JPH0380253B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0380253B2
JPH0380253B2 JP243785A JP243785A JPH0380253B2 JP H0380253 B2 JPH0380253 B2 JP H0380253B2 JP 243785 A JP243785 A JP 243785A JP 243785 A JP243785 A JP 243785A JP H0380253 B2 JPH0380253 B2 JP H0380253B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
voltage
gas pressure
oscillator
amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP243785A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61161432A (ja
Inventor
Masatoshi Ono
Masahiro Hirata
Kyohide Kokubu
Fujio Tamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Seiko Epson Corp filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP243785A priority Critical patent/JPS61161432A/ja
Publication of JPS61161432A publication Critical patent/JPS61161432A/ja
Publication of JPH0380253B2 publication Critical patent/JPH0380253B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0008Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
    • G01L9/0022Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔工業上の利用分野〕 本発明は水晶振動子を利用して、その周囲の気
体圧力を測る気体圧力測定装置に関するものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は水晶振動子を利用して、その周囲の気
体圧力を測る気体圧力測定装置において、前記水
晶振動子5を駆動する電圧を、周囲気体の圧力に
応じて自動的に低減することによつて、後述の従
来技術の欠点を解決する手段を提供するものであ
る。
〔従来の技術〕
大気圧から10-3トール(Torr)迄の気体圧力
を1つのセンサで連続的に測りたいという工業的
要求には根強いものがある。
水晶振動子の共振周波数が、その周囲気体の圧
力が低くなるにつれ増加するという現象を利用し
た水晶式気体圧力計は、ある程度前記の工業的要
求に答えるものであるが、測定下限が10トール程
度であるという大きな欠点を有している。又、熱
伝導型真空計、例えばピラニ真空計では測定下限
が10-4〜10-3トールであるが、測定上限が10トー
ル程度であり、これも前記水晶式気体圧力計と同
様の欠点を有している。
一方、水晶振動子の共振抵抗が、その周囲気体
の圧力に広い範囲で依存性を有することが、最近
明らかとなり、それを利用すれば大気圧から10-3
トールまで1つのセンサで連続的に測定可能な気
体圧力計が実現できることが明らかとなつた。こ
れは、例えば月刊誌「計装」、1984年、Vol.27、
No.7「水晶振動子を使つた超小型真空センサの開
発」の項に開示されている。
次に、水晶振動子の共振抵抗の圧力依存性を利
用した気体圧力計の動作原理を図面によつて説明
する。
第1図は気体圧力と水晶振動子の特性値(共振
抵抗値と共振電流、共振周波数)の関係を示す図
である。共振周波数は気体の圧力が10トールを越
えると変化し始めるが、気体の圧力が10トール未
満では気体圧力に対する感度はほとんど零であ
る。一方、水晶振動子の共振抵抗は大気圧から
10-3トールまで、気体圧力に対して感度を有して
いる。この水晶振動を定電圧駆動すれば、同図に
おいてioで示すような共振電流一気体圧力曲線が
えられる。それは、前記共振抵抗値と同様に大気
圧から10-3トールまで気体圧力に対する感度を有
する。従つて、測定の容易さの点から、共振抵抗
値を測るよりは共振電流(又は共振電圧)を測る
方が良い。
第2図は、本発明の対象である水晶式気体圧力
計の電子回路ブロツク図である。大きくはPLL
回路部と、表示変換回路部と、表示部とから構成
される。前記PLL回路部は、電圧又は電流によ
つて制御される周波数可変発振器1、水晶振動子
5の共振電流を電圧として増幅する増幅器2、前
記増幅器2の出力信号と前記周波数可変発振器1
の出力信号との位相を比較し、その位相差に比例
する信号を出力する位相比較器3と、前記位相比
較器3のパルス状出力信号を直流電圧に直す低域
濾波器4とから成る。前記低域濾波器4の出力電
圧は前記周波数可変発振器1の発振周波数を制御
する。圧力センサである前記水晶振動子5は、前
記周波数可変発振器1の出力端子と前記増幅器2
の入力端子に接続される。
PLL回路の動作原理は既に広く知られている
ので、ここでは省略するが、前記周波数可変発振
器1の発振周波数は、前記周波数可変発振器1の
出力信号即ち前記水晶振動子5の駆動電圧と、前
記増幅器2の出力信号即ち前記水晶振動子5を流
れる電流との位相差が零になるように常に制御さ
れている。即ち、前記水晶振動子5は常に、それ
自身の共振周波数にて駆動されていることであ
り、水晶式気体圧力計を実用化する上で重要な意
味をもつ。というのは、第1図に示すように、水
晶振動子の共振周波数は気体圧力によつて変化す
るからである。次に表示変換回路部は、前記増幅
器2の信号を更に増幅する主増幅器6、前記主増
幅器6の出力信号を直流にする整流器7、前記整
流器7の出力電圧の極性を反転するインバータ
8、及び前記インバータ8の出力電圧にバイアス
をかけるためのバツフア9とから成る。前記バイ
アス量は可変抵抗器9aによつて任意に変えるこ
とができる表示部は、気体圧力をデジタル的に、
又は、アナログ的に表示する部分で、本例ではメ
ータ10により構成されていて、前記メータ10
の振れ角から気体圧力を読み取るものである。
前記水晶振動子の共振電流の圧力特性は第1図
に示すように、周囲気体の圧力が低下するに従つ
て共振電流が増加するので、電圧として増幅し、
直流になおし、そのままメータを駆動すると圧力
が低下するに従いメータの振れ角が増加し、常識
に反する表示になる。そこで、前記インバータ8
によつて、前記直流電圧の極性を反転し、更に前
記バツフア9によつてバイアス電圧を加えること
により、第3図に示すようなメータ駆動電圧を得
ることができる。第3図の例では、大気圧におい
てメータ駆動電圧が10Vになるように前記バイア
ス量が調整されている。このようにして、大気圧
においてメータの針が完全に振れ、低圧になるに
従つてメータの振れ角が減少する通常の圧力表示
を得ることができる。
第4図は、前記水晶振動子5の駆動電圧対共振
抵抗値の特性(周囲気体圧力は1×10-4トール以
下)を示す図である。前記水晶振動子5を駆動す
る電圧が0.5ボルト(実効値)を越えると、前記
水晶振動子は過励振状態になる。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、水晶振動子の共振抵抗の圧力依
存性を利用する前述の従来構成による水晶式気体
圧力計においては、前記水晶振動子5を駆動する
電圧が一定であり、前記水晶振動子5が大気圧又
はそれ以上の圧力下にある時でも前記PLL回路
部が正常に動作するように前記水晶振動子5を駆
動する電圧の値を固定すると、前記水晶振動子5
が非常に低い圧力下にある時、前記水晶振動子5
の共振抵抗が小さくなるので、前記水晶振動子5
を駆動する電圧が相対的に強大になり、過励振状
態になる欠点があつた。即ち、前記水晶振動子5
が過励振状態になると、前記水晶振動子5の振動
洩れが大きくなり共振電流の値が不安定になり測
定精度を低下させる。又、当然、前記水晶振動子
5が過励振状態にあれば、その信頼性は低下し、
はなはだしい場合は破損する場合もあり、実用
上、看過しえない問題を発生する。
〔問題を解決するための手段〕
本発明は上記の事情に鑑み為されたもので、前
記水晶振動子5を駆動する電圧を、周囲気体の圧
力に応じて自動的に低減することによつて、前述
の従来技術の欠点を解決する手段を提供するもの
である。
〔実施例〕
以下、本発明を図によつて説明する。第5図は
本発明の実施例を示す図である。前記周波数可変
発振器1の出力電圧は、コンデンサ11aと抵抗
11bによつて直流分が取り除かれた後、正相増
幅器11に印加される。前記正相増幅器11の利
得は、スイツチ14aが開状態の時は1、前記ス
イツチ14aが閉状態の時は、抵抗11cの抵抗
値をr1、抵抗11dの抵抗値をr2とすると、1+
r1/r2となる。即ち、気体圧力センサである水晶
振動子5を駆動する電圧は前記スイツチ14aを
開閉することによつて変え得る。次に、前記水晶
振動子5を流れる電流は抵抗2aによつて電圧に
変えられ、正相増幅器2で増幅される。抵抗2
b、抵抗2cは、前記正相増幅器2の利得を決定
する。前記正相増幅器2の出力の一部は、前記位
相比較器3に印加されPLL回路部を完成する。
前記正相増幅器2の出力の他の一部はコンデンサ
6′aにより直流分が除去され逆相増幅器6′に印
加される。抵抗6′bの値をr3、抵抗6′cの値を
r4、抵抗6′dの値をr5とすると、前記逆相増幅
器6′の利得は、スイツチ14bが開状態の時は
(r4+r5)/r3となり、前記スイツチ14bが閉状
態の時はr5/r3となる。即ち、前記スイツチ14
bが開閉により前記逆相増幅器6の利得を変え得
る。ここで、前記スイツチ14aと前記スイツチ
14bとは、リレー14によつて連動するもの
で、前記スイツチ14aが開の時は前記スイツチ
14bも開、前記スイツチ14aが閉の時は前記
スイツチ14bも閉である。
具体的には、r1=r2=r3=10キロオーム、r4
r5=100キロオームである。前記スイツチ14a
と14bが開状態の時、前記正相増幅器の利得は
1で、前記水晶振動子を駆動する電圧は250ミリ
ボルトであり、前記逆相増幅器6の利得は20であ
る。これは、前記水晶振動子5の周囲気体の圧力
が低い時に相当する。
次に、前記スイツチ14a,14bが閉状態の
時、前記正相増幅器11の利得は2となり、前記
水晶振動子5を駆動する電圧は500ミリボルトと
なり、前記逆相増幅器6′の利得は10となる。こ
れは、前記水晶振動子5の周囲気体の圧力が高い
時に相当する。即ち、周囲気体圧力が低くなると
圧力が高い時に比べ、前記水晶振動子5を駆動す
る電圧は半分になるが、一方、前記逆相増幅器
6′の利得は2倍になるので、前記メータ10の
指示値を何ら変えることなく、前記水晶振動子を
過励振状態にすることを防ぐことができる。尚、
抵抗10aは前記メータ10に流れる電流を制限
している。
前記表示変換回路部におけるバツフア9の出力
電圧の一部はコンパレータ12に印加される。前
記コンパレータ12の出力電圧は抵抗13aを介
し、トランジスタ13を活性化し、前記リレー1
4に電流を流し、前記スイツチ14a,14bを
閉状態にする。即ち、前記コンパレータ12によ
つて、前記水晶振動子5を駆動する電圧を変え
る。尚、ダイオード14cは前記リレー14の逆
起電圧を吸収し前記トランジスタ13を保護す
る。又、抵抗13bは、前記リレー14に流れる
電流を適正な値にするものである。
前記コンパレータ12の基準電圧は、具体的に
は約5.5ボルトに選ばれる。この時、前記水晶振
動子5の周囲気体の圧力は1トールである。即
ち、周囲気体の圧力が1トールよりも高いと、前
記コンパレータ12の出力電圧は「正」となり、
前記スイツチ14a,14bは閉状態となり、前
記水晶振動子5は500ミリボルトで駆動される。
次に周囲気体の圧力が1トールを下まわると、前
記コンパレータ12の出力電圧は「負」となり、
前記スイツチ14a,14bは開となり、前記水
晶振動子5は250ミリボルトで駆動される。ここ
で、前記逆相増幅器6′の利得は周囲気体圧力が
1トール以上の場合に較べ2倍になるので、前記
水晶振動子の駆動電圧が半分になつても、前記メ
ータ10の指示は、その事によつては変化せず、
測定に何ら支障をきたさない。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、気体
圧力表示値に変化を与えることなしに、気体圧力
がある値以下になると自動的に気体圧力センサで
ある水晶振動子を駆動する電圧を低減することが
でき、水晶振動子を使用する上で最も避けなけれ
ばならない過励振を防止し、気体圧力の測定精度
を向上し、且つ、水晶振動子の寿命を長くするこ
とができる。又、本発明は、大気圧以上の圧力を
測定する時にも、水晶振動子の駆動電圧を自由に
選べるので有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は水晶振動子の特性値(共振抵抗、共振
電流、共振周波数)と周囲気体圧力との関係を示
す図、第2図は本発明の対象である水晶式気体圧
力計の電子回路ブロツク図、第3図はメータ駆動
電圧と周囲気体圧力との関係を示す図、第4図は
前記水晶振動子を駆動する電圧とその共振抵抗と
の関係を示す図、第5図は本発明の実施例を示す
図である。 1……周波数可変発振器、2……増幅器、3…
…位相比較器、4……低減濾波器、5……水晶振
動子、6……主増幅器、7……整流器、8……イ
ンバータ、9……バツフア、10……メータ、1
1……正相増幅器、12……コンパレータ、13
……トランジスタ、14……リレー、14a,1
4b……スイツチ、6′……逆相増幅器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも、周波数可変発振器、位相比較
    器、低域通過濾波器、増幅器より成るフエーズ・
    ロツクド・ループ回路(PLL回路)部と、前記
    周波数可変発振器に接続された水晶振動子と、前
    記PLL回路部に接続された表示変換回路部と、
    前記表示変換回路部に接続された表示部とを有
    し、前記水晶振動子の共振抵抗値、又は共振電流
    値、又は共振電圧値から、前記水晶振動子の周囲
    気体の圧力を測定する水晶式気体圧力計におい
    て、 前記表示部に印加される電圧をある一定の気体
    圧力値に対応して定めた基準電圧と比較する比較
    器、前記比較器の出力電圧によつて駆動されるス
    イツチ、前記スイツチによつて利得が切り換えら
    れるとともに切り換え前後で利得の積が変化しな
    いように設置された、1個は前記水晶振動子を駆
    動し、他の1個は前記水晶振動子の共振電流を増
    幅する2個の増幅器、とによつて構成されること
    を特徴とする水晶式気体圧力計。
JP243785A 1985-01-10 1985-01-10 水晶式気体圧力計 Granted JPS61161432A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP243785A JPS61161432A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 水晶式気体圧力計

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP243785A JPS61161432A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 水晶式気体圧力計

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61161432A JPS61161432A (ja) 1986-07-22
JPH0380253B2 true JPH0380253B2 (ja) 1991-12-24

Family

ID=11529243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP243785A Granted JPS61161432A (ja) 1985-01-10 1985-01-10 水晶式気体圧力計

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61161432A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2593324B2 (ja) * 1987-12-04 1997-03-26 株式会社長野計器製作所 気体圧力計
JP2526987B2 (ja) * 1988-05-17 1996-08-21 横河電機株式会社 振動式トランスデュ―サ
CN106123940A (zh) * 2015-05-05 2016-11-16 北京康智乐思网络科技有限公司 一种数据采集装置及采集方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61161432A (ja) 1986-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6510737B1 (en) Inertial rate sensor and method with improved tuning fork drive
US4741213A (en) Quartz-type gas pressure gauge
US8618889B2 (en) Oscillation drive device, physical quantity measurement device and electronic apparatus
JP3327912B2 (ja) 線形発振器
US7859351B2 (en) Driver device, physical quantity measuring device, and electronic instrument
JPS6184535A (ja) 水晶式気体圧力計
JPH0380253B2 (ja)
JPH01313728A (ja) 水晶式真空計
JPH0690101B2 (ja) 気体圧力計
JP3139656B2 (ja) 信号変換回路
JPH049451B2 (ja)
JPH0374934B2 (ja)
JPH042894B2 (ja)
JPH03235030A (ja) デジタル表示式水晶真空計
US3991410A (en) Analog storage circuit including a piezoelectric element
JPS62130325A (ja) 水晶式気体圧力計
JPS63121725A (ja) 水晶式気体圧力計
US4960000A (en) Device for measuring a physical quantity
JPH03112378A (ja) 超音波モータの駆動回路
JPH049452B2 (ja)
JP2570618Y2 (ja) センサ用測定回路
Kleinberg Temperature sensitive oscillator
JPS6055030B2 (ja) 圧電振動子の微少信号測定装置
JPS6250630A (ja) 振動式荷重測定装置
JPH03175737A (ja) ディジタル温度補償型圧電発振器

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term