JPH03108628A - 振動梁型圧力センサ - Google Patents

振動梁型圧力センサ

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JPH03108628A
JPH03108628A JP13568289A JP13568289A JPH03108628A JP H03108628 A JPH03108628 A JP H03108628A JP 13568289 A JP13568289 A JP 13568289A JP 13568289 A JP13568289 A JP 13568289A JP H03108628 A JPH03108628 A JP H03108628A
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vibrating
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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】 本発明は、検知要素として振動する梁を使用するディジ
タル出力の圧力センサに関する。
従来、振動梁を使用するセンサがいろいろ開発されてき
た。通常は、ディジタルパルスのある種のものが梁に働
く力又は圧力を表示するために使われている。
ある種のセンサは、米国特許明細書第3470400号
及び同3479536号のように、圧電的感知技術を利
用している。その移動経路中に拘束されている軸支され
た梁の型式のものは、米国特許第3649857号に開
示されている。
振動する梁に関連する他の特許は、−射的に興味あるも
のとして、同じく第5664257号である。振動梁の
容fjk感知技術が、米国特許第3187579号及び
5762223号中に例示されている。これらの両特許
には、感知用のコンデンサ板が、駆動コイルからの部材
の対向側にある。
梁の端での質量の加速のため罠、又は微小流量の衝撃の
ために横方向に屈曲する圧電梁が、米国特許第3304
773号に開示されている。容量感知手段を有する振動
梁を使用した加速度計が、米国特許第3505866号
に示゛されている。
1979年4月17日に発行された米国特許第4149
422号は、プリテンシランを作り出すスプリング負荷
をかけて保持されており、かつ圧力負荷によってワイヤ
の固有振動数が変化するような細いワイヤを有する。振
動ワイヤ型の圧カセ/すを開示している。振動ワイヤに
負荷を与えるのに用いられるレバーは、枢軸移動を相対
的に自由に行なわしめるように断面わん曲結合上に装着
されている。
感知手段は、振動子からの電流がワイヤを通って流れ、
この電流が永久磁石からの磁場と反応してワイヤを動か
す。これは、反対のEMF (起電力)を作り、電流発
生用の振動回路での正帰還がワ、イヤの振動を持続させ
る。このように、米国特許第4149422号に開示さ
れたセンサは、容量型の感知技術を利用していない。
この発明は、圧力センナに関し、特に、振動梁の固有振
動数に負荷を与えかつ形響を与える圧力センナに関する
。前記振動数が感知され、直接的なディジタル測定が出
来るディジタルパルスの形での出力、又は測定される圧
力の読み取りが用意される。
梁は、図示するように、枢軸的に装着されたレバーによ
って負荷を与えられ、該レバーは、梁へ負荷を与えてい
る間、これを不要な応力から隔離するのを助けている。
梁・\の励起は、撮動子によって駆動されるコイルから
行なれ、感知手段はコンデンサである。このように、励
起と感知信号との間にはほとんど相互作用がなく、精度
を向上できる。
図示した特別の具体例では、励起コイルと取り出しコン
デンサ板は互いに一体に結合されて振動梁の同じ側に装
着されており、その結果として、これら結合体の装着や
シールドを容易にし、かつ駆動コイル、感知コンデンサ
および振動梁間の空間配置の整共鳴をより良く制御でき
、かつ取り出し部材上に装着されうる感知回路の構成部
品を有することで量の作用には不都合な影響をほとんど
与えない。
以下、本発明の具体NKついて図面を参照して説明する
。M1図及び第2図に1本発明によるセンナの一般的な
配置が示され工いる。センナ集合体は10で示されてお
り、外枠11は種々の部品を装着するための基板を有し
ている。12で示される枠の基嶺は平板で、枠は直立し
た壁13.14を有している。外枠11の外面は、望ま
しくは厚さ約157mm(0,062インチ)のシリコ
ンゴムの被覆を施されていて、外部振動を弱めている。
壁13は開口と、ベローズ15.16を装着するための
装着手段とを有している。
ベローズ16は端部にカラー17を有している。該カラ
ー&主小さいリング状であり、該リングはクランプ23
Aの内部に一部はまり込み、かつクランプ23A内の凹
部に保持されている。クランプ23Aは、包括的に符号
24で示され、枢軸動と負荷を与えるレバー部材の一部
を形成するタング23に摺動的に取り付けられ、かつそ
れに沿りて摺動する。
タング23はべp−ズ15と16間に延びている。ベロ
ーズ15は、タング23内の凹部に一部嵌め込まれてい
る端部リング17Aを有しているので、タング23と接
続されている。べp−ズ15と16は、軸方向において
べp−ズを膨張させるような圧力からの負荷をタング2
3へ伝達する。タング23は、クランプ25Aといっし
ょに摺動するような鳩尾端部を有している。
ベローズは、センサとして用いられる普通の設計のもの
であり、普段は図示のようK、静止又は平衡した位置に
おかれている。第1の圧力人口20はベローズ15に接
続されており、第2の圧力人口21はベローズ16に連
らなっている。ベローズは。
勿論、圧力を受けると軸に沿って膨張しようとし、タン
グ23とクランプ23Aに接した内端な伸ばす。
このようにして、圧力差はタング23の位置を変位させ
る。
クランプ23Aは、ベローズの移動方向を横切って、タ
ング23に沿って摺動し、調節されるので、27で示さ
れるピボットのようなヒンジの周りのベローズ16の移
動は、ヒンジ27の周りのベローズ15の移動に関連し
て変位されることになる。タング26に沿ったクランプ
25Aのこの移動は、一方のベローズ又は他方のベロー
ズからの力の調節を可能にするので1等しい圧力がベロ
ーズ15と16に供給されたときは、結果的に合成力(
モーメント)はゼロである。
レバー集合体24は、平面図に示・されるように、枠1
1の基板壁12に接した装着ブロック25を有してのよ
うなピボットを通してブロック25に接続されている。
ピボットは、実質的に薄い断面厚みを有し、ピボット軸
に沿ってブロック25と部分30を結合している。この
ようにレバー集合体は、装着部25と枢軸動するレバー
部分30を有している。レバー部分60は枠の基板12
と接しないから圧力差があると枢軸動する。適当なスペ
ーサがブロック25の下に配置され、レバー部30を基
板12から離している。
レバー部分60はヒンジ又はピボット部270周りに枢
軸動し、このピボット部は枢軸動に対してはほとんど抵
抗(ステイフネス)はないが、枢軸移動の面と平行な軸
の周りのレバー部30のねじれに対して抵抗(ステイフ
ネス)が強固である。この抵抗は、ピボット軸に沿った
方向における加速に対しても、効果的である。レバー部
分は結合部31によってタング23と接続されている。
35で示される負荷梁は、単一ブロックの磁気材料、好
ましくはインターナショナル、ニッケル、カンパニー社
製のNi−8pan C,alloy 902.  か
ら作られている。負荷梁35は、中央の振動梁部分42
を有し、部分42は、それを支持するための第1と第2
の隔離部分43と44間に、これらと一体的に配置され
ている。
隔離部分43は、振動梁部との接合部とは反対側の、3
6で示されるような外側端で、ブロック25の一部を成
す支持把手37に装着されている。隔離部分43の外側
端は、ハウジングの基板12とは別々に装着しても良い
。支持体37への接続は固定的な接続で、はんだ付は又
は真ちゅう3う付けである。隔離部分43の外側端は、
又、適当なキャップネジでビン止め又は固定されても良
い。
隔離部分44の外側端は、負荷梁35と対向する端にあ
り、枢軸レバー部分30かも突出している支持部分41
に、40で示されるように装着されている。
装着する手段は適宜の方法でなされる。
センサー集合体は、少なくとも2つの軸上で加速度的に
平衡している一即ル、第1図に示すようなrYJ軸又は
rXJ軸における加速にはほとんど、又は全く彪響、ξ
れない。何故ならば、ピボット軸のセンナ側のトルクモ
ーメントの和はベローズ側のトルクモーメントの和と同
じだからである。センナはrZJ軸(第7図参照)では
平衡し℃ないので、ピボット軸の抵抗(ステイ7不ス)
の強さはこの軸に沿って供給される力から加速効果を有
効に減じている。
もし必要ならば、この軸の周りでトルクモーメントを平
衡させることも可能である。許容される範囲内で、各セ
ンナ集合体はいくらか異なったトルクモーメントを有す
る。加速に関連するこれらの許容誤差の影響は、第1図
の27Aで示されるように、軸の周りのトルクモーメン
トを等しくするようにピボット270近くの場所にはん
だのよ5な少量の物質を配置することによって最少限に
される。
振動梁部分42は、このよ5&C1支持部材37と41
間に、隔離部分43と44とKよって支持されている。
したあtって、梁部分42は枢軸レバー部3oの移動に
よって作用される力を受けることになる。隔離部分43
と44は一対の薄い帯(ストラップ)を形成するよう(
、その中央部で変形させられている。
したがって、ベローズの偏向又は移動によってベローズ
)5と16間のタング26が移動すると、ピボット27
の周りに枢軸レバー部30をタング23が枢軸動させる
。この移動は、振動梁部分42の張力、圧縮応力又は負
荷に変化を与える。振動梁部分42の負荷の変化は、振
動の共振周波数を変化させる。
共振周波数の変化は、圧力人口20と21.シたがって
ベローズ15と16における圧力の差に比例する。
一方の圧力入口は大気又は真空に通じているので、各圧
力の値が測定される。さらに、一方のベローズは省略す
ることが出来る。
ベローズ15.1Bによって発生された圧力信号は、枢
軸レバー部30を介し、そのリンク作用によって振動梁
部分42の一端(自由端)に伝達されるので、数軸レバ
ー部30は十分な機械的剛性を持てばよい。
梁は、共振周波数で制御されるAC信号によって励起さ
れるコイルを使用することにより、共振状態に駆動又は
励起される。さらに、休止中は、梁は建前上は平衡して
いて、圧縮状態にもなげれば引張状態にもない。即ち、
支持構造又は梁にクリープ又は緩みがなく、安定度に寄
与している。
望ましくは梁の材料の憚性限界内で、梁は低応力で作動
されると良い。
隔離部43と44は、゛梁゛部分42に垂直に延びたマ
ス(mass ) 45 Aと44Aとt有し、そして
各々は隔離された分離スプリング45Bと45C及び4
4Bと44Cを有している。これらの分離部材シま、振
動梁部分42を端部の装着部分と非結合状態に保持して
おり、その結果、梁のrQJを低下させるエネルギ損失
を減少させている。、1ぴゴ庇・カイ&二用mjj (
rddji )い°、振動梁部42及びマス43Aと4
4A間の接合部で利用されていることに注目されるべき
である。
梁部分42及び隔離部分46と44の設計において、使
用される広範囲の振動数を掃引せねばならない梁部7)
42によって容易に駆動され5るような固有振動数を、
どの構成要素も有していないことが重要である。もしも
、他の要素が梁部分42によって駆動されうるよ5な固
有振動数を有しているならば、梁部分42は、特にその
固有振動数が梁の振動数と等しいか又は倍数(例えば、
1,2.3及び4倍)のとき、システムの中のそのよう
な要素を励起することになろう。
このような事態が発生すると、隔離部材の効果は減少し
て、梁のrQJを減少させ、かつその振動数を変化させ
る。この結果として、与えられた応力に関しての梁の直
線性と平滑性とにおいて不連続性を生ずる。加えて、中
央の梁はその共振周波数と共振周波数の2倍で容易に駆
動されることが分る。何故ならば、梁の各半サイクルに
関して、振動梁部分42の一端に引張り力が加わるから
である。梁は、その作動中、静止面内でその反対側へ偏
向する。
実際のところ、隔離部材を振動梁とよっては駆動されな
いような低い振動数にすることは不可能である。何故な
らば、ン巳+:+J腟1藏部身1r年に長(かつ薄くし
なければならないからである。したがって、全体的なセ
ンナの大きさは太き(なり、装置は製作するのに困難で
あろう。上述したよ5K、振動梁部分が2次、3次又は
高調波で分離スプリングを駆動オることが可能である。
そして又、実際に、これらの分離スプリングを高い振動
数にして駆動されないようにし、かつ必要な低い振動数
分離を保たせることは不可能である。このようにして、
分離スプリングの振動数は、応力がかけられた振動数範
囲で振動梁部分42と干渉しないような「窓」を持つよ
うに選択されなければならないことが理解されよう。
即ち、応力が振動梁部分42にかけられたとき、その固
有振動数とこの2倍の振動数は、分離スプリング43B
と43C及び−44Bと44Cの共振周波数と一致して
はならない。最も広い「窓」は、これら各4個のスプリ
ングの基本的な分離スプリングの摂動数が、最大の応力
が生じたときに相当する振動梁部分の最も高い振動数よ
り太き(、かつ振動梁42の固有振動数の2倍より低い
ように設定される。
梁部分42の特定の例としては、概ね少な(とも約0.
025調(0,001インチ)で、多くとも約0.25
咽(o、oioインチ)の範囲内で、約o、12rrn
 (0,004フインチ)の厚さの梁部分を有する。
梁部分は、概ね少な(とも約2.54mm(0,10イ
ンチ)で、多くとも約12.7圏(O,SOインチ)の
範囲で、約635順(0,250インチ)の長さを有し
、かつ概ね少なくとも約5.08 +s (0,20イ
ンチ)で多くとも約2.54m(0,100インチ)の
範囲で、約1.07++n(0,042インチ)の幅を
有している。
応力のかからない状態での困有温動数は、梁の厚さに比
例し、梁の長さの二乗に逆比例し、それは、Ni −5
pan Cのような材料を用いた場合は、約14.5 
KHzである。Ni −5pan Cは優れたスプリン
グ特性を呈する組成であり、広い温度範囲((わたり実
質的にゼpの温度係数である。他の固有振動数も運択し
得るであろう。
振動数の変化は、レバー集合体24にかかる力によって
発生される梁内の応力によって決定される。
−例をあげれば、この応力は、−気圧で、約12.7間
(%インチ)径のベローズによって作ら、れた約i、 
13 KSI (2,5ボンド)である。振動梁部分4
2内の応力は、幅を変化させることによって梁部分の非
応力状態の振動数を変化させないで調節される。
−例として、応力はNi −5pan Cを用いて約7
03.7 h/lri (10,000psi )  
に調節された。
この応力は、Ni −5pan Cの許容強度に比して
非常に低(、その結果としてのヒステリシス誤差を非常
に低くするので、理想的である。加えて、振動数の長期
変化はない。その結果、振動梁部分42の振動数変化は
約2300Hzであり、これは又、梁を圧縮又は引っ張
りのいずれかに置いたときの最大尺度の振動数の約16
%である。このように、例えば、ゼロ気圧から1気圧ま
での変化は14.5KHzから16.8KH3までの共
振周波数変化を生ずる。
前述のように、分離スプリングに対する振動数は、16
.8 KHz よりも太き(,14,5KHzの二倍即
ち29KHzよりも小さ(なるように、振動梁部分42
に対するのと同様に調節される。実際に5分離スプリン
グの振動数は22 KHzから24 KHzまでが良(
作動することが見出された。スプリング43Bと430
及び44Bと440は普通の構成の場合、約8m(0,
315インチ)の長さに対して約o3關(0,012イ
ンチ)の厚さKなる。
分離マス(43Aと44A)は、2600Hzの分離シ
ステム振動数を生ずるように調節される。そしてこの振
動数は、振動梁部分の振動数比に対する優れた分離シス
テムを実現し、したがってまた非常に低い伝達性を実現
する。
コイルと取り出し部の機械的構造は第1〜第4図に示さ
れている。図示のようK、セラミックの装着ブロック5
0がディスク部材51上に装着されている。ディスク部
材は金属であり、通常の方法でブロック50にろ5付け
されている。必要纜応じて。
ブロックはディスクにピン止めしても良い。
ディスク部材51は枠体の基板(第2図参照)の凹所5
2内に嵌合されており、ブロック5oは枠体内に突出し
ている。ディスクは凹所52内で回転されうるようにな
っており、所望の位置をとる。ディスクは次に、はんだ
付けされて、使用中に回転位置に正確に保持されるよう
Kする。ブロック5oは、アルミナ又はセラミクク材料
のような非磁性かつ非電導体材料で作られる。
図示のよ5に、ブロック50は、振動梁部42の平面に
接近し、かつ平行な面53Aを有する突出部53を持っ
ている。ブロック53は、分離部43と44の各端間に
嵌合している。プロ7り53は、面53A(第3図参照
)の反対の面57から内側に延びて作られた円筒状の凹
pfr54を有している。
心棒55がこの凹所に装着されていて、導電性のエポキ
シ樹脂又ははんだによってブロック53に固着されてい
る。心棒55は磁性を有するステンレスで作られていて
、高い「ミュー(μ)」、すなわち高い透磁率の材料で
あることが望ましい。
心棒は円盤状の端56を有しており、ブロック53の面
57とディスク56との間には、58で示されるコイル
がある。これは単独のコイルであり、梁を駆動するに必
要な磁力を生ずるための適宜の巻、数を有している。
振動梁部分42に近接し、かつ面しているブロック53
の面53A上には、コンデンサ板を形成する導電性のス
トリップ61がセラミック材料上尾設置すられ、焼結さ
れる。コンデンサ板61は第4図に示されている。他の
電気的部品がセラミックブロック500表面に直接装着
されていて9種々の部品が導電性材料のストリップに設
けられたコンデンサ板に接続されている。そのような部
品については。
この明細書中で後述されている。
コイル58に近接し、かつコンデンサ板61に関しては
ブロック530反対側にあるブロック530表面57は
、振動梁部分42とコンデンサ板61間で感知される容
量に影響しないように、コイル58の電流からの干渉を
遮蔽するためメタライズされてもよい。
ディスク51を回転することKよって、コンデンサ板と
振動梁部分42間の空間は組立のときに調節される。ブ
ロック5oと板又はディスク51は、梁35が配置され
たあとに取り付けられる。板61と振動梁部分42間の
空間は約0.15項(0,005インチ)である。
梁の振動部分42は、板61と結合して形成される可変
コンデンサの他方電極を形成し、この部分は接地される
。ブロック50は、もし所望ならば、ビン50Aと接続
口50Bを通して給電される回路な形成されてもよい。
第6図と第7図には、変形した構成が示されている。梁
35.レバー集合体24(特にピボット軸部分30)及
びベローズの装着手段は実質的に同じである。装着ブロ
ック25は、変形された駆動及び取り出しセンサ集合体
74を装着するために変形されている。
軸75は、第6図に示されるように、ブロック25に設
けられている開口に装着されていて、振動梁部分42に
関して、ネジ76が軸75の長さ方向の調節を行ってい
る。一方、軸75はディスク79に接続されていて、デ
ィスク79はその外側にコイルを支持するように延びて
いるρツド78を有している。ディスク79はエポキシ
樹脂その他の接着材料で通常の方法によって軸75の一
端に接続されている。
コイル82が、ディスク79の内面とセラミックの円盤
状の取り出し部材(ピックアップ)840表面83との
間で、心棒78に巻かれている。コイル心78が、所望
の距離だけセラミックディスク84内の凹所に延びてお
り、この心棒78は、セラミックの取り出し体に固着さ
れて、コイルがコイル心に巻かれたあと両者を一体的に
、所定位置に支持する。
セラミックディスク84は、第8図に陰影を付けて示す
ようK、導電性表面を有しており、それによって回路ま
たはその構成部品が梁の近くに装着されるようになって
いる。ディスク84に装着されている部品は、適宜の接
続片86を備えており、かつ板61に対応するコンデン
サ板85および厚膜コンデンサ88を含むのが望ましい
。前記接続片86は、厚膜ハイブリッド抵抗87へ接続
され、一方、厚膜コンデンサ8Bは接続片86にセメン
ト付けで電気的に接続されている。
適当な接点87Aと88Aが、コンデンサ88と抵抗8
7の他端に接続される。図から分るように、ハイブリッ
ドコンデンサ88と抵抗87は、コンデンサ板85に接
近して装着され、かつセラミックディスク部材から突出
しているので、振動梁部分42はこれら2つの部品の間
に挾まれている。振動梁部分42はコンデンサ板85に
接近して配置され、かつ普通はそれに平行である。
作動にあたって、この発明のどちらの形においても、梁
は関連するコイルを励磁することによって振動させられ
る。磁束が発生され、振動梁部分42を、その長さ方向
の面に垂直な方向で、両側へ偏向させる。心棒55又は
78はセラミックブロック53又は84を通ってかなり
の長さ延びており、磁場は梁部分42と結合する。コン
デンサの容量変化が感知され、実際に駆動回路を制御し
て振動梁部を共振させると共に、振動数の出力を与える
。
圧力差の変化は、ピボット軸27の周りにレバー部30
を回動させることになるタング23の移動を誘起し、そ
の結果、振動梁部分42に加わる圧縮又は引張りの負荷
を変化させ、梁の共振周波数を変化させる。この変化は
、振動梁部分42と、この梁部分に近接配置されたセン
ナに応じて、板61か85かのどちらかとの間に形成さ
れるコンデンサからの信号の周波数変化によって感知さ
れる。
この信号変化は、基準圧力の周波数に関連して圧力の差
を表わしている。好ましくは、梁はその基本振動数で駆
動されるが、コンデンサの取り出しく pick −o
ff )は、基本振動数の所望の高調波又は他の所望の
振動数に感応するように取り出しコンデンサを再配置す
ることを可能にする。
第9図は、本発明の振動梁から周波数出力は号を取り出
すための回路を簡単に図式化したものである。この回路
はいくつかの異った具体例をとり得る。第9図において
、振動梁部分42は、上述したように分離部材43と4
4間で支持されるように図示されている。61で示され
るコンデンサ・ピックアップ電極(これは85でもある
)は、振動梁部分42から離れていて可変コンデンサを
形成している。
第9図の回路は、印加電圧端子90.接地端子91及び
出力端子92を有する。印加電圧V十の電源(図示せず
)が印加電圧端子90に接続されている。
端子90と接地端子91の間に抵抗96とコイル58(
又は82)が接続されている。
直流が抵抗93とコイル58に流れると、心棒又は磁心
54(又は75)から定常磁場が作られる。コイル58
を流れる直流によって作られる定常磁場は、必要ならば
永久磁石と置き換えてもよい。
端子90と取り出し電極61との間にはまた、バイアス
抵抗88も接続されている(第7図では、セラミックデ
ィスクに装着されている)。バイアス抵抗88は、抵抗
88と電極61とが接続される接続点95に直流バイア
スを与える。その結果、振動梁部分42と取り出し電極
61とによって形成される可変コンデンサに生ずる電圧
は、直流と振動梁部分42の振動の周波数との関数とな
る。
接続点95から導かれる信号は、フィルターコンデンサ
87(第7図)を通って増幅器97へ与えられる。増幅
器97の増幅出力は、回路の出力信号として出力端子9
2へ供給される。増幅器97の出力は、フィードバック
コンデンサ98を通って、抵抗96と駆動コイル58と
の接α点94へ接続されている。
回路が作動させられると、コイル58からの磁場は梁部
分42を変位させる。梁部分42と板61との間のコン
デンサ容量は、バイアス抵抗88とコンデンサ87を通
って増幅器97に供給される入力次影響を与える。増幅
器97の出力は、コンデンサ98に加わるフィードバッ
ク信号を変化させ、これはさらにコイル58を通る電流
に影響を与える。
コイル58を通る電流の変化は、S動梁部分42を通る
磁場を変化させて、振動梁部分42は再び変位する。振
動梁部分42はこうしてその固有撮動数に励起され、増
幅器97の出力はこの振動周波数で変化する。各構成部
品は、所望の周波数領域で発振を生ずるように、適宜な
位相調整ができるように選択される。
したがって、第9図の回路は、出力信号の周波数が梁部
分42の振動周波数の関数であるよ、うな、時間変化の
ある出力信号を与える。この出力信号は、ディジタル又
はアナログ信号に変換されることができる。前記出力信
号は、その周波数を変化させる梁部分42の引張り又は
圧縮力の表示を与え。
またそれは感知されるべき圧力の関数である。
増幅器97のための実際の回路構成部品、及び出力端子
92の信号をディジタル又はアナログ信号へ変換するた
めの他の構成部品は、第1図に模式的に示される如(装
着されることができる。あるいは、必要ならば、全ての
構成部品が、第4図に示される如く、ブロック50上に
装着されてもよい。
外部ソースからの低周波数の振動(センナが航空機内で
使用されるときの航空機の振動のような)が出力信号に
低周波の発振を生じさせるならば、そのときは適当なフ
ィルタを使用してそのような不所望な発振を除去するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による感知手段を有する圧力センナの平
面図、第2@は第1図の2−2線からみた正面図、第3
図は第2図の5−3線に沿った部分的断面図、第4図は
第3図の4−4線からみた正面図、第5図は第1図の5
−5線からみた一部断面図、第6図は本発明の変形の部
分的上部平面図、第7図は第6図の装置に使用されるコ
イルとピックアップ部材の、第6図の7−7線からみた
側面図、第8図は第7図の8−8線からみた正面図、第
9図は本発明のセンナに使用される駆動及び感知用回路
の概略図である。 10・・・圧力センサ、 12・・・枠体、  15.
16・・・ペロ−ズ。 20.21・・・圧力入口、 23・・・タンク、 27・・・ピボット、 42・・・振動梁、 58・・・コイル、 61・・・電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体と、  長手方向の軸を有する振動梁と、 上記基体に関連して上記振動梁の一端を装着する手段と
    、 上記基体に枢軸動可能に取付けられたレバー部材よりな
    るアクチエータと、 上記振動梁の上記基体への装着部とは反対側の、上記振
    動梁の端に作動的に結合されている上記アクチエータの
    第1の端と、 上記振動梁の長手方向軸に沿った方向において、上記ア
    クチエータから上記振動梁へ作用させる力を上記アクチ
    エータが変化させるように、圧力信号を上記アクチエー
    タの第2の端へ供給する手段と、 上記振動梁をその固有振動数で振動させるための駆動手
    段と、 上記振動梁の振動の振動数を検知するための振動数検知
    手段とを具備し、 上記駆動手段及び振動数検知手段が互いに相対的に固定
    され、かつ振動梁の同じ側で、基体上に一体的に結合さ
    れており、 上記駆動手段は上記振動梁の長手方向軸にほぼ垂直な長
    手方向軸を有する振動梁型圧力センサ。
  2. (2)前記振動数検知手段は、前記振動梁の側面と実質
    上平行な面内に配置されたコンデンサ板である前記特許
    請求の範囲第1項記載の振動梁型圧力センサ。
JP13568289A 1979-05-14 1989-05-29 振動梁型圧力センサ Granted JPH03108628A (ja)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4384495A (en) * 1980-11-17 1983-05-24 Quartex, Inc. Mounting system for applying forces to load-sensitive resonators
FR2509856A1 (fr) * 1981-07-20 1983-01-21 Crouzet Sa Capteur de pression differentielle
US4531073A (en) * 1983-05-31 1985-07-23 Ohaus Scale Corporation Piezoelectric crystal resonator with reduced impedance and sensitivity to change in humidity
GB8330583D0 (en) * 1983-11-16 1984-01-18 Schlumberger Electronics Uk Pressure sensors
HU212353B (en) * 1990-02-22 1996-06-28 Istvan Almasi Path-frequency signal transducer
JP2007217950A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Takenaka Komuten Co Ltd 点検口

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1234890A (en) * 1969-12-23 1971-06-09 Vni I Pk I Komplexnoi Avtom Ne Pressure transducers
JPS5038577A (ja) * 1973-08-07 1975-04-10
JPS5383667A (en) * 1976-10-13 1978-07-24 Foxboro Co Oscillation line type instrument for checking power

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3479536A (en) * 1967-03-14 1969-11-18 Singer General Precision Piezoelectric force transducer
GB1288378A (ja) * 1968-11-18 1972-09-06

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1234890A (en) * 1969-12-23 1971-06-09 Vni I Pk I Komplexnoi Avtom Ne Pressure transducers
JPS5038577A (ja) * 1973-08-07 1975-04-10
JPS5383667A (en) * 1976-10-13 1978-07-24 Foxboro Co Oscillation line type instrument for checking power

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JPS5629134A (en) 1981-03-23
DE3018285C2 (ja) 1990-12-20
FR2456945A1 (fr) 1980-12-12
IL60034A (en) 1984-11-30
SE447421B (sv) 1986-11-10
JPH0219892B2 (ja) 1990-05-07
GB2049188B (en) 1984-02-01
SE8003555L (sv) 1981-01-15
DE3018285A1 (de) 1980-11-27
CA1141560A (en) 1983-02-22
JPH0551855B2 (ja) 1993-08-03
GB2049188A (en) 1980-12-17

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