JPS5935122A - 気体の圧力センサ - Google Patents
気体の圧力センサInfo
- Publication number
- JPS5935122A JPS5935122A JP14665382A JP14665382A JPS5935122A JP S5935122 A JPS5935122 A JP S5935122A JP 14665382 A JP14665382 A JP 14665382A JP 14665382 A JP14665382 A JP 14665382A JP S5935122 A JPS5935122 A JP S5935122A
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- Japan
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- vibrator
- gas
- bellows
- measured
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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)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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】
本発明は圧電振動子を利用した気体の圧力センサに関す
る。
る。
従来から気体圧力を直接又は適当な曇套な廷変位への変
換装置を用いて水晶等の圧電振動子に作用せしめ、その
微小変形に基づく振動周波数の変化から気体圧力を検出
する圧力センサが提案されている。
換装置を用いて水晶等の圧電振動子に作用せしめ、その
微小変形に基づく振動周波数の変化から気体圧力を検出
する圧力センサが提案されている。
しかしながら上述の如き従来の圧力センサは圧力の変位
への変換装置を有しており、構造抜雑かつ外的振動又は
衝撃の影響をうけやすいといった欠陥がある上感度、分
解能共にあまり高いものではなかった。
への変換装置を有しており、構造抜雑かつ外的振動又は
衝撃の影響をうけやすいといった欠陥がある上感度、分
解能共にあまり高いものではなかった。
本発明は上述の如き従来の圧電振動子利用の圧力センサ
の欠陥全解決する為になされたものであって輪郭圧電振
動子に直接或は封止ガスを介して圧力全印加し、これに
よって変動する振動子の直列等価抵抗を検知することを
特徴とする圧力センサを提供せんとするものである。
の欠陥全解決する為になされたものであって輪郭圧電振
動子に直接或は封止ガスを介して圧力全印加し、これに
よって変動する振動子の直列等価抵抗を検知することを
特徴とする圧力センサを提供せんとするものである。
以下本発明を音叉型水晶撮動子を用いた実施例及びその
実験結果を示す図面に基づいて詳細に説明する。
実験結果を示す図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は音叉振動音する一般的なＸ−カット音叉型水晶
振動子であって、その特性を左右するパラメータとして
音叉間隙をｇ及び板厚ｙｔ會とる。第２図はこの振動子
の電気的等価回路を示したものである。
振動子であって、その特性を左右するパラメータとして
音叉間隙をｇ及び板厚ｙｔ會とる。第２図はこの振動子
の電気的等価回路を示したものである。
斯る振動子は周辺の雰囲気の圧力によって第２図に示す
等測定数が変動するが、この現象はエアーローディング
と称して古くから知られており、当該現象による周波数
変動のバラツキをいかにして減少させるかが振動子の設
計１４ｉｉｊ造上の重要な課題であった。
等測定数が変動するが、この現象はエアーローディング
と称して古くから知られており、当該現象による周波数
変動のバラツキをいかにして減少させるかが振動子の設
計１４ｉｉｊ造上の重要な課題であった。
本発明に係る圧力センサは前述のエア・ローディングに
よる等価直列抵抗凡の変化を積極的に利用せんとするも
のである。
よる等価直列抵抗凡の変化を積極的に利用せんとするも
のである。
第３１Ａは空気の圧力と音叉型水晶振動子の等個直列抵
抗Ｒとの関係全実測しプロットしたもので、音叉の形状
として前記音叉間隔ｇと板厚ｔの比ｔ／ｇｋ２通りの場
合について図示しである。なおｔ／ｇｋ変えた場合の電
極形状は同じ形状で、一般的に用いられている機械加工
型音叉振動子の電極形状を採用した。
抗Ｒとの関係全実測しプロットしたもので、音叉の形状
として前記音叉間隔ｇと板厚ｔの比ｔ／ｇｋ２通りの場
合について図示しである。なおｔ／ｇｋ変えた場合の電
極形状は同じ形状で、一般的に用いられている機械加工
型音叉振動子の電極形状を採用した。
本図より明らかな如く本型式の圧力センサによれば既ね
１０−３気圧から数気圧の範囲の圧力の測定が可能であ
ることが判る。
１０−３気圧から数気圧の範囲の圧力の測定が可能であ
ることが判る。
又ｔ／ｇ＝３のときばｔ／ｇ＝１のときに比べ圧力変化
に対する等個直列抵抗の変化が数倍大きく、いずれの場
合にも圧力の対数に対して等個直列抵抗がほぼ比例する
特性となっているので広範囲の圧力測定に適している。
に対する等個直列抵抗の変化が数倍大きく、いずれの場
合にも圧力の対数に対して等個直列抵抗がほぼ比例する
特性となっているので広範囲の圧力測定に適している。
以上述べた如き特性を有する振動子を用いて圧力センサ
を構成する場合、前記音叉型振動子に直接作用させるガ
スに関しては一般にその粘性係数は温度上昇に従って小
となり、前記音叉型圧電振動子の直列等価抵抗も前記ガ
スの粘性係数と正比例する関係にあることが知られてい
るから前記音叉型圧電振動子に直接作用させるガスの温
度を一定に保つ必要がある。
を構成する場合、前記音叉型振動子に直接作用させるガ
スに関しては一般にその粘性係数は温度上昇に従って小
となり、前記音叉型圧電振動子の直列等価抵抗も前記ガ
スの粘性係数と正比例する関係にあることが知られてい
るから前記音叉型圧電振動子に直接作用させるガスの温
度を一定に保つ必要がある。
又、本発明に係る音叉型圧電振動子を利用する圧力セン
サに於いては前記振動子の二−ジング、結露、温度変化
等々の影響も除去する必要がある、 第４図は本発明の圧力センサの一実施例を示す断面図で
ある。
サに於いては前記振動子の二−ジング、結露、温度変化
等々の影響も除去する必要がある、 第４図は本発明の圧力センサの一実施例を示す断面図で
ある。
即ち音叉型圧電振動子１を例えば時計用振動子ケースの
如き封止管２にその底部で固定すると共にリード線３を
コバー・ガラス４を介して前記封止管２から電気的に絶
縁して外部に突出させる。
如き封止管２にその底部で固定すると共にリード線３を
コバー・ガラス４を介して前記封止管２から電気的に絶
縁して外部に突出させる。
前記封止管２の管壁には適当なガス流通孔５．５．・・
・・・・を設けると共に電熱線６全印刷しそのリード線
７も前記コバーガラス４を通して外部へ出すよう構成す
る。上述の如き圧電振動子を固定した管を適当なサイズ
を有する外Ｌ８内の一隅に固定し、前記外部８の壁面適
所に設けた孔９にゴム弾性の風船状ベローズ１０を設け
、前記ベローズ１０内と外気或は圧力を測定すべき気体
とを流通せしめる。同、前記１体８内部には窒素ガスの
如き不活性ガスを封入し前記振動子１が本ガス中で振動
するようにしたもので５− ある。
・・・・を設けると共に電熱線６全印刷しそのリード線
７も前記コバーガラス４を通して外部へ出すよう構成す
る。上述の如き圧電振動子を固定した管を適当なサイズ
を有する外Ｌ８内の一隅に固定し、前記外部８の壁面適
所に設けた孔９にゴム弾性の風船状ベローズ１０を設け
、前記ベローズ１０内と外気或は圧力を測定すべき気体
とを流通せしめる。同、前記１体８内部には窒素ガスの
如き不活性ガスを封入し前記振動子１が本ガス中で振動
するようにしたもので５− ある。
斯くすることによって圧力を測定せんとする流体が前記
ベローズ１０内に導入されるとこれは自由に膨張するこ
とが可能なのでその内圧Ｐが前記圧力センサ巨体８内圧
旦と等しくなった状態で安定するからその状態に於ける
前記振動子１の直列等価抵抗を例えば０１メータによっ
て測定すれば前記第３図から圧力音読み取ることができ
る。
ベローズ１０内に導入されるとこれは自由に膨張するこ
とが可能なのでその内圧Ｐが前記圧力センサ巨体８内圧
旦と等しくなった状態で安定するからその状態に於ける
前記振動子１の直列等価抵抗を例えば０１メータによっ
て測定すれば前記第３図から圧力音読み取ることができ
る。
しかも前記振動子１は多孔封止体２に収納されているの
で前記ベローズ本が接触して振動全阻害されることもな
く、又前記封止体２の周辺は前記熱線６によって常時一
定温度に保たれるようになっていること及び当該熱の圧
力を測定すべき気体との間での交換は前記センサ筺体８
内の不活性封止ガスと前記ベローズ１０を介して行なわ
れることになるので極めて少なく、従って前記振動子１
は事実上一定温度に保持されることになるので測定精度
も高く安定したものとなる。
で前記ベローズ本が接触して振動全阻害されることもな
く、又前記封止体２の周辺は前記熱線６によって常時一
定温度に保たれるようになっていること及び当該熱の圧
力を測定すべき気体との間での交換は前記センサ筺体８
内の不活性封止ガスと前記ベローズ１０を介して行なわ
れることになるので極めて少なく、従って前記振動子１
は事実上一定温度に保持されることになるので測定精度
も高く安定したものとなる。
６−
伺、本発明は第５図に示す如く変形してもよいことは明
らかである。即ち圧力全測定すべき気体を前記センサ置
体８内に直接導き、前記振動子１、その封止体２會諸共
に前記ベローズ１０内に収納するようにしても効果につ
いては変らない。
らかである。即ち圧力全測定すべき気体を前記センサ置
体８内に直接導き、前記振動子１、その封止体２會諸共
に前記ベローズ１０内に収納するようにしても効果につ
いては変らない。
本発明は以上説明した如く構成するので極めて高い分解
能と精度を以って気体圧力の測定を行うことが可能であ
り、又その測定も容易であって、前記ベローズの弾性率
全適当に選択すればセンサの形状も充分小型とすること
が可能であるから高度計或は亜音速程度捷での速度計或
はガスの流量計等に適したセンサとなるものである。
能と精度を以って気体圧力の測定を行うことが可能であ
り、又その測定も容易であって、前記ベローズの弾性率
全適当に選択すればセンサの形状も充分小型とすること
が可能であるから高度計或は亜音速程度捷での速度計或
はガスの流量計等に適したセンサとなるものである。
同、本発明に係る圧力センサは音叉型振動子のみならず
その他の輪郭振動する振動子を使用することも可能であ
ることはいうまでもなく、その場合には節点の支持方法
に当該振動子個有の工夫を払えばよい。
その他の輪郭振動する振動子を使用することも可能であ
ることはいうまでもなく、その場合には節点の支持方法
に当該振動子個有の工夫を払えばよい。
第１図は本発明の圧力センサに使用する音叉型圧電振動
子の外形図、第２図は電気的等価回路金示す図、第３図
はその振動子の周辺ガス圧と直列等価抵抗との関係を示
す図、第４図は本発明の圧力上ンシング部の構造を示す
断面図、第５図は他の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・音叉型圧電振動子、 １０、・・・・・・ベローズ 特許出願人 東洋通信機株式会社 λ丑フシ ・と′７；ビｒノ ｚ＋ｒ刀 多 ぷ回
子の外形図、第２図は電気的等価回路金示す図、第３図
はその振動子の周辺ガス圧と直列等価抵抗との関係を示
す図、第４図は本発明の圧力上ンシング部の構造を示す
断面図、第５図は他の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・音叉型圧電振動子、 １０、・・・・・・ベローズ 特許出願人 東洋通信機株式会社 λ丑フシ ・と′７；ビｒノ ｚ＋ｒ刀 多 ぷ回
Claims (3)
- （１）輪郭圧電振動子をとりまく気体の圧力の変化を前
記振動子の等価直列抵抗の変化によって検知すること全
特徴とする気体の圧力センサ。 - （２） 前記圧電振動子をとりまくガスを不活性ガス
となし、前記圧電振動子を圧力を測定すべき洗体を受け
るベローズ或は空會と共に密封したことを特徴とする特
許請求の範囲１記載の気圧の圧力センサ。 - （３）前記圧電振動子を前記不活性ガスと共にべうにし
たこと全特徴とする特許請求の範囲１記載の気体の圧力
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14665382A JPS5935122A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 気体の圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14665382A JPS5935122A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 気体の圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935122A true JPS5935122A (ja) | 1984-02-25 |
| JPH0515975B2 JPH0515975B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=15412586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14665382A Granted JPS5935122A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 気体の圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935122A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6150031A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | センサ用圧電変換素子 |
| JPS6190031A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子圧力センサ |
| JPS61129142U (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-13 | ||
| JPS61201129A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Toyo Commun Equip Co Ltd | ガス圧力センサ |
| JPS62184446U (ja) * | 1986-05-13 | 1987-11-24 | ||
| JPS6378228U (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-24 | ||
| JPH09105U (ja) * | 1991-10-29 | 1997-02-25 | 東洋通信機株式会社 | ガス圧力センサ |
| WO2024023647A1 (ja) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | 藤森工業株式会社 | 圧力測定装置、バイオリアクター、培養装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5484979U (ja) * | 1977-11-28 | 1979-06-15 |
-
1982
- 1982-08-23 JP JP14665382A patent/JPS5935122A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5484979U (ja) * | 1977-11-28 | 1979-06-15 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6150031A (ja) * | 1984-08-20 | 1986-03-12 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | センサ用圧電変換素子 |
| JPS6190031A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子圧力センサ |
| JPS61129142U (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-13 | ||
| JPS61201129A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-05 | Toyo Commun Equip Co Ltd | ガス圧力センサ |
| JPS62184446U (ja) * | 1986-05-13 | 1987-11-24 | ||
| JPS6378228U (ja) * | 1986-11-07 | 1988-05-24 | ||
| JPH09105U (ja) * | 1991-10-29 | 1997-02-25 | 東洋通信機株式会社 | ガス圧力センサ |
| WO2024023647A1 (ja) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | 藤森工業株式会社 | 圧力測定装置、バイオリアクター、培養装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0515975B2 (ja) | 1993-03-03 |
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