JPH02269928A - 真空計 - Google Patents
真空計Info
- Publication number
- JPH02269928A JPH02269928A JP9238789A JP9238789A JPH02269928A JP H02269928 A JPH02269928 A JP H02269928A JP 9238789 A JP9238789 A JP 9238789A JP 9238789 A JP9238789 A JP 9238789A JP H02269928 A JPH02269928 A JP H02269928A
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- JP
- Japan
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- vibrating beam
- vibration
- vacuum
- natural frequency
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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、ノイズに強く、精度が良好な真空計に関する
ものである。
ものである。
〈従来の技術〉
従来、振動式真空計としては、例えば、水晶振動式真空
計がある。
計がある。
水晶振動式真空計では、真空度が上がると振動振幅が大
きくなることを利用し、振動振幅を電圧信号として真空
度を測定している。
きくなることを利用し、振動振幅を電圧信号として真空
度を測定している。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この様な装置においては、真空度が低い
、即ち、振幅が小さい領域では、出力電圧が小さく、増
幅等すると、アナログ信号なので、ノイズを拾いやすく
、誤差を生じやすく、測定精度を上げる事が雌しい。
、即ち、振幅が小さい領域では、出力電圧が小さく、増
幅等すると、アナログ信号なので、ノイズを拾いやすく
、誤差を生じやすく、測定精度を上げる事が雌しい。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、ノイズに強く、精度が良好な真空計を
提供するにある。
提供するにある。
く課題を解決するための手段〉
この目的を達成するために、本発明は、基板に支持され
た振動梁と、該振動梁を非線形振動領域で該振動梁の固
有振動数で自励発振させる自励発振回路と、前記振動梁
の固有振動数をカウントするカウンタと、線形領域での
固有振動数に対する測定固有振動数のずれ量から真空度
を演算検出する演算回路とを具備してなる真空計を構成
したものである。
た振動梁と、該振動梁を非線形振動領域で該振動梁の固
有振動数で自励発振させる自励発振回路と、前記振動梁
の固有振動数をカウントするカウンタと、線形領域での
固有振動数に対する測定固有振動数のずれ量から真空度
を演算検出する演算回路とを具備してなる真空計を構成
したものである。
く作 用〉
以上の構成において、振動梁を非線形振動領域で振動梁
の固有振動数で自励発振させる。このときの振動梁の固
有振動数をカウンタでカウントする。ｃｐｕにおいてカ
ウンタの出力とＲＯＭの校正データとを基にして、振動
梁の固有振動数から真空度を演算する０表示機構でＣＰ
Ｕの出力から真空度を表示あるいは記録する。
の固有振動数で自励発振させる。このときの振動梁の固
有振動数をカウンタでカウントする。ｃｐｕにおいてカ
ウンタの出力とＲＯＭの校正データとを基にして、振動
梁の固有振動数から真空度を演算する０表示機構でＣＰ
Ｕの出力から真空度を表示あるいは記録する。
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
〈実施例〉
第１図は本発明の一実施例のブロック説明図である。
図において、１は交流信号を一定電圧にクリップするリ
ミッタ−である、 １３’ｌＪえば、ツェナーダイオー
ドを使用した回路が用いられる。
ミッタ−である、 １３’ｌＪえば、ツェナーダイオー
ドを使用した回路が用いられる。
２は振動梁で、後に詳述する。
３はアン１で、リミッタ１と振動梁２と共に後に詳述す
る如く、自励振回路４が構成される。
る如く、自励振回路４が構成される。
５は振動梁２の固有振動数をカウントするカウンタであ
る。
る。
６は線形領域での固有振動数ｆｏに対する測定固有振動
数ｆのずれ（ｆ ｆｏ）に対して予め測定決定された
校正データが記憶されたＲＯＭである。
数ｆのずれ（ｆ ｆｏ）に対して予め測定決定された
校正データが記憶されたＲＯＭである。
７はカウンタ５の出力とＲＯＭ６の校正データとを基に
して振動梁の固有振動数から真空度を演算するｃｐｕで
ある。
して振動梁の固有振動数から真空度を演算するｃｐｕで
ある。
８はＣＰＵ７の出力から真空度を表示あるいは記録する
表示機構である。
表示機構である。
第２図に自励振回路４の具体例の要部構成説明図を示す
。
。
第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図（Ａ＞、（Ｂ）
は第２図を電気回路で示した図であり、第４図（Ｂ）は
ｐ形層とｎ＋形層の間に逆バイアス電圧を印加するため
の電源を示している。
は第２図を電気回路で示した図であり、第４図（Ｂ）は
ｐ形層とｎ＋形層の間に逆バイアス電圧を印加するため
の電源を示している。
これらの図において、１１は＋１００＋面を有する、例
えば不純物濃度１０１５原子／ ｃ ｍ ３以下のｐ形
のシリコン基板である。このシリコン基板１１の表面（
エツチングしない面）には部分的に不純物濃度１０′７
程度のｎ十拡ｆ！１層（図では省略）が形成され、この
ｎ十拡散層の一部に振動梁２が＜００１＞方向に形成さ
れている。なお、この振動梁２は基板１１に形成された
ｎ十層および２層をフォトリングラフィとアンダエッチ
ングの技術を用いて加工する。
えば不純物濃度１０１５原子／ ｃ ｍ ３以下のｐ形
のシリコン基板である。このシリコン基板１１の表面（
エツチングしない面）には部分的に不純物濃度１０′７
程度のｎ十拡ｆ！１層（図では省略）が形成され、この
ｎ十拡散層の一部に振動梁２が＜００１＞方向に形成さ
れている。なお、この振動梁２は基板１１に形成された
ｎ十層および２層をフォトリングラフィとアンダエッチ
ングの技術を用いて加工する。
１３は振動梁２の略中央上部に振動梁２に直交し、かつ
、非接触の状態で設けられた磁石、１４は絶縁膜として
のＳ ｉ ０２膜（第３図参照°）である、１５ａ、１
５ｂは例えばＡＩなどの金属電極で、この金属電極１５
ａの一端は振動梁２〃）ら延長したｎ十層に５ｉ０２層
に設けたコンタクトホール１６ａ、を通じて接続され、
他端はリード線を介して振動梁２の抵抗値とほぼ等しい
比較抵抗Ｒ０および増幅器１７の一端に接続されている
。
、非接触の状態で設けられた磁石、１４は絶縁膜として
のＳ ｉ ０２膜（第３図参照°）である、１５ａ、１
５ｂは例えばＡＩなどの金属電極で、この金属電極１５
ａの一端は振動梁２〃）ら延長したｎ十層に５ｉ０２層
に設けたコンタクトホール１６ａ、を通じて接続され、
他端はリード線を介して振動梁２の抵抗値とほぼ等しい
比較抵抗Ｒ０および増幅器１７の一端に接続されている
。
増幅器１７の出力は出力信号として取出されるとともに
分岐して一次コイルＬ１の一端に接続されている。この
コイルし、の他端はコモンラインに接続されている。
分岐して一次コイルＬ１の一端に接続されている。この
コイルし、の他端はコモンラインに接続されている。
一方比教抵抗ＲＯの他端は中点がコモンラインに接続し
た２次コイルＬ２の他端に接続され、この２次コイルＬ
２のＩｆ！！端は振動梁２の他端に前記同様に形成され
た金属な極Ｌ５ｂに接続されている。
た２次コイルＬ２の他端に接続され、この２次コイルＬ
２のＩｆ！！端は振動梁２の他端に前記同様に形成され
た金属な極Ｌ５ｂに接続されている。
上記構成において、ρ形層（基板１１〉とｎ＋形層（振
動梁２）の間に逆バイアス電圧を印加して絶縁し、振動
梁２に交流電流ｉを流すと振動梁２の共振周波数におい
て電磁誘導作用により振動梁の、インピーダンスが上昇
して、比較抵抗Ｒ０、および中点をコモンラインに接続
したＬ２により構成されるブリッジにより不平衡信号を
得ることができる。この信号を増幅器１７で増幅し、コ
イルＬ１に正帰還すると、系は振動梁２の固有振動数で
自励発振する。
動梁２）の間に逆バイアス電圧を印加して絶縁し、振動
梁２に交流電流ｉを流すと振動梁２の共振周波数におい
て電磁誘導作用により振動梁の、インピーダンスが上昇
して、比較抵抗Ｒ０、および中点をコモンラインに接続
したＬ２により構成されるブリッジにより不平衡信号を
得ることができる。この信号を増幅器１７で増幅し、コ
イルＬ１に正帰還すると、系は振動梁２の固有振動数で
自励発振する。
以上の構成において、振動梁２を非線形振動領域で振動
梁２の固有振動数で自励発振させる。このときの振動梁
２の固有振動数をカウンタ５でカウントする。ＣＰＵ７
においてカウンタ５の出力とＲＯＭ６０校正データとを
基にして、振動梁２の固有振動数から真空度を演算する
６表示ｍ構８でＣＰＵ７の出力から真空度を表示あるい
は記録する。
梁２の固有振動数で自励発振させる。このときの振動梁
２の固有振動数をカウンタ５でカウントする。ＣＰＵ７
においてカウンタ５の出力とＲＯＭ６０校正データとを
基にして、振動梁２の固有振動数から真空度を演算する
６表示ｍ構８でＣＰＵ７の出力から真空度を表示あるい
は記録する。
而して、振動梁２は磁場中で運動することになる為、導
体が磁束を切ることによって生じるき起電力ｅが発生す
る。この起電力ｅをアンプで増幅し、振動梁２は発振し
、またその出力の大きさは、Ｑ値に比例するなめ真空度
を計ることができる。
体が磁束を切ることによって生じるき起電力ｅが発生す
る。この起電力ｅをアンプで増幅し、振動梁２は発振し
、またその出力の大きさは、Ｑ値に比例するなめ真空度
を計ることができる。
真空度とＱ値との関係を第５図に示す。
ここで、振動梁２を自励振させドライブパワーを一定に
保って置くと、真空度が上がるにつれて、振動梁と衝突
する気体分子数か減少し、この事による振動梁のエネル
ギーロスは小さくなるため、振動振幅ａは真空度に比例
して大きくなる。非線形振動領域では、振幅が大きくな
るとハードスプリング効果によって、共振周波数ｆが下
記の関係式に従ってずれる。。
保って置くと、真空度が上がるにつれて、振動梁と衝突
する気体分子数か減少し、この事による振動梁のエネル
ギーロスは小さくなるため、振動振幅ａは真空度に比例
して大きくなる。非線形振動領域では、振幅が大きくな
るとハードスプリング効果によって、共振周波数ｆが下
記の関係式に従ってずれる。。
Ｋａ’ ＝ （ｆ／ｆｏ ）２１ （１）Ｋ
：非線形定数 ａ：振幅 ｆ：測定周波数 ｆＯ：線形領域での固有振動数 ａ−α／ｐ
（２）α ： ｐ：真空度 （１）（２）式より にα’ ／ ｐ ’ −（ｆ ／ ｆ ｏ ） ２１ｐ
−［（（ｆ／ｆｏ ） ２ １ １ ／Ｋ
α ２ コ Ｉ／２この結果、振動の非線形領域で
振動梁２を振動させたので、 （１）ハードスプリング効果によって、固有振動数が第
６図に示す如く、振幅により変化する。
：非線形定数 ａ：振幅 ｆ：測定周波数 ｆＯ：線形領域での固有振動数 ａ−α／ｐ
（２）α ： ｐ：真空度 （１）（２）式より にα’ ／ ｐ ’ −（ｆ ／ ｆ ｏ ） ２１ｐ
−［（（ｆ／ｆｏ ） ２ １ １ ／Ｋ
α ２ コ Ｉ／２この結果、振動の非線形領域で
振動梁２を振動させたので、 （１）ハードスプリング効果によって、固有振動数が第
６図に示す如く、振幅により変化する。
また、第７図に示す如く、固有振動数ｆのシフ１〜量は
振幅ａに直線比例する。
振幅ａに直線比例する。
この事は、（１）式において、（ｆ −ｆ ｏ ／ ｆ
。）くく１として近似させた場合に、 ａ＝ ［（２／ （Ｋｆｏ ）） ・（ｆ−ｆｏ）］＋１２ となることと良く一致する。
。）くく１として近似させた場合に、 ａ＝ ［（２／ （Ｋｆｏ ）） ・（ｆ−ｆｏ）］＋１２ となることと良く一致する。
このなめ、従来は信号電圧を増幅して出力していたが、
これを周波数出力とする事ができ、ノイズに強く、精度
が良いものが得られる。
これを周波数出力とする事ができ、ノイズに強く、精度
が良いものが得られる。
（２）ドライブレベルが大きくでき、従って、出力信号
も大きいので、Ｓ／Ｎ比が良好なものが得られる。
も大きいので、Ｓ／Ｎ比が良好なものが得られる。
なお、前述の実施例においては、振動梁２は磁場内で振
動するものについて説明したが、これに限ることはなく
、要するに、自動振動し振動振幅が検出できるものであ
れば良い。
動するものについて説明したが、これに限ることはなく
、要するに、自動振動し振動振幅が検出できるものであ
れば良い。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明は、基板に支持された振動
梁と、該振動梁を非線形振動領域で該振動梁の固有振動
数で自励発振させる自励発振回路と、前記振動梁の固有
振動数をカウントするカウンタと、線形領域での固有振
動数に対する測定固有振動数のずれ量から真空度を演算
検出する演算回路とを具備してなる真空計を構成した。
梁と、該振動梁を非線形振動領域で該振動梁の固有振動
数で自励発振させる自励発振回路と、前記振動梁の固有
振動数をカウントするカウンタと、線形領域での固有振
動数に対する測定固有振動数のずれ量から真空度を演算
検出する演算回路とを具備してなる真空計を構成した。
この結果、振動の非線形領域で振動梁を振動させなので
、 （１）ハードスプリング効果によって、固有振動数が振
幅に対応して変化する。
、 （１）ハードスプリング効果によって、固有振動数が振
幅に対応して変化する。
また、固有振動数ｆのシフト量は振幅ａに直線比例する
。
。
このなめ、従来は信号電圧を増幅して出力していたが、
これを周波数出力とする事ができ、ノイズに強く、精度
が良いものが得られる。
これを周波数出力とする事ができ、ノイズに強く、精度
が良いものが得られる。
（２）ドライブレベルが大きくでき、従って、出力信号
も大きいので、Ｓ／Ｎ比が良好なものが得られる。
も大きいので、Ｓ／Ｎ比が良好なものが得られる。
従って、本発明によれば、ノイズに強く、精度が良好な
真空計を゛実現することが出来る。
真空計を゛実現することが出来る。
第１図は本発明の一実施例の要部構成説明図、第２図は
第１図の振動梁２の要部構成説明図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面図、第４図（Ａ）、＜Ｂ）は第２図を電気回
路で示した図であり、第４図（Ｂ）はｐ形層とｎ十形層
の間に逆バイアス電圧を印加するための電源を示す、第
５図、第６図、第７図は第２図の動作説明図である。 １・・・リミッタ、２・・・振動梁、３・・・アンプ、
４・・・自動心回路、５・・・カウンタ、６・・・ＲＯ
Ｍ、７・・・ＣＰＵ、８− 表示ｔｓ槽、１１−・・基
板、１３ ニー、磁石、１４・・・酸化シリコン膜、１
５ａ、１．５ｂ・・・電極、１６ａ、１６ｂ・・・コン
タク１〜ホール、１７・・・増幅器。 第２図 第３図 →Ｑ Ｖａｌｕｅ 第７図 Δす →丼」酊司波数のシフト了１ 手続補正書（方式） １、事件の表示 特願平１−９２３８７号２、発
明の名称 真空計 ３、補正する者 一件との関係 特許出願人 住 所 東京都武蔵野市中町２丁目９番３２号
名 称 横河電機株式会社 埋入 住 所 東京都武蔵野市中町２丁目９番３２号
ノ、Ｔｍ正命令の日付（発送日） ６、補 ７、補 ＾ −１ 〜 ・＼＝１ ヘ −ρ
第１図の振動梁２の要部構成説明図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面図、第４図（Ａ）、＜Ｂ）は第２図を電気回
路で示した図であり、第４図（Ｂ）はｐ形層とｎ十形層
の間に逆バイアス電圧を印加するための電源を示す、第
５図、第６図、第７図は第２図の動作説明図である。 １・・・リミッタ、２・・・振動梁、３・・・アンプ、
４・・・自動心回路、５・・・カウンタ、６・・・ＲＯ
Ｍ、７・・・ＣＰＵ、８− 表示ｔｓ槽、１１−・・基
板、１３ ニー、磁石、１４・・・酸化シリコン膜、１
５ａ、１．５ｂ・・・電極、１６ａ、１６ｂ・・・コン
タク１〜ホール、１７・・・増幅器。 第２図 第３図 →Ｑ Ｖａｌｕｅ 第７図 Δす →丼」酊司波数のシフト了１ 手続補正書（方式） １、事件の表示 特願平１−９２３８７号２、発
明の名称 真空計 ３、補正する者 一件との関係 特許出願人 住 所 東京都武蔵野市中町２丁目９番３２号
名 称 横河電機株式会社 埋入 住 所 東京都武蔵野市中町２丁目９番３２号
ノ、Ｔｍ正命令の日付（発送日） ６、補 ７、補 ＾ −１ 〜 ・＼＝１ ヘ −ρ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板に支持された振動梁と、 該振動梁を非線形振動領域で該振動梁の固有振動数で自
励発振させる自励発振回路と、 前記振動梁の固有振動数をカウントするカウンタと、 線形領域での固有振動数に対する測定固有振動数のずれ
量から真空度を演算検出する演算回路とを具備してなる
真空計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9238789A JPH02269928A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | 真空計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9238789A JPH02269928A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | 真空計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02269928A true JPH02269928A (ja) | 1990-11-05 |
Family
ID=14053012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9238789A Pending JPH02269928A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | 真空計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02269928A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12275634B2 (en) | 2020-05-15 | 2025-04-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Resonant sensor using MEMS resonator, and detection method by resonant sensor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856820A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Matsushita Electric Works Ltd | エンボス加工方法 |
| JPS62288542A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Yokogawa Electric Corp | 振動式半導体トランスジユ−サ |
| JPS63171335A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | Daiwa Shinku Kogyosho:Kk | 圧電型圧力計の温度補償方式 |
| JPS646837A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Yokogawa Electric Corp | Vibration type differential pressure sensor |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP9238789A patent/JPH02269928A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856820A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Matsushita Electric Works Ltd | エンボス加工方法 |
| JPS62288542A (ja) * | 1986-06-06 | 1987-12-15 | Yokogawa Electric Corp | 振動式半導体トランスジユ−サ |
| JPS63171335A (ja) * | 1987-01-09 | 1988-07-15 | Daiwa Shinku Kogyosho:Kk | 圧電型圧力計の温度補償方式 |
| JPS646837A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Yokogawa Electric Corp | Vibration type differential pressure sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12275634B2 (en) | 2020-05-15 | 2025-04-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Resonant sensor using MEMS resonator, and detection method by resonant sensor |
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