
する多機能センサ。 - 【請求項２】｛110｝の結晶方位を持つｐ型導電性のシ
リコン単結晶からなるダイアフラムを硼珪酸ガラスから
なる固定台に固着し、差圧センサとすべきｎ型導電性の
ピエゾ抵抗素子を、上記ダイアフラムの一方の面に形成
した環状の薄肉部上であり、且つ上記素子の長手方向が
＜001＞軸上に、並行になるように形成し、温度センサ
とすべきｎ型導電性のピエゾ抵抗素子を、上記ダイアフ
ラムの周辺肉厚部であり、且つ長手方向を＜111＞軸方
向となるように形成した半導体センサにおいて、 静圧センサとすべきｎ型導電性のピエゾ抵抗素子を、上
記ダイアフラムの周辺肉厚部であり、且つ上記素子の長
手方向が＜001＞軸上の半径方向に並行な方向に配列
し、 上記素子は、軸上で静圧センサの出力が最大で、差圧影
響を実質受けない位置である、中心からの距離（r/a）
が約1.25の位置に形成したことを特徴とする多機能セン
サ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082961A JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
| US07/333,246 US4986127A (en) | 1988-04-06 | 1989-04-05 | Multi-functional sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082961A JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256177A JPH01256177A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2544435B2 true JP2544435B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=13788821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63082961A Expired - Lifetime JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4986127A (ja) |
| JP (1) | JP2544435B2 (ja) |
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- 1988-04-06 JP JP63082961A patent/JP2544435B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-04-05 US US07/333,246 patent/US4986127A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH01256177A (ja) | 1989-10-12 |
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