JPH01118732A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPH01118732A JPH01118732A JP62276150A JP27615087A JPH01118732A JP H01118732 A JPH01118732 A JP H01118732A JP 62276150 A JP62276150 A JP 62276150A JP 27615087 A JP27615087 A JP 27615087A JP H01118732 A JPH01118732 A JP H01118732A
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- circular tube
- sensor
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- pressure sensor
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は非晶質磁性合金等の磁歪効果を有する合金を用
いた圧力センサに関するものである。
いた圧力センサに関するものである。
従来の技術
近年、非晶質磁性合金等の磁歪効果を用いた合金を圧力
ダイヤフラムとして用いる圧力センサが提案されている
。（例えば特開昭６０−８８３３６号公報等） 第７図はその一例を示している。３１は円環状の溝が設
けられた円柱状の軟磁性体で、３２は磁歪を有する非晶
質磁性合金円板、３３は前記軟磁性体の溝部に巻装され
たコイル、３４は一端を溝部底部に接し他端を軟磁性体
開口部面と面位置になる非磁性リング、３５はこれらを
収納する容器、３６は非晶質磁性合金に圧力を伝達する
透孔３７を有した蓋部である。油圧が油圧導入口３８に
加わると、透孔３７を通して圧力が非晶質磁性合金円板
３２に加わり、これを軟磁性溝部において押し下げ非晶
質磁性合金円板内に応力が発生する。
ダイヤフラムとして用いる圧力センサが提案されている
。（例えば特開昭６０−８８３３６号公報等） 第７図はその一例を示している。３１は円環状の溝が設
けられた円柱状の軟磁性体で、３２は磁歪を有する非晶
質磁性合金円板、３３は前記軟磁性体の溝部に巻装され
たコイル、３４は一端を溝部底部に接し他端を軟磁性体
開口部面と面位置になる非磁性リング、３５はこれらを
収納する容器、３６は非晶質磁性合金に圧力を伝達する
透孔３７を有した蓋部である。油圧が油圧導入口３８に
加わると、透孔３７を通して圧力が非晶質磁性合金円板
３２に加わり、これを軟磁性溝部において押し下げ非晶
質磁性合金円板内に応力が発生する。
この内部応力の発生で磁歪効果により非晶質磁性合金の
透磁率が減少する。この変化をコイル３３を用いてイン
ダクタンスの形で検出し圧力（この場合は油圧）を測定
する様になっている。
透磁率が減少する。この変化をコイル３３を用いてイン
ダクタンスの形で検出し圧力（この場合は油圧）を測定
する様になっている。
発明が解決しようとする問題点
上記の様な構成のセンサにおいては、コイル、円柱状の
軟磁性体および磁歪を有する非晶質磁性合金円板が磁気
回路を構成し、圧力によって非晶質合金に生じた透磁率
の変化すなわち磁気回路の磁気抵抗変化を検出するため
、センサ構成時に円柱状の軟磁性体の磁気抵抗を均一に
制御すること、及び該軟磁性体と磁歪を有する非晶質磁
性合金の接触状態を均一にすることは難しく、それぞれ
の原因によるインダクタンス値のバラツキを生じセンサ
の出力特性が大きく変化する要因となる。
軟磁性体および磁歪を有する非晶質磁性合金円板が磁気
回路を構成し、圧力によって非晶質合金に生じた透磁率
の変化すなわち磁気回路の磁気抵抗変化を検出するため
、センサ構成時に円柱状の軟磁性体の磁気抵抗を均一に
制御すること、及び該軟磁性体と磁歪を有する非晶質磁
性合金の接触状態を均一にすることは難しく、それぞれ
の原因によるインダクタンス値のバラツキを生じセンサ
の出力特性が大きく変化する要因となる。
また、これらの構成要素がセンサ容器と接触する構造で
あるため出力特性が温度により大きな影響を受は易いと
いう欠点がある。
あるため出力特性が温度により大きな影響を受は易いと
いう欠点がある。
さらに、非晶質磁性合金自体に圧力が印加されるため、
該合金に極めて大きい応力が発生し、そのため、出力が
非線形となるという欠点も有する。
該合金に極めて大きい応力が発生し、そのため、出力が
非線形となるという欠点も有する。
本発明は、以上の欠点を除き、構成時のセンサ出力を安
定化させるとともに、出力特性の温度による変化の少な
い、出力直線性を有するセンサを提供することを目的と
する。
定化させるとともに、出力特性の温度による変化の少な
い、出力直線性を有するセンサを提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段
円管の内部に圧力を印加する手段を有し、該円管上に磁
歪を有する金属を固着形成させ、その周囲にコイルを巻
回し、圧力の印加によって該磁歪金属に変位を生じさせ
、その時生じる透磁率の変化を検出する圧力センサにお
いて、該磁歪金属をストリップ状にし、該ストリップの
長手方向を、円管の長手方向に対し角度を有する様に固
着形成して圧力センサを構成する。
歪を有する金属を固着形成させ、その周囲にコイルを巻
回し、圧力の印加によって該磁歪金属に変位を生じさせ
、その時生じる透磁率の変化を検出する圧力センサにお
いて、該磁歪金属をストリップ状にし、該ストリップの
長手方向を、円管の長手方向に対し角度を有する様に固
着形成して圧力センサを構成する。
作用
本発明のセンサ構成により、従来例で生じたコイルを内
蔵した軟磁性材料から生じる出力不安定性や軟磁性体と
センサ材料である磁歪を有する金属との接触によって生
じる接触状態の不安定性を無くすることができるととも
に、該磁歪金属のストリップの長手方向を、円管の長平
方向に対し角度を有する様に固着形成することによって
、圧力の検出感度を大きくできる。また、円管の設計に
よって非晶質合金に生じる応力状態を調整できるため、
直線性に優れたセンサ出力特性の極めて安定な圧力セン
サを供給することができる。
蔵した軟磁性材料から生じる出力不安定性や軟磁性体と
センサ材料である磁歪を有する金属との接触によって生
じる接触状態の不安定性を無くすることができるととも
に、該磁歪金属のストリップの長手方向を、円管の長平
方向に対し角度を有する様に固着形成することによって
、圧力の検出感度を大きくできる。また、円管の設計に
よって非晶質合金に生じる応力状態を調整できるため、
直線性に優れたセンサ出力特性の極めて安定な圧力セン
サを供給することができる。
実施例
以下本発明を実施例をもって詳述する。
実施例１
第１図は本発明の一実施例の断面図である。
１は４５％Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる直径１０ｍｍ。
内径７ｍｍの円管であり、その円管内部には検出すべき
圧力を円管の一端部より圧力導入口２を通じて内径に印
加できるようになっている。また他の一端は閉じられた
構造になってい、その円管の中央部に磁歪を有するＣｏ
系非晶質磁性合金３からなるストリップ状金属を、該ス
トリップの長手方向を、円管の長手方向に対し６０”と
なるように円管外部表面に固着しである。この時、Ｃｏ
系非晶質磁性合金と該円管１を構成するＮｉ−Ｆｅ合金
の熱膨張率の差は１．５Ｘ１０−６である。４は、金属
円管１の周囲に同心円状に巻回したコイルである。さら
に該コイルの外側に４５％Ｎｉ−Ｆｅからなる容器５を
設けである。６はセンサ検出用回路であり、７は出力端
子、８はセンサ取っ付、け用ネジである。圧力導入口２
から印加された圧力は、円管内部に伝わり、円管を弾性
変形させ、その外側に固着された非晶質磁性合金に変位
を与える。この応力／変位によって非晶質磁性合金の透
磁率は減少しインダクタンス変化が生じる。その結果を
第２図に示した。測定周波数は２０ｋＨｚであった。圧
力が３００ ｋｇ ｆ ／ ｃｄまでインダクタンス値
は圧力に対し単調にかつほぼ直線的に減少し圧力との間
に一対一の対応が存在する。この関係によって圧力の測
定が可能となる。また、この出力の温度特性は一３０〜
１２０℃の範囲でほぼ同様なインダクタンス変化を示す
とともに、加圧時と減圧時の圧力ヒステリシスは第２図
に示すように殆ど皆無であった。
圧力を円管の一端部より圧力導入口２を通じて内径に印
加できるようになっている。また他の一端は閉じられた
構造になってい、その円管の中央部に磁歪を有するＣｏ
系非晶質磁性合金３からなるストリップ状金属を、該ス
トリップの長手方向を、円管の長手方向に対し６０”と
なるように円管外部表面に固着しである。この時、Ｃｏ
系非晶質磁性合金と該円管１を構成するＮｉ−Ｆｅ合金
の熱膨張率の差は１．５Ｘ１０−６である。４は、金属
円管１の周囲に同心円状に巻回したコイルである。さら
に該コイルの外側に４５％Ｎｉ−Ｆｅからなる容器５を
設けである。６はセンサ検出用回路であり、７は出力端
子、８はセンサ取っ付、け用ネジである。圧力導入口２
から印加された圧力は、円管内部に伝わり、円管を弾性
変形させ、その外側に固着された非晶質磁性合金に変位
を与える。この応力／変位によって非晶質磁性合金の透
磁率は減少しインダクタンス変化が生じる。その結果を
第２図に示した。測定周波数は２０ｋＨｚであった。圧
力が３００ ｋｇ ｆ ／ ｃｄまでインダクタンス値
は圧力に対し単調にかつほぼ直線的に減少し圧力との間
に一対一の対応が存在する。この関係によって圧力の測
定が可能となる。また、この出力の温度特性は一３０〜
１２０℃の範囲でほぼ同様なインダクタンス変化を示す
とともに、加圧時と減圧時の圧力ヒステリシスは第２図
に示すように殆ど皆無であった。
実施例２
第３図は本発明の他の一実施例の断面図である。
１１はチタニウム合金からなる直径１０ｍｍ、内径３ｍ
ｍの円管であり、その円管内部には検出すべき圧力を円
管の一端部より圧力導入口１２を通じて直径３ｍｍの円
管内に印加できるようになっている。また、他の一端は
閉じられた構造になってい、その円管の外債中央部に、
磁歪を有し円管の長手方向に対し６５°なる角度に複数
個のスリットを形成して複数のストリップ状としたＦｅ
系非晶質磁性合金円筒１３を、該スリット即ちストリッ
プの長手方向を、同じ（円管の長手方向に対し６５°と
なるように円管外部表面に固着しである。この時、Ｆｅ
系非晶質磁性合金と円筒管１１を構成するチタニウム合
金の熱膨脹率の差は、ｌＸｌ０−６である。１４は、金
属円管１１の周囲に同心円状に巻回したコイルである。
ｍの円管であり、その円管内部には検出すべき圧力を円
管の一端部より圧力導入口１２を通じて直径３ｍｍの円
管内に印加できるようになっている。また、他の一端は
閉じられた構造になってい、その円管の外債中央部に、
磁歪を有し円管の長手方向に対し６５°なる角度に複数
個のスリットを形成して複数のストリップ状としたＦｅ
系非晶質磁性合金円筒１３を、該スリット即ちストリッ
プの長手方向を、同じ（円管の長手方向に対し６５°と
なるように円管外部表面に固着しである。この時、Ｆｅ
系非晶質磁性合金と円筒管１１を構成するチタニウム合
金の熱膨脹率の差は、ｌＸｌ０−６である。１４は、金
属円管１１の周囲に同心円状に巻回したコイルである。
さらに該コイルの外側に４８％Ｎ ｉ −Ｆ ｅからな
る容器１５を設けである。１６はセンサ出力検出用回路
であり、１７は出力端子、１８はセンサ取り付は用ネジ
である。検出原理は実施例１に述べたものと同様であり
、第４図にその測定回路を示す。この時測定周波数は５
０ｋＨｚであった。圧力が３００ｋｒｆ／ｃ＋Ｊまで出
力電圧は単調に増加し第５図の様な圧力に対し、はぼ線
形の出力電圧が得られる。また、この出力の温度特性は
一３０〜１２０℃の範囲でほぼ同様な出力を示すととも
に、加圧時と減圧時の圧力ヒステリシスも殆ど皆無であ
った。
る容器１５を設けである。１６はセンサ出力検出用回路
であり、１７は出力端子、１８はセンサ取り付は用ネジ
である。検出原理は実施例１に述べたものと同様であり
、第４図にその測定回路を示す。この時測定周波数は５
０ｋＨｚであった。圧力が３００ｋｒｆ／ｃ＋Ｊまで出
力電圧は単調に増加し第５図の様な圧力に対し、はぼ線
形の出力電圧が得られる。また、この出力の温度特性は
一３０〜１２０℃の範囲でほぼ同様な出力を示すととも
に、加圧時と減圧時の圧力ヒステリシスも殆ど皆無であ
った。
実施例１及び２に述べたようにストリップ状磁歪金属の
長手方向を、円管の長手方向に対し角度を有する様に固
着形成しているため特に感度が高（なる。このことは次
の実験で明らかである。実施例１と同様な構成の１枚の
ストリップの長手方向を円管の長手方向とＯ°〜１８０
°の領域で逐次変化させてセンサを構成させ、その出力
特性を測定した。
長手方向を、円管の長手方向に対し角度を有する様に固
着形成しているため特に感度が高（なる。このことは次
の実験で明らかである。実施例１と同様な構成の１枚の
ストリップの長手方向を円管の長手方向とＯ°〜１８０
°の領域で逐次変化させてセンサを構成させ、その出力
特性を測定した。
その結果を第６図に示す。該角度がＯｏの場合印加圧力
に対する出力感度は小さいが角度を持たせると感度が向
上し、と（に４５°〜８０°、及び１００’〜１３５°
で高感度を示した。これらの結果は円管表面に発生する
応力計算の結果と一致した。さらに、実施例１および２
において、非晶質磁性合金と円筒管材の熱膨脹率の差は
、１〜１．５Ｘ１０−’であったが、差が２Ｘ１０−’
以上となるとセンサの温度変化による特性変化が著しく
なり、センサとしての特性が劣化する。このことより、
該熱膨脹係数差が２Ｘ１０−６以下であることが安定し
たセンサ出力の実現には必要である。
に対する出力感度は小さいが角度を持たせると感度が向
上し、と（に４５°〜８０°、及び１００’〜１３５°
で高感度を示した。これらの結果は円管表面に発生する
応力計算の結果と一致した。さらに、実施例１および２
において、非晶質磁性合金と円筒管材の熱膨脹率の差は
、１〜１．５Ｘ１０−’であったが、差が２Ｘ１０−’
以上となるとセンサの温度変化による特性変化が著しく
なり、センサとしての特性が劣化する。このことより、
該熱膨脹係数差が２Ｘ１０−６以下であることが安定し
たセンサ出力の実現には必要である。
また、非晶質磁性合金は結晶磁気異方性が極めて小さい
ため高透磁率を示し、材料に生じた磁歪がこの透磁率を
太き（変えるため、本発明のようなセンサ材料としては
特に優れている。また、これらの非晶質材料は超急冷法
によって得られた薄帯であるが、該円筒上に直接スパッ
タ法でも形成できる。
ため高透磁率を示し、材料に生じた磁歪がこの透磁率を
太き（変えるため、本発明のようなセンサ材料としては
特に優れている。また、これらの非晶質材料は超急冷法
によって得られた薄帯であるが、該円筒上に直接スパッ
タ法でも形成できる。
発明の効果
本発明による圧力センサは、該磁歪金属をストリップ状
にし、該ストリップの長手方向を、円管の長手方向に対
し角度を有する様に固着形成することによってセンサの
出力感度を向上させるとともに、極めて良好なセンサの
温度特性を持たせることができ、−３０〜１２０℃の範
囲でほぼ同様なインダクタンス変化、即ち出力電圧変化
を示し、その変化が直線的である。また、加圧時と減圧
時の圧力ヒステリシスが殆ど皆無であるという優れた効
果を有する。この結果検出精度が検出圧力のフルスケー
ルの０．１％と高精度の圧力測定を行うことが可能とな
り、また、構成が簡単なため、安価に供給でき、種々の
圧力制御に大きく貢献することができる。
にし、該ストリップの長手方向を、円管の長手方向に対
し角度を有する様に固着形成することによってセンサの
出力感度を向上させるとともに、極めて良好なセンサの
温度特性を持たせることができ、−３０〜１２０℃の範
囲でほぼ同様なインダクタンス変化、即ち出力電圧変化
を示し、その変化が直線的である。また、加圧時と減圧
時の圧力ヒステリシスが殆ど皆無であるという優れた効
果を有する。この結果検出精度が検出圧力のフルスケー
ルの０．１％と高精度の圧力測定を行うことが可能とな
り、また、構成が簡単なため、安価に供給でき、種々の
圧力制御に大きく貢献することができる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例における圧力センサの
断面図、同図（ｂ）は同実施例における非晶質合金の形
状を示す正面図、第２図は圧力によって生じるインダク
タンス変化を示すグラフ、第３図（ａ）は本発明の他の
実施例の断面図、同図（ｂ）は同実施例における非晶質
合金の形状を示す正面図、第４図はセンサ回路図、第５
図はセンサ出力図、第６図は非晶質合金ストリップの円
管長手方向に対する角度の感度に及ぼす影響を説明する
図、第７図は従来の技術のセンサの断面図である。 １・・・円管、−２・・・圧力導入口、３・・・非晶質
合金、４・・・コイル、５・・・金属容器、６・・・検
出用回路、７・・・出力端子、８・・・ネジ。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はが１名第１図 １２ 図 第３図 第４図 圧力 （Ｋｇ４／ｃ１ｎり 第５図 圧力 （Ｋｌｉ／ｃｍす
断面図、同図（ｂ）は同実施例における非晶質合金の形
状を示す正面図、第２図は圧力によって生じるインダク
タンス変化を示すグラフ、第３図（ａ）は本発明の他の
実施例の断面図、同図（ｂ）は同実施例における非晶質
合金の形状を示す正面図、第４図はセンサ回路図、第５
図はセンサ出力図、第６図は非晶質合金ストリップの円
管長手方向に対する角度の感度に及ぼす影響を説明する
図、第７図は従来の技術のセンサの断面図である。 １・・・円管、−２・・・圧力導入口、３・・・非晶質
合金、４・・・コイル、５・・・金属容器、６・・・検
出用回路、７・・・出力端子、８・・・ネジ。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はが１名第１図 １２ 図 第３図 第４図 圧力 （Ｋｇ４／ｃ１ｎり 第５図 圧力 （Ｋｌｉ／ｃｍす
Claims (4)
- （１）円管の内部に圧力を印加する手段を有し、該円管
上に磁歪を有する金属を固着形成させ、その周囲にコイ
ルを巻回し、圧力の印加によって該磁歪金属に変位を生
じさせ、その時生じる透磁率の変化を検出する圧力セン
サにおいて、該磁歪金属をストリップ状にし、該ストリ
ップの長手方向を、円管の長手方向に対し角度を有する
様に固着形成したことを特徴とする圧力センサ。 - （２）磁歪を有する金属が非晶質磁性合金であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力センサ。 - （３）磁歪金属ストリップの固着方向角度が円管の長手
方向に対し、４５゜以上８０゜以下及び１００゜以上１
３５゜以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の圧力センサ。 - （４）円管と磁歪を有する金属との熱膨脹係数の差が２
×１０＾−＾６以下であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27615087A JPH0750008B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27615087A JPH0750008B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01118732A true JPH01118732A (ja) | 1989-05-11 |
| JPH0750008B2 JPH0750008B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=17565455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27615087A Expired - Lifetime JPH0750008B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750008B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006018480A1 (de) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Magnetomechanischer Drucksensor |
| DE102006018482A1 (de) * | 2005-05-03 | 2006-11-09 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Magnetoelastischer Drucksensor |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP27615087A patent/JPH0750008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006018480A1 (de) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Magnetomechanischer Drucksensor |
| DE102006018482A1 (de) * | 2005-05-03 | 2006-11-09 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Magnetoelastischer Drucksensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0750008B2 (ja) | 1995-05-31 |
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