JPS5965742A - Digital manometer - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To ensure the measurement with high accuracy regardless of the skill of an operator, by extracting selectively the detection output out of a high or low voltage detecting means in response to the level of the measured pressure and correcting the digitized measured pressure on the basis of the measured temperature. CONSTITUTION:A pressure receiving diaphragm 3 receives via pressure introduction ports 10 (L.P: low voltage side; H.P: high pressure side) and has a displacement. Then the liquid 12 enclosed within a connection pipe 6 moves, and therefore the measured pressure is transmitted to detection diaphragms 7 within high and low voltage detecting cells 1 and 2. Thus these diaphragms 7 have a displacement respectively in proportion to the measured pressure, and therefore the electrostatic capacity between fixed electrodes 8 varies. This change of electrostatic capacity and the signal sent from a temperature-sensitive element 11 which is inserted to a pressure measuring part DP are amplified by amplifiers A1-A3 within an arithmetic part 13, selected by a multiplexer MP and converted into digital signals by an A/D converter A/D. Based on this digital signal, a microprocessor mu-COM performs various types of correcting operations and displays the measured pressure in a digital form at a display part 14.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は試験用または実験用、あるいは工業計器の校
正用等に用いられる圧力用に関し、特に入力圧力をディ
ジタル的に直読し得るようにしたディジタル圧力計、す
なわちディジタルマノメータ如関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pressure meter used for testing, experimentation, or calibration of industrial instruments, and in particular to a digital pressure gauge that can directly read input pressure digitally, that is, a digital manometer. It is a matter of concern.

従来、この種のマノメータとしては水柱マノメータ、水
銀柱マノメータ等かあるが、いずれも取扱いや可搬性に
問題があり、まだ読取精度に関しても水または水銀柱の
レベルを測定者が目視により判断するため、測定者にか
なシの熟練度が要求された。またレベルスケールについ
ては、水柱マノメータの場合は４℃、水銀柱マノメータ
の場合は０℃基準にそれぞれ設定されているため、高精
度で圧力を測定するためには実使用温度における温度誤
差補正（すなわち、圧力は温度によって上昇するので、
これを０℃または４℃の温度埴罠換算する補正）を行な
う必要があった。Conventionally, there are water column manometers, mercury column manometers, etc. as this type of manometer, but they all have problems in handling and portability, and they still have problems with reading accuracy because the level of water or mercury column is judged visually by the measurer. Kana-shi proficiency was required of the person. In addition, the level scale is set to 4℃ for water column manometers and 0℃ for mercury column manometers, so in order to measure pressure with high accuracy, temperature error correction at the actual operating temperature (i.e., Since pressure increases with temperature,
It was necessary to make a correction to convert this into a temperature trap of 0°C or 4°C.

この発明は上記の従来技術の欠点を除去し、取扱いおよ
び可搬性に優れ・、またマノメータ内部の感温素子によ
る温度補償機能を内蔵し、高い安定性と精度を有し、ま
た入力圧力を直読式に数字で表示することができるディ
ジタルマノメータを提供することを目的とするものであ
る。This invention eliminates the drawbacks of the above-mentioned prior art, has excellent handling and portability, has a built-in temperature compensation function using a temperature sensing element inside the manometer, has high stability and accuracy, and can directly read input pressure. The object of the present invention is to provide a digital manometer that can display numerical expressions.

上記の目的は、この発明によれば、低圧および高圧の受
圧機構と、該各受圧機構に対応して設けられて低圧およ
び高圧の圧力検出を各別に行なう低圧および高圧の圧力
検知手段とをそれぞれ一体化し、測定圧力の犬、小に応
じて低圧または高圧の検知手段から選択的に検出出力を
取り出しうるようにした圧力測定手段と、該測定手段の
温度を測定する測温手段と、該測定温度および測定圧力
情報をディジタ／Ｌ／量に置換するとともにディジタル
化された測定圧力を測定温度にもとづいて補正演算する
演算手段と、該演算結果を表示する表示手段とを備えて
なり、該表示手段によって測定圧力をディジタル表示す
ることによシ達成される。According to the present invention, the above object is to provide pressure receiving mechanisms for low pressure and high pressure, and pressure detection means for low pressure and high pressure that are provided corresponding to the respective pressure receiving mechanisms and detect pressures of low pressure and high pressure separately. A pressure measuring means that is integrated and is capable of selectively extracting a detection output from a low pressure or high pressure sensing means depending on the measurement pressure; a temperature measuring means that measures the temperature of the measuring means; and a temperature measuring means that measures the temperature of the measuring means. A computing means for converting temperature and measured pressure information into digital/L/quantity and correcting the digitized measured pressure based on the measured temperature, and a display means for displaying the results of the computing, the display This is achieved by digitally displaying the measured pressure by means.

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図はこの発明において使用される圧力測定部を示す
構成図、第２図はこの発明の実施例を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a pressure measuring section used in this invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of this invention.

圧力測定部Ｌ）Ｐは第１図に示されるように、測定圧力
を電気信号に変換する高圧測定用セル１゜低圧測定用セ
ル２、受圧ダイアフラム３および隔離板５を有するフラ
ンジ４、該フランジ部４とセル部１，２お」：び高、低
圧測定用セル１，２間を接続するバイブロ等から４（°
４成される。なお、７は検出ダイアフラム、８は固定電
極、９は絶縁板、１０は圧力導入口、１１は圧力測定部
ＤＰの温度を検知する感温素子であり、接続、＜イブ６
内には封入液１２が封入されている。As shown in FIG. 1, the pressure measuring section L)P includes a high pressure measuring cell 1 for converting measured pressure into an electrical signal, a low pressure measuring cell 2, a flange 4 having a pressure receiving diaphragm 3 and a separator 5, and a flange 4 having a pressure receiving diaphragm 3 and a separator 5. section 4 and cell sections 1 and 2: 4 (°
4 will be completed. In addition, 7 is a detection diaphragm, 8 is a fixed electrode, 9 is an insulating plate, 10 is a pressure introduction port, and 11 is a temperature sensing element that detects the temperature of the pressure measurement part DP.
A liquid 12 is sealed inside.

したがって、圧力尋人口１０（Ｌ、Ｐ；低圧側、トｒ　
、　ｐ　；高圧側）を介して受圧ダイアフラム３が圧力
を受けて変位すると、接続ノくイブ６内の封入液１２が
移動し、これによって高、低圧検出セル１゜２内の検出
ダイアフラム７に測定圧力が伝達され、検出ダイアフラ
ム７は測定圧力に比例して変位する。高、低圧検出セル
１，２には検出ダイアフラム７に対向して図示の如く一
対の固定電極８が設けられており、ダイアフラム７は固
定電極８に対して可動電極を構成する。このため検出ダ
イアフラム７が変位すると、該ダイアプラムと固定電極
との間隔が変化するので、演算部（後述）ではｆＪ電電
量量変化して取り出すことができる。このようにするこ
とにより、低圧の場合は低圧検出セル２より、また高圧
の場合は高圧検出セル１よシ選択的に出力を取シ出すこ
とができる。なお、この選択は操作部（後述）の即ボタ
ンスイッチにより、または演算部の自動的な働きによっ
て適宜性なわれるものである。Therefore, the pressure population is 10 (L, P; low pressure side, torque
When the pressure-receiving diaphragm 3 is displaced by pressure through the high-pressure side), the sealed liquid 12 in the connecting nozzle 6 moves, and as a result, the liquid 12 in the connection knob 6 moves to the detection diaphragm 7 in the high- and low-pressure detection cells 1゜2. The measured pressure is transmitted and the detection diaphragm 7 is displaced in proportion to the measured pressure. As shown in the figure, a pair of fixed electrodes 8 are provided in the high and low pressure detection cells 1 and 2, facing a detection diaphragm 7, and the diaphragm 7 constitutes a movable electrode with respect to the fixed electrode 8. For this reason, when the detection diaphragm 7 is displaced, the distance between the diaphragm and the fixed electrode changes, so that the arithmetic unit (described later) can change the amount of electricity fJ and extract it. By doing so, the output can be selectively extracted from the low pressure detection cell 2 in the case of low pressure and from the high pressure detection cell 1 in the case of high pressure. Note that this selection can be made as appropriate by an instant button switch on the operating section (described later) or by automatic operation of the arithmetic section.

演算部は第２図に示される如く高圧検出セル１゜低圧検
出セル２および感温素子１１からの検出信号をそれぞれ
増巾する増巾善人１〜Ａ３、該増巾器Ａ１〜Ａ３にて増
巾された各検出信号を順次選択するマルチプレクザＭＰ
、該マルチプレクサＭＰから与えられるアナログ信号を
ディジタル信号に変換するアナログ・テイジタル変換器
Ａ／Ｄ、および該変換器Ａ／Ｄにより変換されたディジ
タル信号にもとづいて測定圧力を演算するマイクロプロ
セッサμｍＣ０Ｍよジオ（゛。ν成される。なお、第２
図において、１４は該演算部１３による演針結果を表示
する表示部であシ、１５は演算部１３に対して圧力検出
セル１または２の選択等の指示を力える操作部である。As shown in FIG. 2, the arithmetic section includes amplifiers 1 to A3 that amplify the detection signals from the high pressure detection cell 1, the low pressure detection cell 2, and the temperature sensing element 11, respectively, and the amplifiers A1 to A3. Multiplexer MP that sequentially selects each detected signal
, an analog-to-digital converter A/D that converts the analog signal given from the multiplexer MP into a digital signal, and a microprocessor μmC0M and digital converter that calculates the measured pressure based on the digital signal converted by the converter A/D. (゛.ν will be created. In addition, the second
In the figure, numeral 14 is a display section for displaying the result of the needle operation by the arithmetic section 13, and 15 is an operation section for inputting instructions such as selection of pressure detection cell 1 or 2 to the arithmetic section 13.

したがって、圧力検出セル１，２における静電容量の変
化および圧力測定部ＤＰに挿入された感温素子１１から
の信号は、演算部１３内の増巾器Ａ１〜Ａ３において増
巾され、マルチプレクサＭＰにて選択された後、さらに
〜の変換器Ａ／Ｄでディジタル信号に変換される。その
ディジタル信号にもとづいて、マイクロプロセッサμｍ
Ｃ０Ｍは測定圧力の温度補償を行なうべく各種の補正演
算を行ない、表示部１４に測定圧力をディジタル表示す
るものである。表示の外部設定については、操作部１５
の押ボタンスイッチにより測定圧力レンジ。Therefore, the changes in capacitance in the pressure detection cells 1 and 2 and the signal from the temperature sensing element 11 inserted in the pressure measurement section DP are amplified by the amplifiers A1 to A3 in the calculation section 13, and the signals are amplified by the multiplexer MP. After being selected at , it is further converted into a digital signal by the converter A/D at . Based on the digital signal, the microprocessor μm
C0M performs various correction calculations to compensate for the temperature of the measured pressure, and digitally displays the measured pressure on the display section 14. For external display settings, use the operation section 15.
Measurement pressure range with push button switch.

圧力単位等の選択を行なうことができる。Pressure units, etc. can be selected.

第３図はこの発明によるディジタルマノメータの構成配
置を示すもので、（Ａ）　ｉｊ：平面図、（Ｂ）は正面
図である。FIG. 3 shows the configuration and arrangement of the digital manometer according to the present invention, in which (A) ij is a plan view, and (B) is a front view.

この発明の圧力測定部ＤＰにおける高圧と低圧の圧力導
入口は第１図に示した（Ｉ（、Ｐおよびり、Ｐを参照）
如く極めて接近して配置することができるから、ディジ
タルマノメータを第３図（Ｂ）のように表示部１４を床
面１６に対して垂直に置いても、あるいは床面１６と平
行となるように置いた場合でも、その使用状態の相違に
よる封入液のヘッド変動が極めて少ないため、傾斜誤差
または姿勢誤差を無視することができる。この傾斜誤差
または姿勢誤差について第４図を参照して説明する。The pressure inlets for high pressure and low pressure in the pressure measuring part DP of this invention are shown in FIG.
Since the digital manometer can be placed extremely close to each other, the display section 14 can be placed perpendicularly to the floor surface 16 as shown in FIG. Even when the device is placed, the fluctuation in the head of the filled liquid due to differences in usage conditions is extremely small, so tilt errors or posture errors can be ignored. This tilt error or posture error will be explained with reference to FIG. 4.

なお、第４図は従来装置の検出原理を説明する原理構成
図である。Incidentally, FIG. 4 is a principle configuration diagram illustrating the detection principle of the conventional device.

まず、従来装置の傾斜誤差または姿勢誤差について説明
する。第４図はこの種の従来の圧力測定装置の基本構成
図を示し、（Ａ）Ｆｉ検出ダイアフラムを垂直状態にし
て使用する場合、（Ｂ）は検出ダイアフラムを水平状態
にして使用する場合を示す。First, the tilt error or posture error of the conventional device will be explained. Fig. 4 shows the basic configuration of this type of conventional pressure measuring device, in which (A) shows the case where the Fi detection diaphragm is used in a vertical position, and (B) shows the case where it is used with the detection diaphragm in the horizontal position. .

しかして、この第４図（Ａ）において、２つの金属リン
グ２０．２１内には絶縁体２２．２３がそれぞれ充填さ
れており、この金属リング２０．２１は検出ダイアフラ
ム２８を挟んで溶接接合される。In FIG. 4(A), two metal rings 20.21 are filled with insulators 22.23, and these metal rings 20.21 are welded together with the detection diaphragm 28 in between. Ru.

検出ダイアフラム２８に向く絶縁体２２．２３の面は凹
面状に形成されて、それぞれ電極２９．３０が設けられ
ている。また、金属リング２０．２１にはそれぞれ受圧
ダイアフラム２６　、２７カ取付けられており、絶縁体
２２．２３には貫通孔２４゜２５が明けられている。そ
して、検出ダイアフラム２８および受圧ダイアフラム２
６．２７によって形成された空間には封入液が充填され
ている。The faces of the insulators 22.23 facing the detection diaphragm 28 are of concave design and are each provided with electrodes 29.30. Further, pressure receiving diaphragms 26 and 27 are attached to the metal rings 20 and 21, respectively, and through holes 24 and 25 are formed in the insulators 22 and 23, respectively. Then, the detection diaphragm 28 and the pressure receiving diaphragm 2
The space formed by 6.27 is filled with sealing liquid.

しかして、異なった圧力Ｐ１．Ｐ２が両側から作用する
と、その差圧ΔＰ　（−Ｐｚ−Ｐｌ）に応じて検出ダイ
アフラム２８が変位し、それが容量変化として取出され
る。Therefore, different pressures P1. When P2 acts from both sides, the detection diaphragm 28 is displaced in accordance with the differential pressure ΔP (-Pz-Pl), which is detected as a capacitance change.

この従来装置においては、たとえば第４図（Ａ’）に示
すように、検出ダイアフラム２８を垂直状態にして使用
する場合には、検出ダイアフラム２８は差圧ΔＰのみを
受けるので、特に姿勢誤差は生じない。In this conventional device, when the detection diaphragm 28 is used in a vertical position as shown in FIG. 4(A'), the detection diaphragm 28 receives only the differential pressure ΔP, so no posture error occurs. do not have.

ところが、第４図（Ｂ）に示すように、検出ダイアフラ
ム２８を水平状態にして使用する場合には、検出ダイア
フラム２８には、差圧ΔＰ（−Ｐｚ−Ｐｌ）のほかに、
ヘッド差Ｈに基づく重力を受ける。この重力によって検
出ダイアフラム２８は変位させられ、それが誤差（つま
シ姿勢誤差）として発生する。なお、Ｈは約５０画程度
である。そして、検出ダイアフラム２８を傾斜状態で使
用すれば、傾斜誤差が生じる。このように、従来装置に
おいては、検出ダイアフラムの使用時の姿勢に起因する
誤差（蟻勢誤差）が生じる。However, as shown in FIG. 4(B), when the detection diaphragm 28 is used in a horizontal state, in addition to the differential pressure ΔP (-Pz-Pl),
It receives gravity based on the head difference H. The detection diaphragm 28 is displaced by this gravity, which occurs as an error (template posture error). Note that H is about 50 strokes. If the detection diaphragm 28 is used in a tilted state, a tilt error will occur. As described above, in the conventional device, an error (animal error) occurs due to the posture of the detection diaphragm during use.

一方、この発明においてに、第１図における検出ダイア
フラム７が水平状態になるようにして装置全体を水平般
的”したとしても、パイプによって検出ダイアフラノ、
７のそ′ＦＬそれの片側には同じ圧力が作用するのて、
セル１，２においてはヘッド差に起因する誤差（Ｖ３勢
誤Ａ）は生じない。なお、受圧ダイアフラム３，３間に
はヘット差が生ずるが、このヘッド差は非常に倣小、た
とえば４〜５１１１ｍ程度にすることができるので、こ
のヘッド差に起因する誤差は無祝し得る。このように、
この発明においては、可動電極としての検出ダイアフラ
ムの両側に固定電極をそれぞれ配置した容量式圧力検出
器からそれぞれ成る低圧セルおよび高圧セルを並列配置
し、各セルの検出ダイアフラムの重力の面に圧力Ｉ−Ｌ
Ｐを作用させ、他方の面に圧力り、Ｐを作用させるよう
にしたので、検出ダイアフラムの姿勢に起因する誤差を
除去することができる。On the other hand, in the present invention, even if the detection diaphragm 7 in FIG.
Since the same pressure acts on one side of 7,
In cells 1 and 2, no error (V3 error A) due to the head difference occurs. Although a head difference occurs between the pressure-receiving diaphragms 3, 3, this head difference can be made very small, for example, about 4 to 5111 m, so errors caused by this head difference can be ignored. in this way,
In this invention, a low-pressure cell and a high-pressure cell each consisting of a capacitive pressure detector having fixed electrodes arranged on both sides of a detection diaphragm serving as a movable electrode are arranged in parallel, and a pressure I is applied to the gravity surface of the detection diaphragm of each cell. -L
Since P is applied to apply pressure to the other surface and P is applied, it is possible to eliminate errors caused by the attitude of the detection diaphragm.

以上のように、この発明によれば、測定圧力を直読式に
ディジタル表示するようにしたから、測定者の熟練度に
関係なく測定を行なうことができる。また、温度検出手
段を設け、ｎ＋＋＋定圧力の温度による補償機能を持た
せるようにしたから、高精度の測定が可能になるととも
に、−々温度換算を行なう手間が省けるため、取扱い操
作が容易になるという効果を有するものである。さらに
、どのように傾けても、そのための誤差は殆んど生じな
いので、取扱い上の制約が少なく、しかも信頼性が向上
するという利点をも有するものである。なお、この発明
はいままで説明したディジタルマノメータの他に、検出
部の低圧側に真空室を設けることにより、ディジタル気
圧計または真空計としても応用することができる。As described above, according to the present invention, since the measured pressure is digitally displayed in a direct reading manner, measurement can be carried out regardless of the skill level of the measurer. In addition, since a temperature detection means is provided and a compensation function is provided based on the temperature of n + + + constant pressure, it is possible to perform highly accurate measurements, and the trouble of performing temperature conversion is eliminated, making handling operations easier. This has the effect of becoming. Furthermore, no matter how it is tilted, almost no error occurs, so there are fewer restrictions on handling, and it also has the advantage of improved reliability. In addition to the digital manometer described above, the present invention can also be applied as a digital barometer or vacuum gauge by providing a vacuum chamber on the low pressure side of the detection section.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はこの発明における圧力測定部を示す構。 成因、第２図はこの発明の実施例を示すプロック図、第
３図はこの発明によるディジタルマノメータの構成配置
図を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、第
４図は従来装置の原理構成図である。 符号説明 １・・・・・・高圧検出セル、２・−・・・・低圧検出
セル、３・・・・・・受圧ダイアフラム、４・−・・・
・フランジ、５・・・・・・隔離板、６・・・・・・接
続パイプ、７・・・・・・検出ダイアフラム、８・・・
・・・固定電極、９・・・・・・絶縁板、１０・・・・
・・圧力導入口、１１・・・・・・感温素子、１２・・
・・・・封入液、１３・・・・・・演算部、１４・・・
・・・表示部、１５・・・・・・操作部、１６・・・・
・・床、Ａ１−Ａ３・・・・・・増巾器、ＭＰ・・・・
・・マルチプレクサ、Ａ／Ｄ・・・・・・アナログ・デ
ィジタル変換器、μｍＣ０Ｍ・・・・・・マイクロプロ
セッサ、ＤＰ・・・・・・圧力測定部 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第１図 ０ 第２図 ４ 第３図 （△） ５ （［３） ４FIG. 1 shows the structure of the pressure measuring section in this invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention, and FIG. 3 is a configuration diagram of a digital manometer according to the invention, in which (A) is a plan view, (B) is a front view, and FIG. The figure is a diagram showing the principle configuration of a conventional device. Description of symbols 1...High pressure detection cell, 2...Low pressure detection cell, 3...Pressure receiving diaphragm, 4...
・Flange, 5... Separation plate, 6... Connection pipe, 7... Detection diaphragm, 8...
...Fixed electrode, 9...Insulating plate, 10...
...Pressure inlet, 11...Temperature sensing element, 12...
... Filled liquid, 13 ... Calculation section, 14 ...
...Display section, 15...Operation section, 16...
・・Floor, A1-A3・・・Mixer, MP・・・・
...Multiplexer, A/D...Analog-digital converter, μmC0M...Microprocessor, DP...Pressure measurement department agent Patent attorney Akio Namiki Agent Patent attorney Kiyoshi Matsuzaki Figure 1 0 Figure 2 4 Figure 3 (△) 5 ([3) 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 低圧の圧力導入口と高圧の圧力導入口とが隔壁を隔てて
一体化された圧力導入部に圧力伝達手段を介して低圧検
知部と高圧検知部とをそれぞれ並列に接続し、測定圧力
の犬、小に応じて低圧または高圧の検知部から選択的に
検知圧力をとシ出す圧力測定手段と、該測定手段の温度
を検出する温度検出手段と、該検出温度および前記検知
圧力情報をディジタル信号に変換するとともに該ディジ
タル化された検知圧力を前記検出温度にもとづいて補正
演算する演算手段とを備え、該演算結果をディジタル表
示するようにしたことを特徴とするディジタルマノメー
タ。A low pressure detection part and a high pressure detection part are respectively connected in parallel via a pressure transmission means to a pressure introduction part in which a low pressure pressure introduction port and a high pressure pressure introduction port are integrated with a partition wall between them. , a pressure measuring means for selectively outputting a detected pressure from a low pressure or a high pressure detecting section according to the pressure, a temperature detecting means for detecting the temperature of the measuring means, and a digital signal for transmitting the detected temperature and the detected pressure information. 1. A digital manometer, comprising: a calculation means for converting the digitized detected pressure into a corrective calculation based on the detected temperature, and displaying the calculation result digitally.