JPH04232436A - 圧力測定用自動トランスデューサ選択システム - Google Patents

圧力測定用自動トランスデューサ選択システム

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JPH04232436A
JPH04232436A JP3132879A JP13287991A JPH04232436A JP H04232436 A JPH04232436 A JP H04232436A JP 3132879 A JP3132879 A JP 3132879A JP 13287991 A JP13287991 A JP 13287991A JP H04232436 A JPH04232436 A JP H04232436A
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JP
Japan
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transducer
output signal
pressure
fluid pressure
range
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JP3132879A
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English (en)
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Leonard M Weinstein
レナード・エム・ウエインステイン
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Dynamic Engineering Inc
Original Assignee
Dynamic Engineering Inc
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/02—Arrangements for preventing, or for compensating for, effects of inclination or acceleration of the measuring device; Zero-setting means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G01L19/083—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication electrical

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、測定および試験に関し
、特に流体圧力の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】流体のダイナミックな研究において圧力
の測定には幾つかの方法がある。特に有効な方法の１つ
は、シリコンまたはステンレス鋼ダイヤフラムのいずれ
かに接着されたピエゾ電気歪計または金属歪計の使用で
ある。ゼロ平衡および熱の影響を考慮した適切な補償方
法により、これらの装置は風洞その他の環境において流
体圧力レベルの決定に非常に有用であり、また研究装置
中で多数のものを使用することができるような比較的廉
価なものである。
【０００３】任意の他の歪計装置と同様に、この特定の
歪計装置の測定圧力範囲および正確度には限界がある。 例えばこれらの装置の正確度は表面に設置された歪計を
有する薄いダイヤフラムの微小な変形に依存している。 このダイヤフラムへの圧力の印加はそれに偏向を生じさ
せ、したがって表面に歪みを誘起し、それが歪計によっ
て検出され、その歪みき供給された負荷に比例している
。適当な較正と補償方法により印加された圧力を歪計の
電気出力の関数として測定することができる。測定圧力
範囲の制限は、その線形応答特性範囲またはその応力限
界のいずれかを越えてそのために反復可能な結果が得ら
れなくなり、或いは破壊される範囲にダイヤフラムおよ
び歪計を変形させる前にダイヤフラムがさらされる供給
されたる圧力レベルによって受ける固有の制限のために
生じる。
【０００４】最大の正確度を得るために偏向量を最大に
することが好ましい。換言すれば、小さい印加圧力に対
して大きな偏向を得ることが好ましい。しかしながらそ
のようにするとトランスデューサは許容された過圧力が
制限され、したがってその正確な測定範囲が限定される
。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】所望の正確度と最大範
囲との相反する条件から、使用者は過電圧に対する安全
な限定された範囲の非常に正確なトランスデューサと広
範囲の過電圧をうけても安全であるが正確度が劣るトラ
ンスデューサのいずれかを選択しなければならない。
【０００６】この選択の問題を最小にする方法は、いわ
ゆるオートレンジ技術を使用して出力信号の電子的な調
整および増幅を行い、印加圧力に無関係にほぼ全スケー
ル範囲で最終出力が読取られるように可変利得を歪計出
力に与えることである。
【０００７】この方法の主要な欠点は電気信号とともに
雑音も増幅されることである。さらに出力は依然として
ダイヤフラムの小さい移動の結果として生成されるもの
である。
【０００８】したがって、試験を行う前にトランスデュ
ーサの大きさをそれが受けると予想される圧力範囲に注
意深く整合させる方法が採用されることが多い。もちろ
ん、この方法は測定される流体圧力が広い範囲で変化す
るような試験には適用できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、異なっ
た範囲の２以上のトランスデューサが、フルスケールに
近い読取り範囲から出力を電子的に選択する回路と共に
使用される。各後続するトランスデューサはその先行す
るトランスデューサよりも大きい圧力測定範囲を有する
。例えば第１のトランスデューサは毎平方インチ当りゼ
ロから２ポンドのスケールであり、第２のトランスデュ
ーサは毎平方インチ当りゼロから１５ポンドのスケール
である。
【００１０】本発明の主要な特徴は、全てのトランスデ
ューサが同じ圧力にさらされるために圧力ポートの全て
が共に並列に接続されていることである。同様に全ての
基準ポートも並列に接続されている。
【００１１】本発明はまた、ダイヤフラムの一体部分と
して構成された歪計を有する新規な圧力トランスデュー
サを使用する点に特徴がある。これらの歪計の重要な利
点はそれらが損傷を受けることなく大きな過圧力を受け
ることができ、著しい圧力ヒステレシスを有していない
ことである。
【００１２】この発明により得られる効果は、この新規
な圧力トランスデューサと共同する歪計が損傷を受ける
ことなく、また著しい圧力ヒステレシスもなく大きな過
圧力にさらされることができることにより得られるもの
である。本発明により得られるこれら、およびその他の
特徴および効果は、添付図面を参照にした実施例の詳細
な説明によって明瞭になるであろう。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例の概略図を示し
ている。歪計、キャパシチブ圧力センサ、またはインダ
クチブ圧力センサの任意のものでよいセンサ５は流体ラ
イン（図示せず）中の圧力を測定する。図１に示された
第１のトランスデューサ１０は例えば毎平方インチ当り
ゼロ乃至２ポンドの低い圧力範囲で動作する。第２のト
ランスデューサ２０は例えば毎平方インチ当りゼロ乃至
１５ポンドの高い圧力範囲で動作する。トランスデュー
サとしては歪計型トランスデューサ、キャパシチブ感知
トランスデューサ、インダクチブ感知トランスデューサ
等のトランスデューサが使用できるが、動作範囲の圧力
よりもずっと大きい圧力を受けても動作範囲内の後の測
定において歪計の正確度に悪影響が生じないような形式
のものであることが重要である。測定された圧力に対す
る流体ライン３０は２つのポート３１，３２に分岐して
それぞれトランスデューサ１０および２０に導かれる。 したがってポート３１，３２は実効的に並列に接続され
、そのためトランスデューサ１０および２０は同じ測定
圧力を受ける。同様に基準圧力用の流体ライン４０は２
つのポート４１，４２に分岐してそれぞれトランスデュ
ーサ１０および２０に導かれる。したがってポート４１
，４２は実効的に並列に接続され、そのためトランスデ
ューサ１０および２０は同じ基準圧力を受ける。
【００１４】この装置は、そのトランスデューサとして
使用される歪計が損傷を受けることなく大きな過圧力に
さらされることができるために可能になったものである
。またこの装置は、これらの歪計が何等顕著な圧力ヒス
テレシスを有することなく大きな過圧力にさらされるこ
とができるために可能である。換言すれば、歪計の動作
範囲の圧力よりもずっと大きい圧力に歪計がさらされた
ときその動作範囲内の後続する測定において歪計の正確
度に悪影響はない。
【００１５】低圧力範囲のトランスデューサ１０からの
電子信号または出力は第１の導線１５により第１の測定
増幅器５０に導かれ、この増幅器５０はミリボルトの範
囲の低レベル出力を最大約１乃至５ボルトの範囲の高レ
ベル出力に増幅する。同時に高圧力範囲のトランスデュ
ーサ２０からの電子信号または出力は第２の導線２５に
より第２の測定増幅器６０に導かれ、この増幅器６０は
ミリボルトの範囲の低レベル出力を最大約１乃至５ボル
トの同じ範囲の高レベル出力に増幅する。第１の測定増
幅器５０からの増幅された出力は第３の導線５５により
比較器７０に導かれる。 同様に第２の測定増幅器６０からの増幅された出力は第
４の導線６５により比較器７０に導かれる。２つのトラ
ンスデューサが示されているが、さらに広い圧力範囲全
体が測定されるとき順次広い動作圧力範囲を有するさら
に多くの歪計トランスデューサが追加され、それら追加
された各トランスデューサが出力信号を生成し、それが
増幅されて比較器７０に入力として供給されることが可
能であることは容易に明らかであろう。
【００１６】比較器７０は種々の入力の中から各トラン
スデューサのフルレンジすなわち測定可能な最大圧力レ
ベルに最も近接しているがそれより小さいレベルで出力
している１つの圧力トランスデューサから入力を選択し
、この選択された入力から出力信号を発生し、その出力
信号は第５の導線７５によって可視表示装置その他のデ
ータ記録装置（図示せず）に送られる。図示された２個
のトランスデューサの装置では、選択機能はトランスデ
ューサの１つ、例えば広い動作圧力範囲のトランスデュ
ーサ２０によって発生される信号を連続的に監視し、監
視されている信号が予め定められたしきい値レベル、例
えば監視されているトランスデューサの対応するフルレ
ンジすなわち最大信号レベルの約１２％の上か下かを決
定し、監視されている信号がしきい値レベルより下にあ
るときには低い範囲のトランスデューサ１０の信号が選
択され、そうでないときには広い動作圧力範囲のトラン
スデューサ２０の信号が選択される。
【００１７】振動またはハンティングを防止するために
立上りと立下りの監視信号レベルで別のしきい値レベル
が使用されることが好ましい。３個のトランスデューサ
の形態では出力信号の選択は中間段階のトランスデュー
サの別々の下側および上側しきい値、例えばそれぞれこ
のトランスデューサのフルレンジ信号の３０％および７
５％を基準としてこのトランスデューサの発生した信号
のレベルを監視することにより行われ、監視している信
号レベルが下側しきい値より低い場合には低い範囲のト
ランスデューサの信号が選択され、監視している信号レ
ベルが上側しきい値より上である場合には高い範囲のト
ランスデューサの信号が選択され、監視している信号レ
ベルが下側しきい値と上側しきい値との間の範囲にある
場合には中間段階のトランスデューサの信号が選択され
る。 同様にして、３個より多い圧力トランスデューサを有す
る形態では、対応する下側しきい値および上側しきい値
を有する各中間段階トランスデューサからの信号を別々
に監視することを含む出力信号選択配置を使用すること
ができる。
【００１８】導線７５上の比較器７０の出力信号は図２
に示されるように重ねられ、したがって比較器７０の出
力信号は圧力の増加と共に連続的に電圧が増加する。こ
の重合わせは導線７５上の信号を発生するために選択さ
れた１つのトランスデューサの信号の識別にしたがって
比較器７０の出力信号発生回路の利得およびオフセット
を変化させることによって行われる。このモードにおい
ては、出力信号は全圧力範囲にわたって動作可能な単一
のトランスデューサの出力信号と同様に現れる。図２に
示されているように、検出された圧力が毎平方インチ当
り２ポンド（２ｐｓｉ）　以下のときには低い範囲のト
ランスデューサ１０によって発生された信号から出力信
号が生成され、一方検出された圧力が毎平方インチ当り
２ポンドより大きいときに広い測定範囲のトランスデュ
ーサ２０により発生された信号が使用される。その他の
形態の出力信号を生成することもでき、この目的に対し
て出力選択スイッチ８０が設けられて第６の導線８５に
よって比較器７０と結合されている。
【００１９】第２の出力モードは図３の（ａ）および（
ｂ）に示されている。このフルモードでは、選択された
圧力トランスデューサのフルレンジ信号は信号を調整す
ることなく、選択されたトランスデューサの識別情報を
伴って出力される。選択スイッチが設けられて、トラン
スデューサが比較器７０によって選択されたものである
か否かに関係なく任意のトランスデューサに対応する信
号を出力する。
【００２０】上記の２つの実施例において、本発明は手
動選択または自動選択のいずれかを使用する複合トラン
スデューサとして動作するが、可変増幅度で増幅される
単一のトランスデューサよりも大きな圧力レベルにわた
ってより高い正確度を有している。
【００２１】本発明を集約すると、回路は２つのモード
の１つで出力を生成するように構成されている。すなわ
ち、第１は重ね合せモードであり、トランスデューサの
どちらがアクチブなものとして選択されるのかに関係な
く全圧力範囲にわたって単一の出力信号が発生される。 第２は手動選択モードであり、使用者がトランスデュー
サの１つを選択して出力信号を発生させる。図２は第１
の重ね合わせモードにおける出力を示しており、一方図
３の（ａ）および（ｂ）は第２のフルモードにおける出
力を示している。
【００２２】図２に関して、２つのトランスデューサの
所定の圧力でアクチブであるものを図の上部に示してい
る。したがって測定された圧力が低圧力のトランスデュ
ーサ１０の上限より下であるときこのトランスデューサ
１０はアクチブであり、高圧力のトランスデューサ２０
の出力は無効である。測定された圧力が上限を越えると
状態は逆転する。
【００２３】図３に関しては、各トランスデューサの圧
力範囲は対応するグラフの座標軸上に示されている。こ
のモードでは出力信号は測定された圧力および特定のト
ランスデューサ１０または２０の識別情報を含んでいる
から両トランスデューサの識別情報が必要である。
【００２４】本発明はまた、同時に２以上の流体圧力を
測定するために図１に示された装置の幾つかを１以上の
グループに組織化することを含んでいる。その場合には
導線７５上の種々の電子信号または出力の多重化が可能
であり、したがって本発明は機械的または電気的に走査
される流体圧力測定システムに類似した能力が与えられ
る。
【００２５】さらに本発明の圧力測定用の自動トランス
デューサ選択システムは、標準の圧力トランスデューサ
が使用される任意の研究分野に適用されることができる
。本発明のシステムは、航空機の生じる気流の流体圧力
の測定のような広い範囲にわたって測定圧力が変化する
場合や、適当なトランスデューサを選択するために必要
な流体圧力の信頼できる評価が予め知られていない場合
に特にに有効に適用されることができる。
【００２６】以上の実施例は単なる例示に過ぎない。こ
の明細書の説明により電子技術の当業者によって多くの
他の変形が容易に可能であろう。したがって本発明は上
記説明した構成および動作に限定されるものではなく、
特許請求の範囲の鬼才によってのみ限定されるべきもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の概略図。
【図２】本発明の第１の実施例により得られる結果を示
すグラフ。
【図３】本発明の第２の実施例に使用された第１および
第２のトランスデューサより得られる出力を示すグラフ
。
【符号の説明】
５　…センサ、１０，２０…トランスデューサ、５０，
６０…測定増幅器、７０…比較器、８０…スイッチ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　それぞれ悪影響を受けることなく感知
    範囲の最大圧力に等しい過圧力に耐えることができ、連
    続して実効的に広い圧力検出範囲を有する２以上のトラ
    ンスデューサと、測定される流体圧力および基準流体圧
    力に対して並列にトランスデューサを接続する手段と、
    各トランスデューサからの出力信号を受信する比較器手
    段とを具備し、この比較器手段は、対応するトランスデ
    ューサのフルレンジ出力信号に最も接近しているトラン
    スデューサ出力信号の１つを選択する機能を有し、また
    選択されたトランスデューサの出力信号から出力信号を
    発生する機能を有していることを特徴とする流体圧力測
    定システム。
  2. 【請求項２】　　前記比較器手段は、トランスデューサ
    出力信号の選択されたものに応じてそれからの出力信号
    を調整する手段を具備している請求項１記載の流体圧力
    測定システム。
  3. 【請求項３】　　前記比較器手段は、調整された出力信
    号または選択されたトランスデューサ出力信号に対応す
    る出力信号のいずれかを選択的に発生する機能を備え、
    前記対応する出力信号には選択されたトランスデューサ
    の識別情報が含まれている請求項１記載の流体圧力測定
    システム。
  4. 【請求項４】　　さらに比較器手段によって発生された
    出力信号の中から１つの出力信号を選択するスイッチ手
    段を具備している請求項３記載の流体圧力測定システム
    。
  5. 【請求項５】　　前記圧力トランスデューサは歪計型ト
    ランスデューサである請求項１記載の流体圧力測定シス
    テム。
  6. 【請求項６】　　前記圧力トランスデューサはキャパシ
    チブ感知トランスデューサである請求項１記載の流体圧
    力測定システム。
  7. 【請求項７】　　前記圧力トランスデューサはインダク
    チブ感知トランスデューサである請求項１記載の流体圧
    力測定システム。
JP3132879A 1990-06-04 1991-06-04 圧力測定用自動トランスデューサ選択システム Pending JPH04232436A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/532,697 US5024100A (en) 1990-06-04 1990-06-04 Automatic transducer selection system for pressure measurement
US532697 1990-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04232436A true JPH04232436A (ja) 1992-08-20

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ID=24122802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3132879A Pending JPH04232436A (ja) 1990-06-04 1991-06-04 圧力測定用自動トランスデューサ選択システム

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EP (1) EP0460498A3 (ja)
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