JPS6061637A - 複合機能形差圧センサ - Google Patents

複合機能形差圧センサ

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JPS6061637A
JPS6061637A JP16919883A JP16919883A JPS6061637A JP S6061637 A JPS6061637 A JP S6061637A JP 16919883 A JP16919883 A JP 16919883A JP 16919883 A JP16919883 A JP 16919883A JP S6061637 A JPS6061637 A JP S6061637A
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智 嶋田
Shigeyuki Kobori
小堀 重幸
Kanji Kawakami
川上 寛治
Yukio Takahashi
幸夫 高橋
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    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details 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
    • G01L19/0092Pressure sensor associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration or temperature
    • GPHYSICS
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は複合機態形差圧センサに係シ、特に静圧影響が
ない温度補正された差圧信号を得るのに好適な複合機態
形差圧センサに関するものである。
〔発明の背景〕
差圧と温度とを検出するようにした差圧センサには多く
の例が見られる。第1図は現在用いられている差圧伝送
器の原理構造の一例を示す縦断面図である。シリコンダ
イアフラム1の薄肉部11上には差圧Δpに感応する半
導体ゲージ抵抗群111が、また、固定厚肉部12には
温度に感応する半導体ゲージ抵抗121がそれぞれ拡散
法で形成しである。これらのゲージ抵抗は高い静圧Pに
は不感応に作られており、それぞれ筐体2に設けた耐圧
気密端子3からリード線群4を介して外部回路に接続し
である。したがって、半導体ゲージ抵抗群111から差
圧Δp%また、半導体装置ジ抵抗121から温度Tに比
例する信号を得て、外部回路からは温度補償された差圧
信号を得ることができる。
しかし、差圧伝送器の7リコンダイアフラム1の両側に
加わる静圧Pは、通常100気圧以上と高いだめ、両側
の室5,5′内の封入液の収縮量の不整や筐体2の変形
かシリコンダイアフラム1を変形させるので、それにと
もない半畳体ゲージ抵抗群111の抵抗11σが変化す
る。したがって、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′の封入液の液鼠を厳密
に一致芒ぜたり、筐体2f:静圧Pによって変形しない
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
ト化の障害となっていた。
〔発明の目的〕 本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、静圧影響がなく、かつ、温度補償された正確
な差圧信号を旬ることができ、しかも、小形化をはかる
ことができる複合機態形差圧センサを提供することにあ
る。
〔発明の概快〕
本発明の特徴は、1つの筐体に差圧を検出する差圧検出
手段、静圧を検出する静圧検出手段、温度を検出する温
度検出手段および上記各検出手段からの出力信号をそれ
ぞれ取り出す手段を設け、上記差圧検出手段からの出力
信号ヲ−」1記静圧検出手段および上記温度検出手段か
らの出力信号によって補正して静圧および温度影響のな
い差圧(6号を得る補正演算手段を具備略せた構成とし
た点にある。
〔発明の実施例〕
以下本発明を第2図〜第4図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
第2図は本発明の複合機態形差圧センサの原理構造の一
実施例を示す縦断面図で、半導体ゲージ型差圧伝送器の
場合を示しである。第2図において、10はシリコン単
結晶で作ったセンナ基板(シリコンダイアフラム)で、
センサ基板10の固定厚肉部12は筐体2に図示のよう
に気密固定しである。3は筐体2に設けたガラス耐圧気
密端子で、センサ基板lOに設けた後述するそれぞれの
ゲージ抵抗からの信号をリード&? 4 fc通して外
部へ取り出すものである。筐体2の両側にはシールダイ
アフラム6.6′がその外周部で気密に固着してあり、
センサ基板10で2分された至5゜5′内にはンリコ/
油などの1.1人液が刊大しである。7.7′はセンサ
基板10に差圧Δp、静圧Pを加えるための筐体2を挾
むフランジである。
センサ基板1oの中央部は薄肉部11として、あり、両
側の室5.5′内の封入液の圧力差、すガわち、差圧Δ
pに応じて変形するようにしてあり、薄肉部11上には
、その変形を電気信号に変換する差圧検出用半導体ゲー
ジ抵抗イロ=111金拡散により形成し、さらに、薄膜
リード端子111aを蒸着しである。また、センサ基板
1oの外周固定厚肉部12の一部分を図示のように固定
側がら溝状に加工して薄肉部13を形成してあり、薄肉
部13の上面に静圧(絶対圧)検出用半導体ゲージ抵抗
131を拡散により形成し、さらに、薄膜リード端子1
31aを蒸着しである。この場合、空間132は真空ま
たは大気圧の空気とし、封入液が侵入しないようにしで
あるから、ゲージ抵抗131は、室5′内の封入液Ω圧
力(÷静圧)を測定することになる。また、センサ基板
1oの外周固定厚肉部〕2の他の一部分を図示のように
外周から加工して薄肉部14を形成し、薄肉部14の上
面に温度検出用半導体ゲージ抵抗141を拡散により形
成し、さらに、薄膜リード端子141aを蒸着しである
。薄肉部14としたのは、熱容量 ゛を小さくするため
と、筐体2の静上による変形の影響を受けないようにす
るためであり、しかも、空間142は室5′に連通させ
であるから薄肉部14が静圧P、差圧Δpによる曲は変
形を生ずることがない。
なお、(100)面のシリコン単結晶板にp形の不純物
であるボロンを拡散してゲージ抵抗を形成する場合には
、ピエゾ抵抗係数がほぼ零となる<100>軸に沿って
ゲージ抵抗を配列するようにすれば、わずかな変形が伝
達されても、それらは電気信号としてあられらないよう
になるので、温度検出用半導体ゲージ抵抗141は、こ
のようにして形成しである。
なお、センサ基板10を固着する筐体2は、シリコンに
近い熱膨張係数を持つノくイレツクスガラスなどの材料
で作っである。
第3図は本発明の複合機態形差圧センサの検出信号処理
フローの一実施例を示す構成図である。
センサ基板10の薄肉部110両側にそれぞれ圧力P、
IP+ΔP)が加わると、差圧検出用半導体ゲージ抵抗
群111は差圧ΔPを検出し、その信号はリード端子1
11a、リード線4aを経てA−D変換器20に入力す
る。一方、薄肉部13の静圧検出用半導体ゲージ抵抗1
31tま静圧Pを検出し、′また、薄肉部14の【晶度
検出用半導体ゲージ砥抗141は温度Tを検出し、それ
ぞれの18号は、リード端子131a、IJ−ド線4b
およびこれらの信号をA−111換してCI) U 3
0に与え、CP U 30で所要の演算を行い、CPU
30から静圧Pの影響が除去され、かつ、温度゛rに」
=る影響を補正した差圧ΔPのみに正確に比例した差圧
信号を送出する。40はCPU30での演算に必要なデ
ータや演算プログラムを記憶させであるメモリである。
−上記差圧信号は表示装置it、 50に表示され、ま
た、I) −A変換器60でD−A/&換後他へ伝送を
れる。なお、別に切換装置1値を設けることにより、差
圧ΔPのみに正確に比例した差圧1乙号のほか、静圧P
や温度Tに比例した信号の表示、伝送を行うようにして
もよいことはいうまでイ、ない。さらに、差圧信号の外
乱補正を行うようにしてもよい。
上記した本発明の実施例によれは、 (1) 筐体2の静圧Pによる変形などに起因する静圧
誤差が完全に補正された差圧−Pに比例した出力を得る
ことができる。
(2) 周囲温度Tが変化すると、差圧ΔPや静圧Pを
検出するゲージ抵抗111や131の特性が変化するが
、温度検出用半導体ゲージ抵抗141の出力を用いて温
度補償できるので、温度影響のない差圧ΔPのみに正確
に比例した出力のほか、静圧Pに比例した出力を得るこ
とができる。
(3)各半導体ゲージ抵抗111,131,141は同
一半導体プロセスによって形成でき、壕だ、センサ基板
10の薄肉加工は、半導体微細加工技術を用い!1は容
易に行うことができ、かつ、差圧センサの小形化が可能
である。
第4図は本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
第2図においては、差圧ΔP、静圧P。
温度′Pを検出するのに手酌体ゲージ抵抗を用いるよう
にしであるが、第4図においては、これらを静電容量セ
ンサに代えである。第4図において、100はシリコン
単結晶などの弾性体よりなるセンサ基板、101,10
2はセンサ基板100を挾持するシリコンの熱膨張係数
に近い熱膨張係数のバイレックスカラスよりなる固定板
で、固定板101.102には、それぞれセンサ基板1
00の差圧検出用薄肉部100″1の両側に対向する位
置に薄膜蒸着電極1011.1021とこれらからのリ
ード線1012.1022とが埋め込んであり、薄肉部
1001と電極1011および1021との間には、固
定板101,102にそれぞれ設けた導圧口1013,
1023よシ圧力P、(P+ΔP)を導いである。また
、センサ基板100の右側には静圧(絶対圧)検出用薄
肉部1002が形成してあり、薄肉部1002の片側に
は導圧口1013より導入烙れた圧力がかか9、他方の
片側は真空(′−!iたは大気圧)としてあり。
固定板102の薄肉板1002に対向する部分に薄膜蒸
着電極1024とこれからのリード線1025とが埋め
込んである。1003はセンサ基板100に接続したリ
ード線である。したがって、リード線1003と101
2および1022との間では差圧ΔPに応動して靜電容
址変化が起こシ、リード線1003と1025との間で
は静圧Pに応動して静電容量変化が起こる。=&フζ、
電極1011および1021と薄肉部1001との間に
封入さ九た封入液の誘電率が温度によって変化するので
、これを利用して温度信号’t (4Iることかでき、
第4図のように構成し−Cも第2図の場合と同様の効果
を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、静圧影響がなく
、かつ、温度補償された正確な差圧信号を得ることがで
き、しかも、小形化をはかることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の差圧伝送器の原理構造の一例を示す縦断
面図、第2図は本発明の複合機能形差圧セ/すの原理構
造の一実施例を示す縦断面図、第3図は本発明の複合機
能形麦圧センサの検出信号処理フローの一実施例を示す
構成図、第4図は本発明の他の実施例を示す要部新曲図
である。 2・・・筐体、5.5’・・・M、6.6’・・・7−
ルダイヤフラム、7.7’・・・フランジ、10・・・
センサ基板、11,13.14・・・薄肉部、12・・
・固定厚肉部、111・・・差圧検出用十店1体ゲージ
抵抗群、131・・・静圧検出用半導体ゲージ、141
・・・温度第1 図 第 2 口 第 3 固 第4 図 1グめ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1つの筐体に差圧を検出する差圧検出手段。 静圧を検出する静圧検出手段、温度を検出する温度検出
    手段および前記各検出手段からの出力信号をそれぞれ取
    シ出す手段を設け、前記差圧検出手段からの出力信号を
    前記静圧検出手段および前記温度検出手段からの出力イ
    ム号によって補正して静圧および温度影響のない差圧信
    号を得る補正演算手段を具備嘔せたことを特徴と1−る
    複合機能形差圧センサ。 2 前記各検出手段は、それぞれF+iJ記筐体に外周
    厚肉部を固定したシリコン単結晶よシなるダイアフラム
    の中央部の尚内部の上面に形成した差圧検出用半導体ゲ
    ージ抵抗群k MiJ記外周厚肉部内部部分を固定側か
    ら溝状に加工して形成した薄肉部の上面に形成した静圧
    検出用半導体ゲージ抵抗、前記外周厚肉部の他の一部分
    を外周から加工して形ゲージ抵抗よシなる特許請求の範
    囲第1項記載の複合機態形差圧センサ。
JP58169198A 1983-09-16 1983-09-16 複合機能形差圧センサ Expired - Lifetime JPH0629821B2 (ja)

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