JPH0430537B2 - - Google Patents
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- JPH0430537B2 JPH0430537B2 JP58193904A JP19390483A JPH0430537B2 JP H0430537 B2 JPH0430537 B2 JP H0430537B2 JP 58193904 A JP58193904 A JP 58193904A JP 19390483 A JP19390483 A JP 19390483A JP H0430537 B2 JPH0430537 B2 JP H0430537B2
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Classifications
-
- 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
- G01L19/02—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
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
- G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、エンジンのシリンダ内圧力、すなわ
ち指圧線図の計測に用いられる圧電型指圧計に係
り、特に加速度による慣性力によつて発生する圧
電素子の電荷を補正して計測精度を向上させるよ
うにした圧電型指圧計に関するものである。
ち指圧線図の計測に用いられる圧電型指圧計に係
り、特に加速度による慣性力によつて発生する圧
電素子の電荷を補正して計測精度を向上させるよ
うにした圧電型指圧計に関するものである。
第１図に一般的な加速度補正機構を備えた圧電
型指圧計の概略構造を示して説明する。同図にお
いて、１はステンレスなどの金属からなるケース
としての筒状のスリーブであり、この底部１ａの
内周面には同一材質からなる板状の受圧部２が装
着されている。また、スリーブ１の内周面にはテ
フロンなどの筒状の絶縁部材３が挿入されてい
て、その絶縁部材３内の受圧部２の上面にはＸ軸
カツトの水晶よりなる圧電素子４-1〜４-3が３個
積層して配置されている。この場合、各圧電素子
４-1〜４-3は、Ｘ軸方向へ加圧されたときに発生
する電荷の極性に応じてその電荷を加算する如く
電極４ａ〜４ｄが相互に接続されている。なお、
前記絶縁部材３と圧電素子４-1〜４-3との間には
測定精度を上げるために所定の隙間部Ａが設けて
ある。また、前記圧電素子４-1〜４-3の電極面４
ｄ上には電極をかねるタングステンからなる加速
度補正用の重り（マスともいう）５が載置され
る。この重り５はその上面中央に設けられた凹部
６内に接続片７が装着されていて、該接続片７に
リード線１０が取り付けられている。さらに、前
記重り５の上面には貫通穴９が施されたＸ軸カツ
トの水晶よりなる加速度補正用圧電素子８がリー
ド線１０を通して積層される。そして該圧電素子
８の上面にステンレスからなる筒状のブツシユ部
材１１がスリーブ１内に装着されることにより、
受圧部２に加わる圧力に応じた電気信号をリード
線１０より取りすように構成されている。なお、
８ａ，８ｂは前記圧電素子８の両面に施された電
極である。
型指圧計の概略構造を示して説明する。同図にお
いて、１はステンレスなどの金属からなるケース
としての筒状のスリーブであり、この底部１ａの
内周面には同一材質からなる板状の受圧部２が装
着されている。また、スリーブ１の内周面にはテ
フロンなどの筒状の絶縁部材３が挿入されてい
て、その絶縁部材３内の受圧部２の上面にはＸ軸
カツトの水晶よりなる圧電素子４-1〜４-3が３個
積層して配置されている。この場合、各圧電素子
４-1〜４-3は、Ｘ軸方向へ加圧されたときに発生
する電荷の極性に応じてその電荷を加算する如く
電極４ａ〜４ｄが相互に接続されている。なお、
前記絶縁部材３と圧電素子４-1〜４-3との間には
測定精度を上げるために所定の隙間部Ａが設けて
ある。また、前記圧電素子４-1〜４-3の電極面４
ｄ上には電極をかねるタングステンからなる加速
度補正用の重り（マスともいう）５が載置され
る。この重り５はその上面中央に設けられた凹部
６内に接続片７が装着されていて、該接続片７に
リード線１０が取り付けられている。さらに、前
記重り５の上面には貫通穴９が施されたＸ軸カツ
トの水晶よりなる加速度補正用圧電素子８がリー
ド線１０を通して積層される。そして該圧電素子
８の上面にステンレスからなる筒状のブツシユ部
材１１がスリーブ１内に装着されることにより、
受圧部２に加わる圧力に応じた電気信号をリード
線１０より取りすように構成されている。なお、
８ａ，８ｂは前記圧電素子８の両面に施された電
極である。
次に上記構成の圧電型指圧計の動作について第
２図のモデルを参照して説明する。ここで、mM
は計測すべき圧力Ｐを受ける受圧部２としての振
動部の質量、mDはその圧力伝達部の質量、mSは
加速度補正用重り５の質量であり、上記各圧電素
子４-1〜４-3および８の電極４ａ，４ｃ，８ａが
並列的に接続してアースされ、そして他の電極４
ｂ，４ｄおよび８ｂが同様に並列接続してリード
線１０より引き出されている。なお、図示する記
号＋，−は各圧電素子４-1〜４-3および８のＸ軸
方向へ加圧したときの各電極４ａ〜４ｄおよび８
ａ，８ｂに発生する電荷の極性を示している。し
かして、各圧電素子４-1〜４-3および８の圧電定
数をd11とし、指圧計に加わる加速度をαとする
と、加速度αによる圧電素子４-1〜４-3の電極４
ｂ，４ｄに発生する電荷Ｑは、次式で表わされ
る。
２図のモデルを参照して説明する。ここで、mM
は計測すべき圧力Ｐを受ける受圧部２としての振
動部の質量、mDはその圧力伝達部の質量、mSは
加速度補正用重り５の質量であり、上記各圧電素
子４-1〜４-3および８の電極４ａ，４ｃ，８ａが
並列的に接続してアースされ、そして他の電極４
ｂ，４ｄおよび８ｂが同様に並列接続してリード
線１０より引き出されている。なお、図示する記
号＋，−は各圧電素子４-1〜４-3および８のＸ軸
方向へ加圧したときの各電極４ａ〜４ｄおよび８
ａ，８ｂに発生する電荷の極性を示している。し
かして、各圧電素子４-1〜４-3および８の圧電定
数をd11とし、指圧計に加わる加速度をαとする
と、加速度αによる圧電素子４-1〜４-3の電極４
ｂ，４ｄに発生する電荷Ｑは、次式で表わされ
る。
Ｑ＝3d11F
＝3d11（mM＋mD）α ……(1)
ただし、Ｆは加速度αによる圧電素子４-1〜４
-3への慣性力である。また、前記加速度αによる
圧電素子８への慣性力をF*とすると、加速度補
正用重り５の質量mSと圧電素子８とにおいて電
極８ｂに発生する電荷Q*は次式で表わされる。
-3への慣性力である。また、前記加速度αによる
圧電素子８への慣性力をF*とすると、加速度補
正用重り５の質量mSと圧電素子８とにおいて電
極８ｂに発生する電荷Q*は次式で表わされる。
Q*＝−d11F*
＝−d11（mM＋mD＋mS）α ……(2)
しかるに、加速度αによる慣性力により発生す
る電荷を補正するには、 Ｑ＋Q*＝０ ……(3) の関係式を満足することにより、加速度αによる
発生電荷は相殺され、加速度補正が可能になる。
すなわち、上記(3)式に(1)式と(2)式を代入し、 Ｑ＋Q*＝3d11（mM＋mD）α −d11（mM＋mD＋mS）α＝０ ……(4) の式を求めることにより、 mS＝２（mM＋mD） ……(5) となる。このように、指示計に加わる加速度によ
る慣性力によつて発生する電荷を補正することに
より、精度の高い圧力の計測が可能になる。
る電荷を補正するには、 Ｑ＋Q*＝０ ……(3) の関係式を満足することにより、加速度αによる
発生電荷は相殺され、加速度補正が可能になる。
すなわち、上記(3)式に(1)式と(2)式を代入し、 Ｑ＋Q*＝3d11（mM＋mD）α −d11（mM＋mD＋mS）α＝０ ……(4) の式を求めることにより、 mS＝２（mM＋mD） ……(5) となる。このように、指示計に加わる加速度によ
る慣性力によつて発生する電荷を補正することに
より、精度の高い圧力の計測が可能になる。
ところで、上記した従来の指圧計においては、
リード線１０を加速度補正用の重り５内に取付け
ているので、その取付け強度が大きくとれ、信頼
度を高めるうえで優れている。しかし、加速度を
補正するための貫通穴９を有する水晶よりなる圧
電素子８、所謂穴あき圧電素子８が１個のため、
十分な補正が得られないと問題があつた。そのた
め第３図に示すように、貫通穴９を有する３個の
穴あき圧電素子８-1〜８-3を積層して加速度補正
を行うものもある。なお、第３図中、第１図と同
一または相当部分は同一符号を付してあり、受圧
部２の上面には５個の圧電素子４-1〜４-5が積層
されていて、これら圧電素子８-1〜8-5と穴あき
圧電素子４-1〜４-3は上述と同様に相互に接続し
て加速度による発生電荷を相殺するものとなつて
いる。しかし、かかる構造では、加速度補正のた
めの圧電素子として、通常の穴なし圧電素子に比
べてコストが約10倍程度高い穴あき圧電素子８-1
〜８-3を複数個用いているため、指圧計のコスト
高を招いたり、また、リード線１０が加速度補正
用重り５より引き出されているので、その重り５
の位置によつて配線が制限されたりするなどの不
具合があつた。
リード線１０を加速度補正用の重り５内に取付け
ているので、その取付け強度が大きくとれ、信頼
度を高めるうえで優れている。しかし、加速度を
補正するための貫通穴９を有する水晶よりなる圧
電素子８、所謂穴あき圧電素子８が１個のため、
十分な補正が得られないと問題があつた。そのた
め第３図に示すように、貫通穴９を有する３個の
穴あき圧電素子８-1〜８-3を積層して加速度補正
を行うものもある。なお、第３図中、第１図と同
一または相当部分は同一符号を付してあり、受圧
部２の上面には５個の圧電素子４-1〜４-5が積層
されていて、これら圧電素子８-1〜8-5と穴あき
圧電素子４-1〜４-3は上述と同様に相互に接続し
て加速度による発生電荷を相殺するものとなつて
いる。しかし、かかる構造では、加速度補正のた
めの圧電素子として、通常の穴なし圧電素子に比
べてコストが約10倍程度高い穴あき圧電素子８-1
〜８-3を複数個用いているため、指圧計のコスト
高を招いたり、また、リード線１０が加速度補正
用重り５より引き出されているので、その重り５
の位置によつて配線が制限されたりするなどの不
具合があつた。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、
複数個の加速度補正用圧電素子を積層して補正を
行う際に、貫通穴を有する穴あき圧電素子を最上
層に配置するとともに、その下層に通常の穴なし
圧電素子を配置し、該穴なし圧電素子の電極面に
リード線を直接取り付けてそのリード線を前記穴
あき圧電素子の貫通穴を通して引き出すことによ
り、安価にして精度の高い圧電型指圧計を提供す
るものである。以下、本発明の実施例を図面につ
き説明する。
複数個の加速度補正用圧電素子を積層して補正を
行う際に、貫通穴を有する穴あき圧電素子を最上
層に配置するとともに、その下層に通常の穴なし
圧電素子を配置し、該穴なし圧電素子の電極面に
リード線を直接取り付けてそのリード線を前記穴
あき圧電素子の貫通穴を通して引き出すことによ
り、安価にして精度の高い圧電型指圧計を提供す
るものである。以下、本発明の実施例を図面につ
き説明する。
第４図は本発明の一実施例による圧電型指圧計
の概略構造を示す断面図であり、第４図において
第１図，第３図と同一または相当部分は同一符号
を付してある。この実施例の指圧計は、スリーブ
１内の受圧部２の上面に、通常の圧電素子４-1〜
４-5および筒状の加速度補正用重り５が積層して
配置される点は第３図に示した従来のものと同様
であるが、前記重り５の上面に、加速度補正用の
穴なし圧電素子８-11および８-21と貫通穴９を有
する穴あき圧電素子８が順次積層して配置されて
いる。そして、前記穴なし圧電素子８-21の一方
の電極面８ｂの中央にはリボン状のリード線１０
の一端が直接接着して取り付けられていて、この
リード線１０は、前記穴あき圧電素子８の貫通穴
９および該圧電素子８の電極面８ａ上に載置して
スリーブ１内に装着されたブツシユ部材１１の導
出穴１２を通してターミナル１３より外部に引き
出される。また、ブツシユ部材１１の導出穴１２
内にはフツソ系樹脂あるいはセラミツクなどの絶
縁材１４が埋設され、該絶縁材１４にてリード線
１０を補強するとともに、ブツシユ部材１１との
絶縁を保つものとなつている。
の概略構造を示す断面図であり、第４図において
第１図，第３図と同一または相当部分は同一符号
を付してある。この実施例の指圧計は、スリーブ
１内の受圧部２の上面に、通常の圧電素子４-1〜
４-5および筒状の加速度補正用重り５が積層して
配置される点は第３図に示した従来のものと同様
であるが、前記重り５の上面に、加速度補正用の
穴なし圧電素子８-11および８-21と貫通穴９を有
する穴あき圧電素子８が順次積層して配置されて
いる。そして、前記穴なし圧電素子８-21の一方
の電極面８ｂの中央にはリボン状のリード線１０
の一端が直接接着して取り付けられていて、この
リード線１０は、前記穴あき圧電素子８の貫通穴
９および該圧電素子８の電極面８ａ上に載置して
スリーブ１内に装着されたブツシユ部材１１の導
出穴１２を通してターミナル１３より外部に引き
出される。また、ブツシユ部材１１の導出穴１２
内にはフツソ系樹脂あるいはセラミツクなどの絶
縁材１４が埋設され、該絶縁材１４にてリード線
１０を補強するとともに、ブツシユ部材１１との
絶縁を保つものとなつている。
なお、前記各圧電素子４-1〜４-5と加速度補正
用圧電素子８-11〜８-21および８とは、従来と同
様に、加速度による慣性力によつて発生する電荷
を相殺する如く各々の電極４ａ〜４ｆおよび８ａ
〜８ｄが相互に接続されている。
用圧電素子８-11〜８-21および８とは、従来と同
様に、加速度による慣性力によつて発生する電荷
を相殺する如く各々の電極４ａ〜４ｆおよび８ａ
〜８ｄが相互に接続されている。
このように、加速度補正用の圧電素子として最
上層のみに１個の穴あき圧電素子８を用い、その
下層に２個の穴なし圧電素子８11〜８21を用いる
ことにより、上記した従来のものに比べて、高価
な穴あき圧電素子が１個ですむことになり、その
分低コスト化がはかれる。しかも、リード線１０
は穴なし圧電素子８-21の電極８ｂの面から引き
出しているので、加速度補正用重り５の位置に制
限を受けず、配線の自由度が高くなる利点を奏す
る。
上層のみに１個の穴あき圧電素子８を用い、その
下層に２個の穴なし圧電素子８11〜８21を用いる
ことにより、上記した従来のものに比べて、高価
な穴あき圧電素子が１個ですむことになり、その
分低コスト化がはかれる。しかも、リード線１０
は穴なし圧電素子８-21の電極８ｂの面から引き
出しているので、加速度補正用重り５の位置に制
限を受けず、配線の自由度が高くなる利点を奏す
る。
上述した実施例では加速度補正用の圧電素子を
３個積層して補正する場合について示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第５図に
示すように、穴なし圧電素子８-11と穴あき圧電
素子８を２個積層したり、またそれ以外でも最上
層に穴あき圧電素子を配置してその下層のすべて
に任意の数の穴なし圧電素子を積層したりして加
速度補正を行うように構成することもできる。
３個積層して補正する場合について示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第５図に
示すように、穴なし圧電素子８-11と穴あき圧電
素子８を２個積層したり、またそれ以外でも最上
層に穴あき圧電素子を配置してその下層のすべて
に任意の数の穴なし圧電素子を積層したりして加
速度補正を行うように構成することもできる。
以上説明したように、本発明の圧電型指圧計に
よれば、加速度補正用の圧電素子を複数個積層し
て補正する際に、穴あき圧電素子を最上層に配置
するとともに、その下層に通常の穴なし圧電素子
を配置し、該穴なし圧電素子の電極面にリード線
を直接取り付けてそのリード線を前記穴あき圧電
素子の貫通穴を通して引き出すようにしたので、
穴あき圧電素子が１個ですむことになり、低コス
ト化がはかれる。また、リード線を穴なし圧電素
子の電極面から引き出すことができるので、加速
度補正用重りの位置に制限されず、配線の自由度
を高めることができるなどの効果がある。
よれば、加速度補正用の圧電素子を複数個積層し
て補正する際に、穴あき圧電素子を最上層に配置
するとともに、その下層に通常の穴なし圧電素子
を配置し、該穴なし圧電素子の電極面にリード線
を直接取り付けてそのリード線を前記穴あき圧電
素子の貫通穴を通して引き出すようにしたので、
穴あき圧電素子が１個ですむことになり、低コス
ト化がはかれる。また、リード線を穴なし圧電素
子の電極面から引き出すことができるので、加速
度補正用重りの位置に制限されず、配線の自由度
を高めることができるなどの効果がある。
第１図は従来の圧電型指圧計の概略構造を示す
断面図、第２図は第１図の動作説明に供するモデ
ルを示す図、第３図は従来の別の圧電型指圧計を
示す断面図、第４図は本発明の一実施例による圧
電型指圧計の概略構造を示す断面図、第５図は本
発明の他の実施例による圧電型指圧計を示す断面
図である。 １……スリーブ、２……受圧部、３……絶縁部
材、４-1〜４-6……圧電素子、４ａ〜４ｇ……圧
電素子４-1〜４-6の電極、５……加速度補正用重
り、８……加速度補正用の穴あき圧電素子、８
-11〜８-21……加速度補正用の穴なし圧電素子、
８ａ〜８ｄ……加速度補正用圧電素子の電極、９
……穴あき圧電素子８の貫通穴、１０……リード
線、１１……ブツシユ部材、１２……ブツシユ部
材１１の導出穴、１３……ターミナル、１４……
絶縁材。
断面図、第２図は第１図の動作説明に供するモデ
ルを示す図、第３図は従来の別の圧電型指圧計を
示す断面図、第４図は本発明の一実施例による圧
電型指圧計の概略構造を示す断面図、第５図は本
発明の他の実施例による圧電型指圧計を示す断面
図である。 １……スリーブ、２……受圧部、３……絶縁部
材、４-1〜４-6……圧電素子、４ａ〜４ｇ……圧
電素子４-1〜４-6の電極、５……加速度補正用重
り、８……加速度補正用の穴あき圧電素子、８
-11〜８-21……加速度補正用の穴なし圧電素子、
８ａ〜８ｄ……加速度補正用圧電素子の電極、９
……穴あき圧電素子８の貫通穴、１０……リード
線、１１……ブツシユ部材、１２……ブツシユ部
材１１の導出穴、１３……ターミナル、１４……
絶縁材。
Claims (1)
- １ ケースに装着された受圧部の上面に、その圧
力を電気信号に変換するための圧力素子積層体と
加速度補正用重りおよび複数個の加速度補正用圧
電素子を順次積層して配置し、加速度による前記
圧電素子積層体の発生電荷と加速度補正用圧電素
子の発生電荷を相殺して加速度補正を行うように
構成された圧電型指圧計において、前記各加速度
補正用圧電素子のうち最上層に穴あき圧電素子を
配置してその下層には穴なし圧電素子を配置し、
該穴なし圧電素子の電極面にリード線を直接取り
付けてそのリード線を前記穴あき圧電素子の貫通
穴を通して引き出すことにより、該リード線から
圧力に応じた電気信号を取り出すようにしたこと
を特徴とする圧電型指圧計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58193904A JPS6085345A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 圧電型指圧計 |
| US06/661,542 US4604544A (en) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | Piezoelectric pressure indicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58193904A JPS6085345A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 圧電型指圧計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085345A JPS6085345A (ja) | 1985-05-14 |
| JPH0430537B2 true JPH0430537B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=16315670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58193904A Granted JPS6085345A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 圧電型指圧計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6085345A (ja) |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP58193904A patent/JPS6085345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6085345A (ja) | 1985-05-14 |
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