JPS6151535A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPS6151535A JPS6151535A JP59175610A JP17561084A JPS6151535A JP S6151535 A JPS6151535 A JP S6151535A JP 59175610 A JP59175610 A JP 59175610A JP 17561084 A JP17561084 A JP 17561084A JP S6151535 A JPS6151535 A JP S6151535A
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- Japan
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- pressure
- airtight container
- sensitive element
- temperature
- pressure sensor
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- Pending
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-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
く技術分野〉
本発明は大気中及び液体中の圧力変化を電気信号出力と
して取り出すことのできる圧力センサに関するものであ
る。
して取り出すことのできる圧力センサに関するものであ
る。
〈従来技術〉
従来より大気中又は液体中の圧力測定にはブルドン管、
べａ−ズ、ダイヤフラム等の機械的変化を用いた圧力測
定が行なわれており、安価で手軽であることから一般的
に広く利用されている。しかしながら、エレクトロニク
ス技術の発達によりこれに即応させる念め圧力変化を電
気信号出力として測定する圧力センサのＰＡ発か要望さ
れている。
べａ−ズ、ダイヤフラム等の機械的変化を用いた圧力測
定が行なわれており、安価で手軽であることから一般的
に広く利用されている。しかしながら、エレクトロニク
ス技術の発達によりこれに即応させる念め圧力変化を電
気信号出力として測定する圧力センサのＰＡ発か要望さ
れている。
圧力変化を電気信号出力として測定する圧力センサは、
データ処理システムと容易に接続することができ、自動
計測及び自動制量が容易でまた直接電気信号として測定
値を出力することは圧力を高ｈ′ｉ度で測定可能にする
ばかりでなく、応答速度も速くなり小型軽量化し易いと
いう利点も得られる。
データ処理システムと容易に接続することができ、自動
計測及び自動制量が容易でまた直接電気信号として測定
値を出力することは圧力を高ｈ′ｉ度で測定可能にする
ばかりでなく、応答速度も速くなり小型軽量化し易いと
いう利点も得られる。
従って従来より次の様な種々のタイプの圧力センサか研
究開発されている。
究開発されている。
（１） 金属箔の歪ゲージを金属ダイヤフラムに取り
付けた圧力センサ。
付けた圧力センサ。
１２１ｓｉダイヤフラム型圧カセンサ。
（３１ＰＶＤＦ、ＺｎＯ等の圧電材、糾を用いた圧力セ
ンサ。
ンサ。
（４） 水晶式圧力センサ。
（５） その他、キャパシタンス、インダクタンスの
変化を利用した圧力センサ。
変化を利用した圧力センサ。
（１１の金属箔の歪ゲージを金属ダイヤプラムに取り付
けた圧力センサはダイヤフラムが圧力によって変形する
ことにより金属箔が歪み、この歪みによって金属箔の電
気的抵抗が変化することを利用した圧力センサで、扁圧
測定を可能としまた温度特性や長期安定性に優れている
という利点を有する反面、感度が小さく小型軽量化が困
難であるという欠点を有している。（２）のＳｉダイヤ
フラム型圧力センサはＳｉ結晶に圧力を加えることによ
りＳｉの比抵抗が変化するピエゾ抵抗効果を利用してお
り、Ｓｉを材料として用いているので半導体技術の利用
により大臣生産が可能で周辺回路と一体化し易い特長を
有する反面、温度依存性か大きく温度補償回路が必要と
なる。温度補償回路とＳｉ圧力センサを同−Ｓｉ基板に
一体化した圧力センサも作製されているが１価格か高く
、さらにＳｉダイヤフラムの機械的強度が弱いため素子
が破損し易いという欠点を有している。（３）のＰＶＤ
Ｆ 。
けた圧力センサはダイヤフラムが圧力によって変形する
ことにより金属箔が歪み、この歪みによって金属箔の電
気的抵抗が変化することを利用した圧力センサで、扁圧
測定を可能としまた温度特性や長期安定性に優れている
という利点を有する反面、感度が小さく小型軽量化が困
難であるという欠点を有している。（２）のＳｉダイヤ
フラム型圧力センサはＳｉ結晶に圧力を加えることによ
りＳｉの比抵抗が変化するピエゾ抵抗効果を利用してお
り、Ｓｉを材料として用いているので半導体技術の利用
により大臣生産が可能で周辺回路と一体化し易い特長を
有する反面、温度依存性か大きく温度補償回路が必要と
なる。温度補償回路とＳｉ圧力センサを同−Ｓｉ基板に
一体化した圧力センサも作製されているが１価格か高く
、さらにＳｉダイヤフラムの機械的強度が弱いため素子
が破損し易いという欠点を有している。（３）のＰＶＤ
Ｆ 。
ＺｎＯ等の圧電材料を用いた圧力センサは、これら圧電
材料が圧力を受けて歪むことにより起電力を生じる圧電
効果を利用した圧力センサで、小型軽は、出力が大きい
などの長所を持っている反面精度が低く、振動等による
ノイズを袷い易い欠点を有している。（４）の水晶式圧
力センサは水晶°の発振閾波数が圧力に対して直線的に
変化することを利用したものがあるが、高価で小型軽量
化が困難であるという欠点を有している。その他、ダイ
ヤフラムの移妨を静電容盪変化として把える圧力センサ
あるいは磁性体に圧力が作用すると応力を生じ、その応
力による磁歪効果を利用してインダクタンス変化を求め
、圧力を測定する圧力センサ等が知られているが、キャ
パシタンスやインダクタンス変化を利用した圧力センサ
は上記小型軽量化か困難であるという欠点を有している
。
材料が圧力を受けて歪むことにより起電力を生じる圧電
効果を利用した圧力センサで、小型軽は、出力が大きい
などの長所を持っている反面精度が低く、振動等による
ノイズを袷い易い欠点を有している。（４）の水晶式圧
力センサは水晶°の発振閾波数が圧力に対して直線的に
変化することを利用したものがあるが、高価で小型軽量
化が困難であるという欠点を有している。その他、ダイ
ヤフラムの移妨を静電容盪変化として把える圧力センサ
あるいは磁性体に圧力が作用すると応力を生じ、その応
力による磁歪効果を利用してインダクタンス変化を求め
、圧力を測定する圧力センサ等が知られているが、キャ
パシタンスやインダクタンス変化を利用した圧力センサ
は上記小型軽量化か困難であるという欠点を有している
。
以上の如く、従来開発されている圧力センサは性能また
は価格的に充分なものでなく、実用化にあたって種々の
問題点を有していた。
は価格的に充分なものでなく、実用化にあたって種々の
問題点を有していた。
〈発明の目的〉
末完Ｉｆ１は上述の問題点に鑑み感湿素子を圧力の検知
手段として利用することにより構造か簡単で安価に製作
することを可能とした新規有用な圧力センサを提供する
ことを目的とする。
手段として利用することにより構造か簡単で安価に製作
することを可能とした新規有用な圧力センサを提供する
ことを目的とする。
〈発明の構成と原理〉
大発明の圧力センサは、圧力の変化に追従して変形し内
容積が変化する気密容器内に感湿素子を内蔵するととも
に水蒸気を密封し、気密容器内の圧力変化に応じて感湿
素子へ吸着される水分量を電気的に検出するように構成
されている。即ち大気中あるいは液中に置かれる気密容
器の少なくとも一部を可動変形部材で構成し１周囲圧力
の変化を受けてこの可動変形部材を弾性変形させること
により、気品容器内に密封されている水蒸気の圧力か変
化する。気密容器内の感湿素子は水分の吸着量に応じて
インピーダンス等の電気的特性が変化する性質を有する
ものであるため、水蒸気圧の変化に応じて感湿素子への
水分吸着量が可逆的に変化し、これが′電気的特性の変
化となって表われる。即ち、周囲圧力の変化が感湿素子
の電気的特性の変・化として検出されることになる。
容積が変化する気密容器内に感湿素子を内蔵するととも
に水蒸気を密封し、気密容器内の圧力変化に応じて感湿
素子へ吸着される水分量を電気的に検出するように構成
されている。即ち大気中あるいは液中に置かれる気密容
器の少なくとも一部を可動変形部材で構成し１周囲圧力
の変化を受けてこの可動変形部材を弾性変形させること
により、気品容器内に密封されている水蒸気の圧力か変
化する。気密容器内の感湿素子は水分の吸着量に応じて
インピーダンス等の電気的特性が変化する性質を有する
ものであるため、水蒸気圧の変化に応じて感湿素子への
水分吸着量が可逆的に変化し、これが′電気的特性の変
化となって表われる。即ち、周囲圧力の変化が感湿素子
の電気的特性の変・化として検出されることになる。
〈実施例〉
第１図Ｃ−を本発明の一実施例を示す圧力センナの構成
図である。Ｔｏ−８ステム１上に感湿素子２が固着され
、ステム１を貫通して外部へ突出する１対の接続端子３
が感湿素子２にリードボンディングされている。感湿素
子２は例、ｔはスチレンスルホン酸ナトリウムから成る
感湿膜をアルミナ等の絶縁性基板上に形成して１対の櫛
歯状電極を配置した構造を有するものであり、櫛歯状電
極が各々接続端子３にリード線で連結されている。ステ
ムｌ上には天然ゴム等から成る変形カバー４を頂部に有
する円筒状のキャップ５が冠着され、感湿素子２の内蔵
された気密容器が形成されている。
図である。Ｔｏ−８ステム１上に感湿素子２が固着され
、ステム１を貫通して外部へ突出する１対の接続端子３
が感湿素子２にリードボンディングされている。感湿素
子２は例、ｔはスチレンスルホン酸ナトリウムから成る
感湿膜をアルミナ等の絶縁性基板上に形成して１対の櫛
歯状電極を配置した構造を有するものであり、櫛歯状電
極が各々接続端子３にリード線で連結されている。ステ
ムｌ上には天然ゴム等から成る変形カバー４を頂部に有
する円筒状のキャップ５が冠着され、感湿素子２の内蔵
された気密容器が形成されている。
キャップ５は相対湿度５０ＳＲＨの雰囲気下でステムｌ
上に冠着され、内部に水蒸気が密封される。
上に冠着され、内部に水蒸気が密封される。
変形カバー４Ｖｉガス透過７性がなく弾性に富む可撓性
部材で構成されるため、得られる気密容器内外でのガス
の拡散透過が無く、一定量の水蒸気が密閉された状態が
維持されることになる。この気密容器を大気中あるい番
１液体中に置くと大気圧あるいは液圧に応じて変形カバ
ー４が気密容器の内外方向へ膨縮変形し、内部の水蒸気
圧が変化する。
部材で構成されるため、得られる気密容器内外でのガス
の拡散透過が無く、一定量の水蒸気が密閉された状態が
維持されることになる。この気密容器を大気中あるい番
１液体中に置くと大気圧あるいは液圧に応じて変形カバ
ー４が気密容器の内外方向へ膨縮変形し、内部の水蒸気
圧が変化する。
従って気密容器内で感湿素子２への水分吸音量が変化し
、感湿素子２の電気抵抗値が変化することになる。外部
回路に接続された接続端子３を介してこの電気抵抗値の
変化を検出すれば圧力センサ周囲の圧力が求められる。
、感湿素子２の電気抵抗値が変化することになる。外部
回路に接続された接続端子３を介してこの電気抵抗値の
変化を検出すれば圧力センサ周囲の圧力が求められる。
上記構成から成る圧力センサにおいて、感湿素子２の抵
抗を交流ＩＫＨｚの正弦波を用いて測定すると第２図し
＼）β）に示す如くとなった。即ち。
抗を交流ＩＫＨｚの正弦波を用いて測定すると第２図し
＼）β）に示す如くとなった。即ち。
１、Ｑａｔｍの雰囲気下では抵抗は２６６にΩであった
が、１．２５ａｔｍの加圧雰囲気下に圧力センサを置く
と抵抗Ｆｉ１６５にΩに変化し、圧力を０．２５ａｔｍ
増加することによって抵抗は約１００にΩ減少した。一
方、減圧下に圧力センサを置くと抵抗は上記とは逆に増
加することとなる。
が、１．２５ａｔｍの加圧雰囲気下に圧力センサを置く
と抵抗Ｆｉ１６５にΩに変化し、圧力を０．２５ａｔｍ
増加することによって抵抗は約１００にΩ減少した。一
方、減圧下に圧力センサを置くと抵抗は上記とは逆に増
加することとなる。
第３図は本発明の他の実施例を示す圧力センサの構成図
である。木実雄側においてはキャップ５′をベローズの
如くポリエチレン、ナイロン、プラスチック等から成る
蛇腹状に成形された伸縮自在の筒体で構成して論る。こ
の蛇腹状の筒体は周囲圧力を受けて図中の矢印で示す如
く伸縮変形し、これによって内容積が変化する。木実雄
側の気密容器は容器全体が可動変形するため、第１図に
示す実施例に比較して圧力の変化に対する内容量の変位
量を大きく設定することができる。
である。木実雄側においてはキャップ５′をベローズの
如くポリエチレン、ナイロン、プラスチック等から成る
蛇腹状に成形された伸縮自在の筒体で構成して論る。こ
の蛇腹状の筒体は周囲圧力を受けて図中の矢印で示す如
く伸縮変形し、これによって内容積が変化する。木実雄
側の気密容器は容器全体が可動変形するため、第１図に
示す実施例に比較して圧力の変化に対する内容量の変位
量を大きく設定することができる。
上記圧力センサは大気圧等を測定する手段として用いる
以外に水槽等に付設して溶液の圧力を検出することによ
り溶液残量を求める手段としても使用することができ、
データ処理システムに組み込んで自動制御用知覚機能部
を構成することも可能である。尚、気密容器内に密閉さ
れた水蒸気は温度による影響を受けるが、圧力ＪＩ１１
定上この温度による影響か問題となる場合にＩ−ｉ温度
補償用センサとして上記実施例と同様な構成で圧力変化
による可動変形部を持たない即ち圧力変化の影■を受け
ることなく内容積か常時一定のセンサを圧力センサと並
置して使用し、圧力センサと温度補償用センサの差を求
めることにより温度に起因した測定誤差が除かれた圧力
測定差を得ることができる。
以外に水槽等に付設して溶液の圧力を検出することによ
り溶液残量を求める手段としても使用することができ、
データ処理システムに組み込んで自動制御用知覚機能部
を構成することも可能である。尚、気密容器内に密閉さ
れた水蒸気は温度による影響を受けるが、圧力ＪＩ１１
定上この温度による影響か問題となる場合にＩ−ｉ温度
補償用センサとして上記実施例と同様な構成で圧力変化
による可動変形部を持たない即ち圧力変化の影■を受け
ることなく内容積か常時一定のセンサを圧力センサと並
置して使用し、圧力センサと温度補償用センサの差を求
めることにより温度に起因した測定誤差が除かれた圧力
測定差を得ることができる。
湿度センサ２は上記実施例では高分子電解質よりなる感
湿膜を有するものを使用したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、雰囲気中の湿度変化により電気信号
が変化する湿度センサであれば容伊変化型湿度センサ、
セラミック湿度センサその他を用いることができる。ま
た気密容器の形状は上記実施例以外には球状２円錐状等
種々のものと成形することができる。
湿膜を有するものを使用したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、雰囲気中の湿度変化により電気信号
が変化する湿度センサであれば容伊変化型湿度センサ、
セラミック湿度センサその他を用いることができる。ま
た気密容器の形状は上記実施例以外には球状２円錐状等
種々のものと成形することができる。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く本発明は圧力変化に応じて可動変形す
る気密容器と感湿素子とを一体的に結合させて成る圧力
センサであり、感度が高く機械的に強固で素子構造や素
子特性の設定を比較的自由に設定することができる。ま
た安価に製作することが可能で小型軽量化も容易に図る
ことができる。
る気密容器と感湿素子とを一体的に結合させて成る圧力
センサであり、感度が高く機械的に強固で素子構造や素
子特性の設定を比較的自由に設定することができる。ま
た安価に製作することが可能で小型軽量化も容易に図る
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す圧力センサの構成図で
ある。 ？：５２図（へｌＢｌ＃ｉ第１図に示す圧力センサの駆
動信号波形と抵抗値変化を示す特性図である。 第３図は未発明の他の実施例を示す圧力センサの構成図
である。
ある。 ？：５２図（へｌＢｌ＃ｉ第１図に示す圧力センサの駆
動信号波形と抵抗値変化を示す特性図である。 第３図は未発明の他の実施例を示す圧力センサの構成図
である。
Claims (1)
- １．圧力変化に追従して可動変形し内容積が変化する気
密容器内に感湿素子を内蔵するとともに水蒸気を密封し
、前記気密容器内の圧力変化に応じて前記感湿素子へ吸
着される水分量の電気的検知手段を設けたことを特徴と
する圧力センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59175610A JPS6151535A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 圧力センサ |
| US06/764,568 US4682502A (en) | 1984-08-22 | 1985-08-12 | Pressure sensor |
| DE19853529799 DE3529799A1 (de) | 1984-08-22 | 1985-08-20 | Drucksensor |
| GB08521100A GB2163556B (en) | 1984-08-22 | 1985-08-22 | Fluid pressure sensors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59175610A JPS6151535A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6151535A true JPS6151535A (ja) | 1986-03-14 |
Family
ID=15999098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59175610A Pending JPS6151535A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 圧力センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4682502A (ja) |
| JP (1) | JPS6151535A (ja) |
| DE (1) | DE3529799A1 (ja) |
| GB (1) | GB2163556B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4820236A (en) * | 1987-10-22 | 1989-04-11 | Coleco Industries, Inc. | Doll with sensing switch |
| DE3911152A1 (de) * | 1989-04-06 | 1990-10-11 | Joachim Schmidt | Niederschlagsmessgeraet |
| DE10222123A1 (de) * | 2002-05-17 | 2003-11-27 | Aircabin Gmbh | Absenkbares Gepäckfach mit Gasdruckfederverriegelung |
| US7017386B2 (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-28 | Honeywell International Inc. | Self-testing and self-calibrating detector |
| US9234508B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-01-12 | Presidents And Fellows Of Harvard College | Bacterial spore based energy system |
| DE102014201529A1 (de) * | 2014-01-28 | 2015-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Druckmessumformers sowie Druckmessumformer |
| DE102014218711A1 (de) * | 2014-09-17 | 2016-03-17 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Feuchtigkeitserfassung innerhalb eines Sensors |
| DE102015201533A1 (de) * | 2015-01-29 | 2016-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Gehäuse für einen Drucksensor, Drucksensor, Batteriezelle und Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Drucksensor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3820402A (en) * | 1970-07-13 | 1974-06-28 | Gen Electric | Electrical pressure transducer |
| GB1586117A (en) * | 1977-06-22 | 1981-03-18 | Rosemount Eng Co Ltd | Solid state sensor element |
| GB2064126A (en) * | 1979-11-22 | 1981-06-10 | Philips Electronic Associated | Method of making humidity sensors |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP59175610A patent/JPS6151535A/ja active Pending
-
1985
- 1985-08-12 US US06/764,568 patent/US4682502A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-08-20 DE DE19853529799 patent/DE3529799A1/de active Granted
- 1985-08-22 GB GB08521100A patent/GB2163556B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8521100D0 (en) | 1985-09-25 |
| DE3529799A1 (de) | 1986-02-27 |
| GB2163556A (en) | 1986-02-26 |
| US4682502A (en) | 1987-07-28 |
| DE3529799C2 (ja) | 1987-08-20 |
| GB2163556B (en) | 1988-05-05 |
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