JPH03122536A - 差圧測定装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、流体が充たされたシングルチャンバー差圧セ
ンサを有する差圧測定装置であって、該シングルチャン
バー差圧センサは２つの測定コンデンサを有し、該測定
コンデンサの容量は検出される差圧により相反的にそし
て温度により同様に変化し、さらに所属の容量測定回路
によって測定信号に変換され、該測定信号は温度と差圧
を計算するために計算回路に供給される形式のものに関
する。

従来の技術 この種の差圧測定装置は、西独特許第３５０４３２９号
公報から公知である。シングルチャンバー差圧センサは
円筒状の本体からなり、その本体の両端面にはそれぞれ
１．つのダイヤフラムが中空室を形成する様に取り付け
られている。測定コンデンサは薄膜電極によって形成さ
れており、該薄膜電極は本体とダイヤフラムの互いに向
き合った面に取り付けられている。両方の中空室は本体
の中で形成されている管路によって互いに接続されてお
り、このように形成されるチャンバ全体の総内容積は非
圧縮性の流体で充たされる。両ダイヤフラムに作用する
圧力の大きさが違うときには、両ダイヤフラムは流体に
よる結合に基づき同方向に変位し、従って１方のダイヤ
フラムは本体に近づき他方のダイヤフラムは本体から離
れる。そのために測定コンデンサの容量は差圧に依存し
て相互に逆方向に変化し、差圧は近似的に容量値の逆数
の差に比例する。これに対して流体の容積が温度変化に
よって変動する時には、両ダイヤフラムは反対の方向に
変位し、それぞれ同時に本体に近ずくか、又は本体から
離れる。そのため測定コンデンサの容量は温度に依存し
て同じ方向に変動し、温度は近似的に容量値の逆数の和
に比例する。計算回路は容量値の逆数の和から温度を計
算し、容量値の逆数の差から算出された差圧の温度依存
性を修正するためにこの計算結果を利用する。

この公知の差圧測定装置によれば温度変動に左右されな
い差圧の測定結果が得られるが、しかしながら誤った測
定結果を生じさせるような障害やその他の誤差の原因は
識別できない。識別できない測定誤差の原因には例えば
損傷又は消耗等によるダイヤフラム特性の変化や気密で
ないことによる流体の損失などが上げられる。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は冒頭に述べた形式の装置において、誤っ
た測定結果を生じさせる障害やその他の誤差の原因をよ
り確実な自己監視装置によって識別し指示することので
きる差圧測定装置を提供することである。

課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、シングルチャンバー差圧セン
サの温度を直接測定するための温度測定装置と比較装置
とを有し、該比較装置は測定コンデンサの容量から算出
された温度と測定された温度とを比較し、比較された温
度間の相違が所定の限界値を」−回った場合にエラーの
発生を指示する信号を送出するように構成されて解決さ
れる。

本発明による差圧測定装置では、各障害や誤った容量測
定つながるる誤差の原因があれば容量値から算出された
温度と直接測定された温度との偏差が生じる。したがっ
て算出された差圧と算出された温度の値が尤もらしく見
える場合にも、測定エラーの存在が確実に装置自身で識
別され指示される。もちろん、例えばケーブル破損や容
量測定回路の故障等のように完全な測定欠落に結び付く
障害も同じように直ちに識別され指示される。さらに、
追加された温度測定装置も正しく機能しているかどうか
が監視される。なぜなら温度測定装置におけるあらゆる
障害は、容量値から算出された温度と測定された温度と
のずれを引き起こすからである。このようにして差圧測
定装置の高い安全性に基づいた完全な自己監視システム
が成立する。

本発明の有利な構成例によれば温度測定装置は、差圧セ
ンサに取り付けられている温度センサと、該温度センサ
と接続している温度測定回路とを有している。

実施例 本発明の差圧測定装置及びその実施例を図面に基づき詳
細に説明する。

図面に示されている差圧測定装置は、シングルチャンバ
ー差圧センサ１０と評価回路から成っている。シングル
チャンバ差圧センサ１０は１個の円筒状の本体１１を有
しており、該本体の両端面には２つの弾性ダイヤフラム
１２と１３が、周囲に延在するスペーサリング１４ない
し１５の嵌め込みによって固定されている。本体１１と
ダイヤフラム１２．１３は電気絶縁された材料、有利に
はメタルオキシドセラミックから成っている。同じよう
にスペーサリング１４と１５も有利には電気絶縁された
材料から成っている。この材料は、本体１１とダイヤフ
ラム１２．１３とを密閉接続させるような例えばガラス
フリット製である。スペーサリング１４１５を介して、
ダイヤフラム１２．１３は本体１１と間隔を保っており
、このことによって各ダイヤフラム１２．１３とそれに
向かう本体１１の端面との間で平らな中空室１６ないし
１７が形成される。２つの中空室１６．１７は本体１１
の中で形成されている軸方向の管路１８により相互に接
続されており、それによって２つの中空室１６．１７は
共通のチャンバを形成し、該チャンバは外部に対して密
閉されているこのチャンバの全容積は、非圧縮性で絶縁
性の流体、例えばシリコンオイル等で充たされている。

本体１１に向いたダイヤフラム１２の内側は、薄膜電極
２１で覆われており、該薄膜電極２１は本体１１の、薄
膜電極２１に向かう側の端面上にあるリング状薄膜電極
２２に対向している。同じようにダイヤフラム１３の内
側も薄膜電極２３で覆われており、この薄膜電極２３も
本体１１の、薄膜電極２３側端面上にあるリング状薄膜
電極２４に対向している。薄膜電極２１．２２．２３．
２４は接続導体２５．２６．２７．２８を介して外部か
ら接続し得る接続端子３１．３２．３３．３４と接続し
ている。図示の実施例では接続導体２５から２８が薄膜
導体条片で構成され、該薄膜導体条片は所属の薄膜電極
２１から２４までと共に被着され、スペーサリング１４
．１５と本体１１ないしダイヤフラム１２．１３との間
で外周縁に向かって延びている。例えば薄膜電極２１か
ら２４までを薄膜導体条片２５から２８と共に被着する
ことができる。

薄膜電極２１は対向する薄膜電極２２とで容量０１′の
第１の測定コンデンサ３５を形成しこの容量は接続端子
３１と３２との間で測定可能である。さらに薄膜電極２
３は対向する薄膜電極２４とで容量Ｃ２−の第２の測定
コンデンサ３６を形成し、この容量は接続端子３３と３
４との間で測定可能である。

ダイヤフラム１２に作用する圧力はＰｌで、ダイヤフラ
ム１３に作用する圧力はＰ２で表す。両方の圧力Ｐ１と
Ｐ２が同じ大きさの場合には、差圧は次式、 △Ｐ＝Ｐ１−Ｐ２ から０となり、差圧センサ１０は図示の平衡状態にある
。ここにおいて製造公差のない完全な対称構造を条件と
すれば、両測定コンデンサ３５と３６の容量Ｃ１と０２
は同じ大きさである。従って両ダイヤフラム１２．１３
の間の全内容積を充たしている非圧縮性の流体２０は、
両ダイヤフラムに作用する圧力Ｐ１とＰ２とが同じ場合
には、これらの圧力によって変位されない。しかし例え
ば圧力Ｐ１がＰ２よりも大きいときには、圧力Ｐ１はダ
イヤフラム１２を本体１１の方へ変位させることができ
る。その際非圧縮性流体２０の１部は中空室１６から管
路１８を介して中空室１７の方へ押しやられ、そのため
ダイヤフラム１３は圧力Ｐ２に抗して本体１１から離れ
て外側に向かって変位される。両ダイヤフラム１２．１
３の変位のために薄膜電極２１と２２間の間隔は小さく
なり、薄膜電極２３と２４間の間隔は大きくなる。それ
に応じて容量Ｃ１は大きくなり容量Ｃ２は小さくなるこ
のことから差圧△Ｐは、２つの容量Ｃ１、Ｃ２を測定す
ることによって決定される。もし非直線性と障害による
影響の大きさを無視するならば、差圧△Ｐは容量値の逆
数の差に近似的に比例し、次式： ％式％（１） 差圧測定に影響を与える重大な障害量には温度がある。

というのは２つの測定コンデンサの容量ＣＩ、Ｃ２が差
圧△Ｐの他に温度にも依存しているからである。つまり
温度が変化した場合、両ダイヤフラム１２．１３間に密
閉された流体２０の容積も変化する。もし温度上昇して
流体２０の容積が大きくなれば、両ダイヤフラム１２．
１３は外方に変位し、１方では薄膜電極２１と２２間の
間隔がそして他方では薄膜電極２３と２４間の間隔が同
時に比較的大きくなる。それに応じて容量Ｃ１，Ｃ２は
同時に小さくなる。これとは反対に温度低下によって流
体容積が減少した場合には容量値ＣＩ、Ｃ２は同時に大
きくなる。温度変化は容量値の逆数の和に近似的に比例
しており、次式： ％式％（２） これらのことに基づいて次のことが可能である。すなわ
ち測定された容量Ｃ１と０２から、シングルチャンバー
差圧センサ１０の温度を測定することと、差圧△Ｐの温
度依存性を修正するためにシングルチャンバー差圧セン
サ１０の温度を利用することが可能である。このことは
図示の差圧測定装置の後述する評価回路において行なわ
れる。

評価回路は第１の容量測定回路４１と第２の容量測定回
路４２とを有している。第１の容量測定回路４１−は容
ｆｆ１ｃ１を測定するために接続端子３１．３２に接続
されており、第２の容量測定回路４２は容ｆｆ１ｃ２を
測定するために接続端子３３．３４に接続されている。

各容量測定回路は次の様に構成されている。すなわち測
定された容量に比例する測定信号を出力側で送出するよ
うに構成されている。これによって容量評価回路４１は
容量値の逆数１／Ｃ１に比例する測定信号を送出し、さ
らに容１評価回路４２は容量値の逆数１／Ｃ２に比例す
る信号を送出する。

２つの容量評価回路４１．４２から送出された測定信号
は計算回路４３に供給され、この計算回路４３は供給さ
れた測定信号から差圧△Ｐを計算する。図解のために図
面上では計算回路４３が減算回路４４を有していること
が示されている。この減算回路４３は２つの容量測定回
路４１．４２からの測定信号を受は取り、そして容量値
の逆数の差（１／Ｃｌ−１／Ｃ２）に比例する信号を出
力側に送出する。この比例する信号は差圧計算器４５へ
供給されてい（。さらに計算回路４３は加算回路４６を
有していることが示されており、この加算回路４６も同
じように２つの容量測定回路４１．４２からの測定信号
を受は取り、そして容量値の逆数の和（１／Ｃ１＋１／
Ｃ２）に比例する信号を出力側に送出している。この比
例する信号は温度計算器４７に供給されており、該温度
計算器４７は供給された信号からシングルチャンバー差
圧センサ１０の温度Ｔ１を算出する。この温度Ｔ１は同
じように差圧計算器４５に伝達され、該差圧計算器４５
は差圧△Ｐを修正する計算の際にこの温度Ｔ１を考慮す
る。さらに差圧計算器４５は差圧△Ｐの計算の際に一定
の修正係数を考慮しており、この修正係数はシングルチ
ャンバー差圧センサの校正の際に求められ計算回路４３
に記憶される。例えばこの修正係数はシングルチャンバ
ー差圧センサ１０の感度などの製造公差に基づいた測定
値の０点シフトに係わる。

差圧計算器４５から計算された差圧△Ｐは差圧表示器４
８に表示され得る。

計算回路４３は任意のそれ自体公知の方法で構成され得
るものであり、例えば公知のアナログ又はデジタル回路
等である。有利には計算回路は適切にプログラミングさ
れたマイクロプロセッサによって形成される。容量測定
回路４１４２から供給される測定信号がマイクロプロセ
ッサの処理に直接適する形でない場合にはもちろん、必
要なアナログ−デジタル変換器又はインターフェースが
使用されなければならないこのことは当業者にはよく知
られている。

以上述べて来た部分は公知の従来技術に相応する。図示
の差圧測定装置は次に述べる技術の点で従来技術とは異
なっている。

シングルチャンバー差圧センサ１０には温度センサ５０
が次のように取り付けられている。

すなわち温度センサ５０が２つの測定コンデンサの容量
値ＣＩ、Ｃ２によって温度計算器４７から算出される温
度とほとんど同じ温度を検出するように取り付けられて
いる。図面では温度センサ５０が円筒状の本体１１の周
面に取り付けられていることが示されている。この温度
センサ５０は任意のそれ自体公知の温度センサでよく、
例えばＰＴ１００タイプの温度依存性抵抗のものでよい
。温度センサ５０は温度測定回路５１と接続されており
、この回路はその出力側で、温度センサ５０から検出し
た温度Ｔ２に応じた信号を送出している。この出力信号
は比較回路５２に供給される。該比較回路５２は他方で
は温度計算器４７の出力信号を受は取っている。温度計
算器４７は容量値Ｃ１，Ｃ２から計算された温度ＴＩを
送出している。比較回路５２は計算された温度Ｔ１を測
定された温度Ｔ２と比較している。両温度量において所
定の限界値を上回る偏差が存する場合には、比較回路５
２が信号を送出する。この信号は誤った測定結果を引起
こすエラーが差圧測定装置内で発生したことを知らせる
。この信号はエラーの存在を表示するために、そして／
又は計算された差圧が使用されるのを阻止するために、
例えばエラーアラームをトリガしたりあるいは他の方法
で利用され得る。

この手法によれば差圧測定装置の全ての構成部材が申し
分のない運転状態に監視され得る。

なぜなら誤った容量測定につながる各障害やその他の誤
差の原因が、算出された温度Ｔ１と測定された温度Ｔ２
間の偏差の中にすぐに現れるからである。このことは特
に次のような誤差の原因に有効である。

１、シングルチャンバー差圧センサ１０のオイル漏れ、 ２、容量測定回路４１．４２の欠陥、 ３、ケーブル破損、 ４、温度センサ５０または温度測定回路５１の欠陥 発明の効果 本発明による差圧測定装置によれば、各障害や誤った容
量測定につながる誤差の原因のほかに、容量値から算出
された温度と直接測定された温度との偏差も得られる。

さらに測定誤差の存在が確実に装置自信で識別されて指
示され、ケーブル破損や容量測定回路の故障等のように
完全な測定欠落に結び付く障害も同じように直ちに識別
され指示される。その上さらに、所属の温度測定装置も
正しく機能しているかどうかが監視され、差圧測定装置
におけるより高い安全性を伴った完全自己監視システム
が得られる温度センサ、５１・・・温度測定回路、５２
・・・比較回路、５３・・・エラーアラーム

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による実施例の該略図を示しである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体が充たされたシングルチャンバー差圧センサを
   有する差圧測定装置であって、該シングルチャンバー差
   圧センサは２つの測定コンデンサを有し、該測定コンデ
   ンサの容量は検出される差圧と共に相互に逆方向にそし
   て温度と共に同方向に変化し、さらに所属の容量測定回
   路によって測定信号に変換され、該測定信号は温度と差
   圧を計算するために計算回路に供給される形式のものに
   おいて、 シングルチャンバー差圧センサの温度を直接測定するた
   めの温度測定装置と、 測定コンデンサの容量から算出された温度と測定された
   温度とを比較し、比較された温度間の偏差が所定の限界
   値を上回った場合に障害の発生を表示する信号を送出す
   る比較装置とを有していることを特徴とする差圧測定装
   置。 ２、温度測定装置は、差圧センサに取り付けられる温度
   センサと、該温度センサに接続された温度測定回路とを
   有している請求項１項記載の差圧測定装置。