JPH03233336A - 圧力伝送器 - Google Patents
圧力伝送器Info
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- JPH03233336A JPH03233336A JP2893190A JP2893190A JPH03233336A JP H03233336 A JPH03233336 A JP H03233336A JP 2893190 A JP2893190 A JP 2893190A JP 2893190 A JP2893190 A JP 2893190A JP H03233336 A JPH03233336 A JP H03233336A
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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、差動容量形のセンサを用いて圧力（差圧も含
む）を電気信号に変換する圧力伝送器に係り、特に入出
力特性を補正して精度を向上させるように改良した圧力
伝送器に間する。
む）を電気信号に変換する圧力伝送器に係り、特に入出
力特性を補正して精度を向上させるように改良した圧力
伝送器に間する。
〈従来の技術〉
一般に、静電容量形のセンサを用いて圧力を電気信号に
変換する場合にはその入出力特性が非直線性を持ってお
り、しかも各センサごとに興なつた特性を持つ。
変換する場合にはその入出力特性が非直線性を持ってお
り、しかも各センサごとに興なつた特性を持つ。
従って、あらかじめ校正圧力を印加することにより、例
えばマイクロコンピュータユニットのメモリの中にこの
入出力特性をそれぞれのセンサ固有のデータとして格納
しこの固有のデータを用いてマイクロプロセッサユニッ
トにより出力演算がなされる。このため、精度の良い圧
力／電気信号変換を実現するためには、この入出力特性
は各センサごとに正確にメモリの中に設定する必要があ
る。
えばマイクロコンピュータユニットのメモリの中にこの
入出力特性をそれぞれのセンサ固有のデータとして格納
しこの固有のデータを用いてマイクロプロセッサユニッ
トにより出力演算がなされる。このため、精度の良い圧
力／電気信号変換を実現するためには、この入出力特性
は各センサごとに正確にメモリの中に設定する必要があ
る。
従来は、一般に実際の各センサの入出力特性を近似する
のに例えば第６図に示すような折れ線近似で設定するこ
とが行われている。
のに例えば第６図に示すような折れ線近似で設定するこ
とが行われている。
第６図（イ）において横軸は入力である校正圧力、縦軸
は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点線
は折れ線近似を示している。この様に折れ線近似をした
ときには第６図（ロ）に示すように出力誤差としてさな
る誤差を発生することとなる。
は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点線
は折れ線近似を示している。この様に折れ線近似をした
ときには第６図（ロ）に示すように出力誤差としてさな
る誤差を発生することとなる。
また、他の入出力特性の設定として実際の各センサの入
出力特性に対して第７図くイ）に示すような多項式で近
似することも行われる。
出力特性に対して第７図くイ）に示すような多項式で近
似することも行われる。
第７図（イ）において横軸は入力である校正圧力、縦軸
は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点線
は多項式近似を示している。この様に多項式近似をした
ときにも第７図（ロ）に示すように出力誤差としてさな
る誤差を発生することとなる。
は出力である電気信号であり、破線は実際の特性、点線
は多項式近似を示している。この様に多項式近似をした
ときにも第７図（ロ）に示すように出力誤差としてさな
る誤差を発生することとなる。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、このように入出力特性をマイクロコンピ
ュータユニットのメモリの中に設定する場合には近似式
を用いているので、少なからず誤差を含んでいる。その
上に、精度を向上させようとすると折れ線近似の場合に
は直線区間を短くして折れ曲がり点を細かくとる必要が
あるので、校正点数を増やさなければならない不便があ
り、また多項式近似の場合は多項式の次数を上げる必要
があるので、未知数が増加して校正点数を増加させなけ
ればならず作業効率が低下するという問題がある。
ュータユニットのメモリの中に設定する場合には近似式
を用いているので、少なからず誤差を含んでいる。その
上に、精度を向上させようとすると折れ線近似の場合に
は直線区間を短くして折れ曲がり点を細かくとる必要が
あるので、校正点数を増やさなければならない不便があ
り、また多項式近似の場合は多項式の次数を上げる必要
があるので、未知数が増加して校正点数を増加させなけ
ればならず作業効率が低下するという問題がある。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、以上の課題を解決するために、移動電極に対
して第１電極と第２電極とが対向して設けられこれ等の
間に封液が満たされて検出すべき圧力に応じて差動的に
変化する第１及び第２静電容量を形成する差動容量セン
サと、第１及び第２静電容量に対応する容量信号をデジ
タル信号に変換して演算処理するマイクロコンピュータ
ユニットと、このマイクロコンピュータユニットでの演
算結果をアナログ信号に変換して出力する圧力伝送器に
おいて、マイクロコンピュータユニットにより圧力の測
定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力Ｐｃに対
して得られる３個の容量信号Ｖｃをデジタル変換してメ
モリに格納し格納されたこれ等のデータ対（Ｐｃ、Ｖｃ
）を用いて差動容量式の原理から導かれた式 Ｖｃ＝［ａＰｃ／（ｂ Ｐｃ’）］＋ｃの係数ａ、ｂ
、ｃを決定する係数演算手段と、マイクロコンピュータ
ユニットによりこの様にして決定された係数ａ、ｂ＝
ｃを用いて未知の測定圧力ＰＭに対応して得られた容量
信号ＶＭから式％式％）］ ） （但しＶＭ：ＣのときＰ閂＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力Ｐにより
入出力特性の補正演算手段とを具備するようにしたもの
である。
して第１電極と第２電極とが対向して設けられこれ等の
間に封液が満たされて検出すべき圧力に応じて差動的に
変化する第１及び第２静電容量を形成する差動容量セン
サと、第１及び第２静電容量に対応する容量信号をデジ
タル信号に変換して演算処理するマイクロコンピュータ
ユニットと、このマイクロコンピュータユニットでの演
算結果をアナログ信号に変換して出力する圧力伝送器に
おいて、マイクロコンピュータユニットにより圧力の測
定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力Ｐｃに対
して得られる３個の容量信号Ｖｃをデジタル変換してメ
モリに格納し格納されたこれ等のデータ対（Ｐｃ、Ｖｃ
）を用いて差動容量式の原理から導かれた式 Ｖｃ＝［ａＰｃ／（ｂ Ｐｃ’）］＋ｃの係数ａ、ｂ
、ｃを決定する係数演算手段と、マイクロコンピュータ
ユニットによりこの様にして決定された係数ａ、ｂ＝
ｃを用いて未知の測定圧力ＰＭに対応して得られた容量
信号ＶＭから式％式％）］ ） （但しＶＭ：ＣのときＰ閂＝０） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力Ｐにより
入出力特性の補正演算手段とを具備するようにしたもの
である。
く作 用〉
マイクロコンピュータユニットの係数設定手段により圧
力の測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力Ｐ
ｃに対して得られる例えば３個の容量信号ＶＣをデジタ
ル変換してメモリに格納し格納されたこれ等のデータ対
（Ｐｃ 、Ｖｃ ）を用いて式 ％式％］ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する。
力の測定範囲内の任意の３点における既知の校正圧力Ｐ
ｃに対して得られる例えば３個の容量信号ＶＣをデジタ
ル変換してメモリに格納し格納されたこれ等のデータ対
（Ｐｃ 、Ｖｃ ）を用いて式 ％式％］ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する。
この後、マイクロコンピュータユニットの補正演算手段
により決定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧
力ＰＭに対応して得られた容量信号Ｖ−から式 Ｐｒ＋＝［ａ± Ｉ （ａ２＋４ （ＶＭ Ｃ
） ’ ｂ ） １１２］／−２（Ｖ阿−Ｃ〉 （但しＶＭ＝ＣのときＰＭ＝Ｏ） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力Ｐ閂を出
力する。
により決定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧
力ＰＭに対応して得られた容量信号Ｖ−から式 Ｐｒ＋＝［ａ± Ｉ （ａ２＋４ （ＶＭ Ｃ
） ’ ｂ ） １１２］／−２（Ｖ阿−Ｃ〉 （但しＶＭ＝ＣのときＰＭ＝Ｏ） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力Ｐ閂を出
力する。
以上により、少ない校正点数で測定圧力に対して精度の
良い出力信号を得ることができる。
良い出力信号を得ることができる。
く実總例〉
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。第
１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図である
。
１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図である
。
２９は差動容量センサであり、移動電極７に対して固定
量＆Ｓ、９か対向配置され、それぞれ静電容量Ｃ４、Ｃ
２が形成されている。
量＆Ｓ、９か対向配置され、それぞれ静電容量Ｃ４、Ｃ
２が形成されている。
３０はマイクロプロセッサユニットである。３１は静電
容ｉ ＣＩ 、Ｃ２を対応する時間信号に変換する静電
容量／時間変換器であり、３２は時間信号をデジタル値
に変換するタイマカウンタである。これ等でアナログ／
デジタル変換器３３を構成している。３５はＲＡＭ （
ランダムアクセスメモリ）、３６はＲＯＭ （リードオ
ンリーメモリー〉又はＥＥＰＲＯＭ （エレクトリ力す
エラーザブルプログラムＲＯＭ）或いはこれ等の合成で
あるが代表としてＲＯＭとして取り扱い、これ等のアド
レス指定はｃｐｕ（プロセッサ）３７からバス３８、ラ
ッチデコーダ３９を介してなされる。４０はデータバス
である。タイマカウンタ３２からの出力データはＲＡＭ
３５へ格納される。
容ｉ ＣＩ 、Ｃ２を対応する時間信号に変換する静電
容量／時間変換器であり、３２は時間信号をデジタル値
に変換するタイマカウンタである。これ等でアナログ／
デジタル変換器３３を構成している。３５はＲＡＭ （
ランダムアクセスメモリ）、３６はＲＯＭ （リードオ
ンリーメモリー〉又はＥＥＰＲＯＭ （エレクトリ力す
エラーザブルプログラムＲＯＭ）或いはこれ等の合成で
あるが代表としてＲＯＭとして取り扱い、これ等のアド
レス指定はｃｐｕ（プロセッサ）３７からバス３８、ラ
ッチデコーダ３９を介してなされる。４０はデータバス
である。タイマカウンタ３２からの出力データはＲＡＭ
３５へ格納される。
ＲＯＭ３６には所定の演算プログラムおよび初期データ
が格納されており、ＣＰＵ３６の制御の基にＲＯＭ３６
に格納された演算手順にしたがって演算された結果はＲ
ＡＭ３５に格納される。なお、コントロールバスの図示
は省略しである。最絆の演算結果は、タイマ／カウンタ
４１によりデユティ信号に変換され、デユーティ信号は
デユティ／アナログ変換器４２でアナログ信号に変換さ
れて出力＠４３に出力する。タイマ／カウンタ４１とデ
ユーティ／アナログ変換器４２とでデジタル／アナログ
変換器４４を構成する。
が格納されており、ＣＰＵ３６の制御の基にＲＯＭ３６
に格納された演算手順にしたがって演算された結果はＲ
ＡＭ３５に格納される。なお、コントロールバスの図示
は省略しである。最絆の演算結果は、タイマ／カウンタ
４１によりデユティ信号に変換され、デユーティ信号は
デユティ／アナログ変換器４２でアナログ信号に変換さ
れて出力＠４３に出力する。タイマ／カウンタ４１とデ
ユーティ／アナログ変換器４２とでデジタル／アナログ
変換器４４を構成する。
第２図は第１図における静電容量／時間変換器の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
移動Ｓ極７と共通電位点ＣＯＭの間には浮遊容量Ｃ５が
形成されており、移動量′＃７１７はインバタＧ、の入
力端に接続されている。インバータＧ１の出力端はイン
バータＧ２を介してカウンタＣＴの入力端ＣＬに接続さ
れている。ナントゲートＧ３の入力の一端はカウンタＣ
Ｔの出力端ＱＴＬと接続され、ナントゲートＧ４の入力
の一端はカウンタＣＴのｎビットの出力＠ Ｑ ＴＬと
インバータＧ５を介して接続されている。ナントゲート
Ｇコ、Ｇ４の入力のｆｌ！！＠はインバータＧ、の出力
端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ固定電極
９．８と接続されている。また、ナントゲートＧ３、Ｇ
４の出力端の間にはナントゲートＧ６の各入力端が接続
され、その出力端は双方向定電流回路ＣＣを介してイン
バータＧ１の入力端に接続されている。なお、各素子は
例えばＣＭＯ３で形成されている。
形成されており、移動量′＃７１７はインバタＧ、の入
力端に接続されている。インバータＧ１の出力端はイン
バータＧ２を介してカウンタＣＴの入力端ＣＬに接続さ
れている。ナントゲートＧ３の入力の一端はカウンタＣ
Ｔの出力端ＱＴＬと接続され、ナントゲートＧ４の入力
の一端はカウンタＣＴのｎビットの出力＠ Ｑ ＴＬと
インバータＧ５を介して接続されている。ナントゲート
Ｇコ、Ｇ４の入力のｆｌ！！＠はインバータＧ、の出力
端と各々接続され、これ等の出力端はそれぞれ固定電極
９．８と接続されている。また、ナントゲートＧ３、Ｇ
４の出力端の間にはナントゲートＧ６の各入力端が接続
され、その出力端は双方向定電流回路ＣＣを介してイン
バータＧ１の入力端に接続されている。なお、各素子は
例えばＣＭＯ３で形成されている。
カウンタＣＴの出力＠ＱＴＬが負（ローレベル〉に保持
されている期間Ｔ、はナントゲートＧ４、静電容量Ｃ１
、インバータＧ、で構成される正帰還ループが形成され
ている。このため、ナントゲートＧ、１の出力端の電位
が正の電源電圧中Ｅ（ハイレベル）のときは静電容量Ｃ
７が充電されインバータＧ、の入力電圧が上昇しスレッ
ショルドＶｖＨに達するとインバータＧ、の出力端の電
位は垂直に立下り負の電源電圧−Ｅ（０−レベル〉とな
る、従って、ナントゲートＧ４の出力端はハイレベルと
なり、ナントゲートＧ３の出力端はカウンタＣＴの出力
端ＱＴＬがローレベルに保持されているかぎりハイレベ
ルになっているので、ナントゲートＧ６の出力端はロー
レベルになり双方向定電流回路ＣＣより一定の電流値ｉ
で静電容量Ｃ４の電荷を放電し始める。従って、インバ
ータＧ１の入力端の電位は一定の割合で減少しスレッシ
ョルドｖｙ Ｈに達するとインバータＧ、の出力端の電
位がハイレベルに反転する。インバータＧ１の入力電圧
の立ち下りから双方向定電流回路ＣＣの放電によるスレ
ッショルドＶＴＨに達するまでの時間ｔ１は静電容量Ｃ
１に比例する。
されている期間Ｔ、はナントゲートＧ４、静電容量Ｃ１
、インバータＧ、で構成される正帰還ループが形成され
ている。このため、ナントゲートＧ、１の出力端の電位
が正の電源電圧中Ｅ（ハイレベル）のときは静電容量Ｃ
７が充電されインバータＧ、の入力電圧が上昇しスレッ
ショルドＶｖＨに達するとインバータＧ、の出力端の電
位は垂直に立下り負の電源電圧−Ｅ（０−レベル〉とな
る、従って、ナントゲートＧ４の出力端はハイレベルと
なり、ナントゲートＧ３の出力端はカウンタＣＴの出力
端ＱＴＬがローレベルに保持されているかぎりハイレベ
ルになっているので、ナントゲートＧ６の出力端はロー
レベルになり双方向定電流回路ＣＣより一定の電流値ｉ
で静電容量Ｃ４の電荷を放電し始める。従って、インバ
ータＧ１の入力端の電位は一定の割合で減少しスレッシ
ョルドｖｙ Ｈに達するとインバータＧ、の出力端の電
位がハイレベルに反転する。インバータＧ１の入力電圧
の立ち下りから双方向定電流回路ＣＣの放電によるスレ
ッショルドＶＴＨに達するまでの時間ｔ１は静電容量Ｃ
１に比例する。
次に、インバータＧ、の出力端の電位がハイレベルにな
るとナントゲートＧ４の出力端の電位はローレベルとな
り静電容量Ｃ１は逆方向に充電される。この場合には、
ナントゲートＧ６の出力端の電位はハイレベルとなり、
双方向定電流回路ＣＣより静電容量Ｃ１が一定の電流値
ｉで充電され、インバータＧ、の入力端の電位が一定の
割合で増加しスレッショルドＶＴ Ｈに達するとインバ
ータＧ、の出力端の電位がローレベルに反転する。この
インバータＧ１が反転するまでの時間ｔ、−も静電容量
Ｃ１に比例している０以上の動作をカウンタＣＴの出力
端ＱＴＬの８位がローレベルになるまで繰り返す、従っ
て、カウンタＣＴの出力ｒ４ＡＱ孔の電位がローレベル
に保持されている期間Ｔ。
るとナントゲートＧ４の出力端の電位はローレベルとな
り静電容量Ｃ１は逆方向に充電される。この場合には、
ナントゲートＧ６の出力端の電位はハイレベルとなり、
双方向定電流回路ＣＣより静電容量Ｃ１が一定の電流値
ｉで充電され、インバータＧ、の入力端の電位が一定の
割合で増加しスレッショルドＶＴ Ｈに達するとインバ
ータＧ、の出力端の電位がローレベルに反転する。この
インバータＧ１が反転するまでの時間ｔ、−も静電容量
Ｃ１に比例している０以上の動作をカウンタＣＴの出力
端ＱＴＬの８位がローレベルになるまで繰り返す、従っ
て、カウンタＣＴの出力ｒ４ＡＱ孔の電位がローレベル
に保持されている期間Ｔ。
は静電容量Ｃ１に・比例した値となる。
カウンタＣＴがｎビットを計数するとその出力端ＱＴＬ
の電位がハイレベルに反転し、ナンドゲトＧ３、静電容
量Ｃ２、インバータＧ、で構成される正帰還ループが選
択され、カウンタＣＴの出力端がローレベルに保持され
ている場合と同様にして発振する。従って、カウンタＣ
Ｔの出力端Ｑ、がハイレベルに保持されている期間Ｔ２
は静電容量Ｃ２に比例する。
の電位がハイレベルに反転し、ナンドゲトＧ３、静電容
量Ｃ２、インバータＧ、で構成される正帰還ループが選
択され、カウンタＣＴの出力端がローレベルに保持され
ている場合と同様にして発振する。従って、カウンタＣ
Ｔの出力端Ｑ、がハイレベルに保持されている期間Ｔ２
は静電容量Ｃ２に比例する。
以上の如くして、静電容量／時間変換器３１は静電容量
Ｃ，、Ｃ２を時間Ｔ７、Ｔ２に周期的に変換する。変換
された時間Ｔ ＋ 、Ｔ ２はタイマカウンタ３２でデ
ジタル値に変換される。
Ｃ，、Ｃ２を時間Ｔ７、Ｔ２に周期的に変換する。変換
された時間Ｔ ＋ 、Ｔ ２はタイマカウンタ３２でデ
ジタル値に変換される。
次に、第１図におけるこれ等の変換されたデジタル値の
処理について第３図に示すフローチャート図を用いて説
明する。
処理について第３図に示すフローチャート図を用いて説
明する。
まず、静電容量ＣＩ、Ｃ２と圧力Ｐなどとの関係につい
て説明する。
て説明する。
移動電極７と固定を極８．９との間に封入されている封
液の比誘電率をε、Ａを各電極の電極面積、ｄを圧力Ｐ
がゼロのときの各電極間の距離、Δχを圧力Ｐによる移
動電極７の変位とすれば、静電容量ＣＩ、Ｃ２は Ｃ，＝εＡ／（ｄ−Δχ） ・・・（０１）Ｃ２＝ε
Ａ／（ｄ＋Δχ） ・・・（０２）となる、ここで、
αを固定定数とすれば、Δχ＝αＰ の関係があるから、ｇ＝εＡ／α、ｈ＝ｄ／αとおけば
、（０１）、（０２）式はそれぞれＣ、＝ ｇ ／ （
ｈ −Ｐ ） ・・・（０３）Ｃ２＝ ｇ ／
（ｈ ＋ Ｐ ） ・・・（０４）となる。
液の比誘電率をε、Ａを各電極の電極面積、ｄを圧力Ｐ
がゼロのときの各電極間の距離、Δχを圧力Ｐによる移
動電極７の変位とすれば、静電容量ＣＩ、Ｃ２は Ｃ，＝εＡ／（ｄ−Δχ） ・・・（０１）Ｃ２＝ε
Ａ／（ｄ＋Δχ） ・・・（０２）となる、ここで、
αを固定定数とすれば、Δχ＝αＰ の関係があるから、ｇ＝εＡ／α、ｈ＝ｄ／αとおけば
、（０１）、（０２）式はそれぞれＣ、＝ ｇ ／ （
ｈ −Ｐ ） ・・・（０３）Ｃ２＝ ｇ ／
（ｈ ＋ Ｐ ） ・・・（０４）となる。
したがって、これ等の式から
（ＣＩ Ｃ２） ／ （ＣＩ ＋Ｃ２） −Ｐ／ ｈ
・・・（０５） が得られる。つまり、（ＣＩ Ｃ２）／ （ＣＩ 十
Ｃ２）の演算をマイクロコンピュータユニット３０で演
算すれば圧力Ｐに比例した容量出力Ｖ０１を得ることが
できる。
・・・（０５） が得られる。つまり、（ＣＩ Ｃ２）／ （ＣＩ 十
Ｃ２）の演算をマイクロコンピュータユニット３０で演
算すれば圧力Ｐに比例した容量出力Ｖ０１を得ることが
できる。
しかしながら、実際には第２図に破線で示すように、移
動量［ｉ７と固定ｔ［ｉ８．９との間には測定入力であ
る圧力Ｐが変化しても全く変化しない浮遊容量Ｃｓが存
在する。この場合は簡単のため浮遊容量Ｃｓは移動量′
＆７と固定電極８．９との間で同一としである。
動量［ｉ７と固定ｔ［ｉ８．９との間には測定入力であ
る圧力Ｐが変化しても全く変化しない浮遊容量Ｃｓが存
在する。この場合は簡単のため浮遊容量Ｃｓは移動量′
＆７と固定電極８．９との間で同一としである。
この様な場合に検出される容量出力Ｖ０２は、Ｋを定数
とすれば Ｖｏ ２ ＝Ｋ ［（ＣＩ ＋Ｃ’； ） （Ｃ２
＋Ｃｓ ） ］／ ［＜ＣＩ ＋Ｃｓ ）＋ （Ｃ２＋
Ｃ８）コＫ （ＣＩ Ｃ２）／ （ＣＩ ＋Ｃ２＋２
Ｃ９）・・・（０６） となる。この式に（０３）、（０４）式を代入し整理す
ると、 Ｖｏ ２ ＝ （ＫｇＰ／Ｃｓ ）／ ［（ｇｈ／Ｃｓ
）＋ｈ ２−ｐ’ ＞ コ
・・・ （０７）となる。ここで、各係数を ａ ＝ Ｋ ｇ ／ Ｃ６ ｂ＝ （ｇｈ／Ｃｓ ）＋ｈ２ とおくと、（０７）式は Ｖｏ ２ ＝ａＰ／ （ｂ Ｐ’ ） −（０８
）となる。しかし、この〈０８）式は静電容量Ｃ１と０
２が理想的に作られた場合であり、現実には寸法が一致
してないなどのため圧力Ｐがゼロであっても容量出力Ｖ
０３〜０となり、オフセット量を示す係数Ｃを考慮する
と、（０８）式はＶｏ ３ ＝ａＰ／ （ｂ Ｐ２）
＋ｃ−＜０９）となる。
とすれば Ｖｏ ２ ＝Ｋ ［（ＣＩ ＋Ｃ’； ） （Ｃ２
＋Ｃｓ ） ］／ ［＜ＣＩ ＋Ｃｓ ）＋ （Ｃ２＋
Ｃ８）コＫ （ＣＩ Ｃ２）／ （ＣＩ ＋Ｃ２＋２
Ｃ９）・・・（０６） となる。この式に（０３）、（０４）式を代入し整理す
ると、 Ｖｏ ２ ＝ （ＫｇＰ／Ｃｓ ）／ ［（ｇｈ／Ｃｓ
）＋ｈ ２−ｐ’ ＞ コ
・・・ （０７）となる。ここで、各係数を ａ ＝ Ｋ ｇ ／ Ｃ６ ｂ＝ （ｇｈ／Ｃｓ ）＋ｈ２ とおくと、（０７）式は Ｖｏ ２ ＝ａＰ／ （ｂ Ｐ’ ） −（０８
）となる。しかし、この〈０８）式は静電容量Ｃ１と０
２が理想的に作られた場合であり、現実には寸法が一致
してないなどのため圧力Ｐがゼロであっても容量出力Ｖ
０３〜０となり、オフセット量を示す係数Ｃを考慮する
と、（０８）式はＶｏ ３ ＝ａＰ／ （ｂ Ｐ２）
＋ｃ−＜０９）となる。
この（０９）式の未知数は係数ａ−ｂ、ｃの３個である
ので、３点のＰとＶｃ３を用いて校正をすれば決定する
ことができる。
ので、３点のＰとＶｃ３を用いて校正をすれば決定する
ことができる。
そこで、次に係数ａ、ｂ、ｃを求める校正手続について
説明する。圧力Ｐを校正圧力Ｐｃとして印加したときの
容量出力Ｖ０３をｖｃとすれば、測定圧力範囲内の３点
［Ｖｃ （０） 、Ｐｃ （０）］［Ｖｃ （１
）、Ｐｃ （１）］、［Ｖｃ（２）、Ｐｃ（２）］の
校正点の値を〈ｏ９）式に代入して、 Ｖｃ（○）＝ａＰｃ （０）／ （ｂ−Ｐｃ （０）２
）＋Ｃ・・・（１０） Ｖｃ （１）＝ａＰｃ （１）／ （ｂ−Ｐｃ
（１）２ ）＋Ｃ・・・（１１） Ｖｃ （２）＝ａＰｃ （２）／ （ｂ−Ｐｃ
（２）２ ）＋Ｃ・・・（１２） を得る。−数的には、入力がＰｃ＝Ｏを使用するからこ
こではＰｃ （０）−０とすると（１ｏ）式％式％（
１３） となり、これを（１１）式に代入して、ａ＝［（Ｖｃ
（１）−Ｖｃ （０））（ｂ Ｐｃ （１）２
）］／Ｐｃ （１）・・・（１４） を得る。この（１４〉式を（１２）式に代入すると ｂ＝Ｐｃ （１） ・ Ｐｃ （２） ［（Ｖ
ｃ （２） −Ｖｃ （０））Ｐｃ （２）
（Ｖｃ （１）Ｖｃ （０） ） Ｐｃ
（１） ］／ ［（Ｖｃ（２）−Ｖｃ（０））Ｐｃ
（１） （Ｖｃ（１） Ｖｃ （０））Ｐｃ
（２）コ・・ （１５） となる、この（１５）式で得られた係数すを（１４）式
に代入すれば係数ａを得る。
説明する。圧力Ｐを校正圧力Ｐｃとして印加したときの
容量出力Ｖ０３をｖｃとすれば、測定圧力範囲内の３点
［Ｖｃ （０） 、Ｐｃ （０）］［Ｖｃ （１
）、Ｐｃ （１）］、［Ｖｃ（２）、Ｐｃ（２）］の
校正点の値を〈ｏ９）式に代入して、 Ｖｃ（○）＝ａＰｃ （０）／ （ｂ−Ｐｃ （０）２
）＋Ｃ・・・（１０） Ｖｃ （１）＝ａＰｃ （１）／ （ｂ−Ｐｃ
（１）２ ）＋Ｃ・・・（１１） Ｖｃ （２）＝ａＰｃ （２）／ （ｂ−Ｐｃ
（２）２ ）＋Ｃ・・・（１２） を得る。−数的には、入力がＰｃ＝Ｏを使用するからこ
こではＰｃ （０）−０とすると（１ｏ）式％式％（
１３） となり、これを（１１）式に代入して、ａ＝［（Ｖｃ
（１）−Ｖｃ （０））（ｂ Ｐｃ （１）２
）］／Ｐｃ （１）・・・（１４） を得る。この（１４〉式を（１２）式に代入すると ｂ＝Ｐｃ （１） ・ Ｐｃ （２） ［（Ｖ
ｃ （２） −Ｖｃ （０））Ｐｃ （２）
（Ｖｃ （１）Ｖｃ （０） ） Ｐｃ
（１） ］／ ［（Ｖｃ（２）−Ｖｃ（０））Ｐｃ
（１） （Ｖｃ（１） Ｖｃ （０））Ｐｃ
（２）コ・・ （１５） となる、この（１５）式で得られた係数すを（１４）式
に代入すれば係数ａを得る。
以上の（１０）式から（１５）式に示す係数演算手順に
より係数ａ、ｂ、ｃを求めることができる。この係数演
算はマイクロコンピーユータユニット３０を用いて演算
される。
より係数ａ、ｂ、ｃを求めることができる。この係数演
算はマイクロコンピーユータユニット３０を用いて演算
される。
ＲＯＭ３６にはステップ■で例えば初期データとして係
数ａ、ｂ、ｃの初期値ａＯ１ｂｏ、ｃ。
数ａ、ｂ、ｃの初期値ａＯ１ｂｏ、ｃ。
などが与えられ、さらにステップ■で（０９）式の演算
手順、或いは後述する補正演算手順などが格納されてい
る。
手順、或いは後述する補正演算手順などが格納されてい
る。
以上の状態において、差動容量センサ２９に第１回目の
校正圧力Ｐｃ（０）を印加しＣＰＵ３７の制御の下に差
動容量センサ２９より静電容量Ｃ７、Ｃ２が読み込まれ
（ステップ■）デジタル信号に変換されてＲＡＭ３５に
格納（ステップ■）される０次に、ステップ■で静電容
量Ｃ１、Ｃ２の読み込み回数が３回になったか否かを判
断し、３回に達しないときは差動容量センサ２９に第２
回目の校正圧力ｐｃ（ｔ）を印加してステップ■に戻り
静電容量Ｃ１、Ｃ２を読み込み、ＣＰＵ３７は第１回目
と同様にしてデータをＲＡＭ３５に格納する。第３回目
も同様にしてデータを測定する。
校正圧力Ｐｃ（０）を印加しＣＰＵ３７の制御の下に差
動容量センサ２９より静電容量Ｃ７、Ｃ２が読み込まれ
（ステップ■）デジタル信号に変換されてＲＡＭ３５に
格納（ステップ■）される０次に、ステップ■で静電容
量Ｃ１、Ｃ２の読み込み回数が３回になったか否かを判
断し、３回に達しないときは差動容量センサ２９に第２
回目の校正圧力ｐｃ（ｔ）を印加してステップ■に戻り
静電容量Ｃ１、Ｃ２を読み込み、ＣＰＵ３７は第１回目
と同様にしてデータをＲＡＭ３５に格納する。第３回目
も同様にしてデータを測定する。
以上のようにしてステップ■でＲＡＭ３５に格納された
データを用いてステップ■でＲＯＭ３６に格納されてい
る演算プログラムにより（１３）〜（１５）に示す演算
を実行して差動容量センサ２９に固有の係数ａ、ｂ、ｃ
を確定してＲＡＭ ３５の所定領域に格納する（ステッ
プ■）。
データを用いてステップ■でＲＯＭ３６に格納されてい
る演算プログラムにより（１３）〜（１５）に示す演算
を実行して差動容量センサ２９に固有の係数ａ、ｂ、ｃ
を確定してＲＡＭ ３５の所定領域に格納する（ステッ
プ■）。
次に、確定された係数ａ、ｂ、ｃを用いて次に説明する
補正演算式を確定する。
補正演算式を確定する。
測定圧力が入力されたときに得られる容量信号■−から
逆に印加された測定圧力ＰＭを求めるためには、Ｐ＝Ｐ
閂、Ｖ０３＝ＶＭとして（０９）式のＰについて解くと
、 （ＶＭ −ｃ ）ＰＭ ２−ａＰＭ＋ （ＶＭ−ｃ）ｂ
＝０ となる、これはＰＭについての２次方程式であるから、
ＰＭについて解くと ＰＨ＝［ａ± Ｉ （ａ２ ＋４ （ＶＭ−ｃ）’
ｂ） １１２コ／−２（Ｖ門−Ｃ） ・
・・（１６）となる、但し、Ｖ１１＝ｃのときＰＭ＝Ｏ
である。
逆に印加された測定圧力ＰＭを求めるためには、Ｐ＝Ｐ
閂、Ｖ０３＝ＶＭとして（０９）式のＰについて解くと
、 （ＶＭ −ｃ ）ＰＭ ２−ａＰＭ＋ （ＶＭ−ｃ）ｂ
＝０ となる、これはＰＭについての２次方程式であるから、
ＰＭについて解くと ＰＨ＝［ａ± Ｉ （ａ２ ＋４ （ＶＭ−ｃ）’
ｂ） １１２コ／−２（Ｖ門−Ｃ） ・
・・（１６）となる、但し、Ｖ１１＝ｃのときＰＭ＝Ｏ
である。
土の符号はＶＭとｐｒｑとの関係により選択するが一般
的にはＰＭ）０のときにＶＭ）０となる場合は−を選択
すれば良い。
的にはＰＭ）０のときにＶＭ）０となる場合は−を選択
すれば良い。
ステップ■でＲＡＭ３５に格納された係数デタａ、ｂ、
ｃが用いられた補正演算式（１６）はＥＥＰＲＯＭとし
て機能するＲＯＭ３６の中にステップ■で固定的に格納
される。
ｃが用いられた補正演算式（１６）はＥＥＰＲＯＭとし
て機能するＲＯＭ３６の中にステップ■で固定的に格納
される。
次に、ステップ■に移行し、測定圧力ＰＭを印加したと
きにアナログ／デジタル変換器３３を介して得られた容
量信号ＶＭからＣＰＵ３７は補正演算式（１５）により
印加された測定圧力Ｐ門を演算し、ステップ［相］に移
行してデジタル／アナログ変換器４４を介して出力する
。以後、ステップ■、■を繰り返して圧力を測定する。
きにアナログ／デジタル変換器３３を介して得られた容
量信号ＶＭからＣＰＵ３７は補正演算式（１５）により
印加された測定圧力Ｐ門を演算し、ステップ［相］に移
行してデジタル／アナログ変換器４４を介して出力する
。以後、ステップ■、■を繰り返して圧力を測定する。
この様な補正演算がなされて出力された出力値と入力値
との関係は第４図（イ）に示すように破線で示す実際の
特性と点線で示す補正曲線とから分るように極めて良い
近似を示し、第４図（ロ）に示すように出力誤差はきわ
めて小さい。
との関係は第４図（イ）に示すように破線で示す実際の
特性と点線で示す補正曲線とから分るように極めて良い
近似を示し、第４図（ロ）に示すように出力誤差はきわ
めて小さい。
以上は圧力伝送器の場合について説明したが、差圧伝送
器の場合にも同様に適用することができる。但し、差動
伝送器の場合は測定圧力が正負の双方にまたかり、移動
電極の動きが正負で異なり全く対称にならない。そこで
、係数ａ、ｂ＝ ｃを算出する校正手順において、正入
力側３点で求めた係数ａ−ｂ、ｃのほかに負入力側で求
めた係数ａ＼ｂ＼Ｃ−が必要となる。但し、入力ゼロの
点は共用できるのでＣ＝Ｃ−となり、５点で校正するこ
ととなる。つまり、校正点５点で係数ａ、ｂ、Ｃ，ａ−
１ｂ−を求め、Ｖｃ＞ｃのときには係数ａ、ｂ、ｃを用
いてＰｃを求め、Ｖ（＝ｃのときにはＰｃ＝Ｏとし、Ｖ
Ｃ＜Ｃのときには係数ａ−１ｂ−１ｃを用いてＰｃを求
める、という手順で差圧伝送器でも全範囲に亘って第５
図に示すように精度を向上させることができる。
器の場合にも同様に適用することができる。但し、差動
伝送器の場合は測定圧力が正負の双方にまたかり、移動
電極の動きが正負で異なり全く対称にならない。そこで
、係数ａ、ｂ＝ ｃを算出する校正手順において、正入
力側３点で求めた係数ａ−ｂ、ｃのほかに負入力側で求
めた係数ａ＼ｂ＼Ｃ−が必要となる。但し、入力ゼロの
点は共用できるのでＣ＝Ｃ−となり、５点で校正するこ
ととなる。つまり、校正点５点で係数ａ、ｂ、Ｃ，ａ−
１ｂ−を求め、Ｖｃ＞ｃのときには係数ａ、ｂ、ｃを用
いてＰｃを求め、Ｖ（＝ｃのときにはＰｃ＝Ｏとし、Ｖ
Ｃ＜Ｃのときには係数ａ−１ｂ−１ｃを用いてＰｃを求
める、という手順で差圧伝送器でも全範囲に亘って第５
図に示すように精度を向上させることができる。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように所定の演算
式に校正入力を与えて補正曲線の係数を係数演算手段に
より求め、補正演算手段によりこの係数を用いて差動容
量センサの特性を補正する補正曲線を特定して演算する
ようにしたので、少ない校正点数で高精度の補正をする
ことができ、このため作業効率が向上し、コストの低減
に寄与する。
式に校正入力を与えて補正曲線の係数を係数演算手段に
より求め、補正演算手段によりこの係数を用いて差動容
量センサの特性を補正する補正曲線を特定して演算する
ようにしたので、少ない校正点数で高精度の補正をする
ことができ、このため作業効率が向上し、コストの低減
に寄与する。
第１図は本発明の１実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図における静電容量／時間変換器の具体的な
構成を示す回路図、第３図は第１図に示す実施例の動作
を説明するフローチャート図、第４図は第１図に示す実
施例の効果を説明する特性図、第５図は本発明を差圧伝
送器として使用したときの効果を説明する特性図、第６
図は従来の折れ線近似の場合の特性を示す特性図、第７
図は従来の多項式近似の場合の特性を示す特性図である
。 ７・・・移動電極、８．９・・・固定電極、２９・・・
差動容量センサ、３０・・・マイクロプロセッサユニッ
ト、３３・・・アナログ／デジタル変換器、３５・・・
ランダムアクセスメモリー、３６・・・リードオンリー
メモリー、３７・・・プロセッサ、４４・・・デジタル
／アナログ変換器。 図 ３１静電容量／Ｂ今ＰｉＩ変を要認 ７′ 区 σ） 存 第 ４ 図 第 図 第 ム 図 第 ワ 図
２図は第１図における静電容量／時間変換器の具体的な
構成を示す回路図、第３図は第１図に示す実施例の動作
を説明するフローチャート図、第４図は第１図に示す実
施例の効果を説明する特性図、第５図は本発明を差圧伝
送器として使用したときの効果を説明する特性図、第６
図は従来の折れ線近似の場合の特性を示す特性図、第７
図は従来の多項式近似の場合の特性を示す特性図である
。 ７・・・移動電極、８．９・・・固定電極、２９・・・
差動容量センサ、３０・・・マイクロプロセッサユニッ
ト、３３・・・アナログ／デジタル変換器、３５・・・
ランダムアクセスメモリー、３６・・・リードオンリー
メモリー、３７・・・プロセッサ、４４・・・デジタル
／アナログ変換器。 図 ３１静電容量／Ｂ今ＰｉＩ変を要認 ７′ 区 σ） 存 第 ４ 図 第 図 第 ム 図 第 ワ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 移動電極に対して第１電極と第２電極とが対向して設け
られこれ等の間に封液が満たされて検出すべき圧力に応
じて差動的に変化する第１及び第２静電容量を形成する
差動容量センサと、前記第１及び第２静電容量に対応す
る容量信号をデジタル信号に変換して演算処理するマイ
クロコンピュータユニットと、このマイクロコンピュー
タユニットでの演算結果をアナログ信号に変換して出力
する圧力伝送器において、前記マイクロコンピュータユ
ニットにより前記圧力の測定範囲内の任意の３点におけ
る既知の校正圧力Ｐｃに対して得られる３個の容量信号
Ｖｃをデジタル変換してメモリに格納し格納されたこれ
等のデータ対（Ｐｃ、Ｖｃ）を用いて式 Ｖｃ＝［ａＰｃ／（ｂ−Ｐｃ＾２）］＋ｃ の係数ａ、ｂ、ｃを決定する係数演算手段と、前記マイ
クロコンピュータユニットによりこの様にして決定され
た係数ａ、ｂ、ｃを用いて未知の測定圧力Ｐ＿Ｍに対応
して得られた容量信号Ｖ＿Ｍから式 Ｐ＿Ｍ＝［ａ±｛（ａ＾２＋４（Ｖ＿Ｍ−ｃ）＾２ｂ｝
＾１＾／＾２］／−２（Ｖ＿Ｍ−ｃ）、 （但しＶ＿Ｍ＝ｃのときＰ＿Ｍ＝Ｏ） により入出力特性の補正演算がされた測定圧力Ｐ＿Ｍを
出力する補正演算手段とを具備することを特徴とする圧
力伝送器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2893190A JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2893190A JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233336A true JPH03233336A (ja) | 1991-10-17 |
| JP2676959B2 JP2676959B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=12262147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2893190A Expired - Lifetime JP2676959B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | 圧力伝送器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2676959B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008209284A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Ulvac Japan Ltd | 圧力測定装置および圧力測定方法 |
| JP2015025737A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | 圧力センサの特性近似方法、圧力センサの特性取得方法、近似された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、取得された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、近似された特性を記憶する記憶媒体、圧力センサの異常判定方法。 |
| JP2015511718A (ja) * | 2012-03-30 | 2015-04-20 | アソシアシオン アンスティテゥト ドゥ ミヨロジー | 手掌の握る力を測定するシステム |
| CN114705360A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP2893190A patent/JP2676959B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008209284A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Ulvac Japan Ltd | 圧力測定装置および圧力測定方法 |
| JP2015511718A (ja) * | 2012-03-30 | 2015-04-20 | アソシアシオン アンスティテゥト ドゥ ミヨロジー | 手掌の握る力を測定するシステム |
| JP2015025737A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | 圧力センサの特性近似方法、圧力センサの特性取得方法、近似された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、取得された特性を用いて圧力を算出する方法及び装置、近似された特性を記憶する記憶媒体、圧力センサの異常判定方法。 |
| CN114705360A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 |
| CN114705360B (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-23 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2676959B2 (ja) | 1997-11-17 |
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