JPH0582539B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0582539B2 JPH0582539B2 JP59073767A JP7376784A JPH0582539B2 JP H0582539 B2 JPH0582539 B2 JP H0582539B2 JP 59073767 A JP59073767 A JP 59073767A JP 7376784 A JP7376784 A JP 7376784A JP H0582539 B2 JPH0582539 B2 JP H0582539B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- pressure
- piezoelectric
- composite
- pressure sensor
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring 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
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting 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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、圧電型の圧力センサに関する。本発
明に係る圧力センサは油圧計、水位計または血圧
計等に使用される。
明に係る圧力センサは油圧計、水位計または血圧
計等に使用される。
〈従来の技術〉
この種の圧力センサは、振動板の一面側に圧電
振動子を一体に接合した複合振動子を使用し、こ
の複合振動子を含む自励発振回路を構成すること
により、複合振動子を構成する振動板に加わる圧
力を、発振周波数の変化として検出するものであ
る。第１図はこの種の圧力センサの一般的な電気
回路接続図であり、１は複合振動子、２は増幅
器、C1〜C3はコンデンサ、R1〜R4は抵抗、VRは
可変抵抗、Vccは直流電源電圧、３は出力端子を
示す。
振動子を一体に接合した複合振動子を使用し、こ
の複合振動子を含む自励発振回路を構成すること
により、複合振動子を構成する振動板に加わる圧
力を、発振周波数の変化として検出するものであ
る。第１図はこの種の圧力センサの一般的な電気
回路接続図であり、１は複合振動子、２は増幅
器、C1〜C3はコンデンサ、R1〜R4は抵抗、VRは
可変抵抗、Vccは直流電源電圧、３は出力端子を
示す。
複合振動子１は、例えば第２図及び第３図に示
すように、円板状に形成された圧電磁器素体４の
一面側の略全面に電極５を設けると共に、他面側
にギヤツプG1を隔てて電極６及び７を同軸状に
形成した圧電振動子８を使用し、この圧電振動子
８の電極５側を円板状の振動板９の一面上に同軸
状に固着し、振動板９の全周縁を支持体１０によ
つて支持固定した構造となつている。振動板９の
他面側が受圧面である。
すように、円板状に形成された圧電磁器素体４の
一面側の略全面に電極５を設けると共に、他面側
にギヤツプG1を隔てて電極６及び７を同軸状に
形成した圧電振動子８を使用し、この圧電振動子
８の電極５側を円板状の振動板９の一面上に同軸
状に固着し、振動板９の全周縁を支持体１０によ
つて支持固定した構造となつている。振動板９の
他面側が受圧面である。
第１図の回路では、圧電振動子８の電極５と電
極６との間に印加される電圧により、圧電振動子
８に振動を発生させ、これによつて生じる電圧を
電極７から増幅器２の入力に帰還させることによ
り、自励発振動作を継続させる。ここで、振動板
９に加わる圧力が変化すると、それにつれて振動
板９の張力が変わり、共振周波数が変化する。こ
のため、電極７を通して増幅器２に入力される帰
還信号の周波数が変化し、発振周波数が変化す
る。従つて、発振周波数からそのときの圧力を検
出することができる。
極６との間に印加される電圧により、圧電振動子
８に振動を発生させ、これによつて生じる電圧を
電極７から増幅器２の入力に帰還させることによ
り、自励発振動作を継続させる。ここで、振動板
９に加わる圧力が変化すると、それにつれて振動
板９の張力が変わり、共振周波数が変化する。こ
のため、電極７を通して増幅器２に入力される帰
還信号の周波数が変化し、発振周波数が変化す
る。従つて、発振周波数からそのときの圧力を検
出することができる。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、圧電振動子８の振動姿体には、節
（node）が振動子の軸に対して同心円状に現われ
る節円と、節が振動子の直径方向に線状に現われ
る節直径の２つの振動モードがある。これらの節
円及び節直径の数は振動子の振動周波数が高くな
ればなる程、多く現われる。第４図Ａ〜Ｄは節円
及び節直径の振動モードを示す図で、第４図Ａは
節直径イが２本で節円ロが０のモードを、Ｂは節
直径イが１本で節円ロが０のモードを、Ｃは節直
径イが１本で節円ロが１つのモードを、更にＤは
節直径イが０で節円ロが１本のモードをそれぞれ
示している。
（node）が振動子の軸に対して同心円状に現われ
る節円と、節が振動子の直径方向に線状に現われ
る節直径の２つの振動モードがある。これらの節
円及び節直径の数は振動子の振動周波数が高くな
ればなる程、多く現われる。第４図Ａ〜Ｄは節円
及び節直径の振動モードを示す図で、第４図Ａは
節直径イが２本で節円ロが０のモードを、Ｂは節
直径イが１本で節円ロが０のモードを、Ｃは節直
径イが１本で節円ロが１つのモードを、更にＤは
節直径イが０で節円ロが１本のモードをそれぞれ
示している。
これらの節円ロ、節直径イの振動モードが現わ
れると、節を境界にして逆相の振動を生じ、効率
が低下する。そこで、圧電振動子８を応用した電
子装置、例えばブザー等においては、逆相振動を
遮断するか、或いは逆相振動を正相に変換する等
の手段を取つている。
れると、節を境界にして逆相の振動を生じ、効率
が低下する。そこで、圧電振動子８を応用した電
子装置、例えばブザー等においては、逆相振動を
遮断するか、或いは逆相振動を正相に変換する等
の手段を取つている。
しかし、かかる従来技術を第１図〜第３図に示
した圧電型圧力センサに適用すると、圧力に対す
る周波数変化量が小さくなると共に、ヒステリシ
ス量が大きくなり、精度の高い圧力検出を行なう
ことが困難になる。
した圧電型圧力センサに適用すると、圧力に対す
る周波数変化量が小さくなると共に、ヒステリシ
ス量が大きくなり、精度の高い圧力検出を行なう
ことが困難になる。
そこで、本発明の課題は、圧力に対する周波数
変化量を増大させと共に、ヒステリシス量を小さ
くし、精度の高い圧力検出を行なうことの可能な
圧力センサを提供することである。
変化量を増大させと共に、ヒステリシス量を小さ
くし、精度の高い圧力検出を行なうことの可能な
圧力センサを提供することである。
〈課題を解決するための手段〉
上述した課題解決のため、本発明は、複合振動
子と、発振回路とを含む圧力センサであつて、 前記複合振動子は、振動板と、圧電振動子とを
含んでおり、 前記振動板は、全周縁が支持固定され、一面が
圧力検知面を構成しており、 前記圧電振動子は、円板状に形成された圧電磁
器素体の一面側の略全面に電極を有すると共に、
他面側にギヤツプを隔てて設けられた２種類の電
極を有し、前記一面側が前記振動子の他面側に固
着されており、 前記発振回路は、前記２種類の電極の一方が入
力側に接続され、かつ、前記電極の他方が出力側
に接続された帰還回路を有し、前記複合振動子の
節直径の振動モードによる自励発振動作を継続す
る。
子と、発振回路とを含む圧力センサであつて、 前記複合振動子は、振動板と、圧電振動子とを
含んでおり、 前記振動板は、全周縁が支持固定され、一面が
圧力検知面を構成しており、 前記圧電振動子は、円板状に形成された圧電磁
器素体の一面側の略全面に電極を有すると共に、
他面側にギヤツプを隔てて設けられた２種類の電
極を有し、前記一面側が前記振動子の他面側に固
着されており、 前記発振回路は、前記２種類の電極の一方が入
力側に接続され、かつ、前記電極の他方が出力側
に接続された帰還回路を有し、前記複合振動子の
節直径の振動モードによる自励発振動作を継続す
る。
〈作用〉
第１図〜第３図に示すように圧力センサを構成
する場合、第４図Ａ，ＢまたはＣに示す節直径イ
の振動モードを積極的に利用し、複合振動子１を
構成する圧電振動子８を、節直径イの振動モード
で励振させる。即ち、第１図〜第３図の圧力セン
サにおいて説明したように、圧電振動子８に電圧
を印加して振動を発生させ、それによつて生じる
電圧を電極７から増幅器２の入力に帰還させるこ
とにより、自励発振動作を継続させる場合、節直
径イの振動モードで自励発振動作を継続させるの
である。第６図及び第７図は、このような節直径
イの振動に適した電極６，７のパターンを示して
いる。
する場合、第４図Ａ，ＢまたはＣに示す節直径イ
の振動モードを積極的に利用し、複合振動子１を
構成する圧電振動子８を、節直径イの振動モード
で励振させる。即ち、第１図〜第３図の圧力セン
サにおいて説明したように、圧電振動子８に電圧
を印加して振動を発生させ、それによつて生じる
電圧を電極７から増幅器２の入力に帰還させるこ
とにより、自励発振動作を継続させる場合、節直
径イの振動モードで自励発振動作を継続させるの
である。第６図及び第７図は、このような節直径
イの振動に適した電極６，７のパターンを示して
いる。
圧電振動子８を節直径イの振動モードで振動さ
せると、圧力に対する周波数変化量を著しく増大
させると同時に、ヒステリシス量を小さくし、圧
力測定精度を向上させることができる。
せると、圧力に対する周波数変化量を著しく増大
させると同時に、ヒステリシス量を小さくし、圧
力測定精度を向上させることができる。
〈実施例〉
第５図は圧力センサの周波数−圧力変化量特性
図である。曲線L1は第４図Ａに示した振動モー
ド、即ち、節直径イが２本で節円ロが０となる振
動モードで励振した本発明に係る圧力センサの特
性であり、曲線L2は第４図Ｄに示した振動モー
ド、即ち、節直径イが０で節円ロが１つの振動モ
ードの場合の特性である。
図である。曲線L1は第４図Ａに示した振動モー
ド、即ち、節直径イが２本で節円ロが０となる振
動モードで励振した本発明に係る圧力センサの特
性であり、曲線L2は第４図Ｄに示した振動モー
ド、即ち、節直径イが０で節円ロが１つの振動モ
ードの場合の特性である。
曲線L1と曲線L2との比較から明らかなように、
本発明によれば、圧力に対する周波数変化量ΔF
を著しく増大させることができる。
本発明によれば、圧力に対する周波数変化量ΔF
を著しく増大させることができる。
〈発明の効果〉
以上述べたように、本発明によれば、圧力に対
する周波数変化量を著しく増大させると共に、ヒ
ステリシス量を小さくし、圧力測定精度を向上さ
せた圧力センサを提供することができる。
する周波数変化量を著しく増大させると共に、ヒ
ステリシス量を小さくし、圧力測定精度を向上さ
せた圧力センサを提供することができる。
第１図は圧力センサの電気回路接続図、第２図
は複合振動子の平面図、第３図は同じくその断面
図、第４図Ａ〜Ｄは圧電振動子の振動モードを示
す図、第５図は周波数−圧力変化量特性図、第６
図は本発明に係る圧力センサ用としてして使用し
得る複合振動子の平面図、第７図は同じくその断
面図である。 １……複合振動子、２……増幅器、４……圧電
磁器素体、５，６，７……電極、８……圧電振動
子、９……振動板。
は複合振動子の平面図、第３図は同じくその断面
図、第４図Ａ〜Ｄは圧電振動子の振動モードを示
す図、第５図は周波数−圧力変化量特性図、第６
図は本発明に係る圧力センサ用としてして使用し
得る複合振動子の平面図、第７図は同じくその断
面図である。 １……複合振動子、２……増幅器、４……圧電
磁器素体、５，６，７……電極、８……圧電振動
子、９……振動板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複合振動子と、発振回路とを含む圧力センサ
であつて、 前記複合振動子は、振動板と、圧電振動子とを
含んでおり、 前記振動板は、全周縁が支持固定され、一面が
受圧面を構成しており、 前記圧電振動子は、円板状に形成された圧電磁
器素体の一面側の略全面に電極を有すると共に、
他面側にギヤツプを隔てて設けられた２種類の電
極を有し、前記一面側が前記振動子の他面側に固
着されており、 前記発振回路は、前記２種類の電極の一方が入
力側に接続され、かつ、前記電極の他方が出力側
に接続された帰還回路を有し、前記複合振動子の
節直径の振動モードによる自励発振動作を継続す
る 圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7376784A JPS60216236A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7376784A JPS60216236A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216236A JPS60216236A (ja) | 1985-10-29 |
| JPH0582539B2 true JPH0582539B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=13527692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7376784A Granted JPS60216236A (ja) | 1984-04-12 | 1984-04-12 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216236A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH639762A5 (fr) * | 1980-11-12 | 1983-11-30 | Centre Electron Horloger | Transducteur de pression a element vibrant. |
-
1984
- 1984-04-12 JP JP7376784A patent/JPS60216236A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60216236A (ja) | 1985-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |