JPH08128911A - 差圧測定装置 - Google Patents

差圧測定装置

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JPH08128911A
JPH08128911A JP26944394A JP26944394A JPH08128911A JP H08128911 A JPH08128911 A JP H08128911A JP 26944394 A JP26944394 A JP 26944394A JP 26944394 A JP26944394 A JP 26944394A JP H08128911 A JPH08128911 A JP H08128911A
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秀樹 桑山
Shojiro Toyoda
昌二郎 豊田
Eiji Taya
英二 田谷
Atsuko Kanehira
敦子 兼平
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Abstract

(57)【要約】 【目的】装置の異常を自己診断でき、装置の信頼性を向
上できる差圧測定装置を提供するにある。 【構成】半導体チップに設けられ測定流体の差圧と静圧
とに感度を有する第1のセンサと、半導体チップに設け
られ測定流体の差圧と静圧とに感度を有し第1のセンサ
の出力信号と差圧において逆相で静圧において同相の出
力信号を出力する第2のセンサと、第1,第2のセンサ
の測定信号より測定流体の差圧と静圧を演算し静圧の演
算結果に基づき測定流体の差圧の演算結果に静圧補償を
する演算回路とを具備する差圧測定装置において、半導
体チップに設けられ主に静圧に感度を有する第3のセン
サと、第3のセンサの測定信号とあるいは測定信号を演
算処理した出力信号と第1,第2のセンサの測定信号よ
り演算された静圧信号とを比較して装置の異常の有無を
診断する診断手段とを具備したことを特徴とする差圧測
定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、装置の異常を自己診断
でき、装置の信頼性を向上できる差圧測定装置に関する
ものである。更に、詳述すれば、従来測定している2つ
の信号の他に、差圧の影響が小さく主に静圧によって変
化する信号を検出することで、センサの異常を判断でき
るようにして、装置の信頼性を向上できる差圧測定装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、先願に係わる発明の構成説明図
で、例えば、本願出願人が出願した、特願平5−192
314号、発明の名称「半導体差圧測定装置」、平成5
年8月3日出願に示されている。図9は図8の平面図で
ある。
【0003】図において、1は半導体チップである。こ
の場合は、シリコンよりなる。2は半導体チップ1に設
けられ半導体チップ1に起歪部たる測定ダイアフラム3
を構成する内部空所である。
【0004】4は、測定ダイアフラム3に設けられ、測
定流体の差圧と静圧とに感度を有する半導体圧力検出素
子よりなる第1のセンサである。この場合は、振動子が
使用されている。
【0005】5は、ダイアフラム3の周縁部に設けら
れ、測定流体の差圧と静圧とに感度を有し、第1のセン
サ4の出力信号と差圧において、図10に示す如く逆相
で、静圧において、図11に示す如く同相の出力信号を
出力する、半導体圧力検出素子よりなる第2のセンサで
ある。この場合は、振動子が使用されている。ここで、
1は第1のセンサ4の信号、S2は第2のセンサ5の信
号である。
【0006】6は、図12に示す如く、第1,第2のセ
ンサ4,5の測定信号より、測定流体の差圧と静圧を演
算し、静圧の演算結果に基づき、測定流体の差圧の演算
結果に静圧補償をする演算回路である。11は、半導体
チップ1に一面が接続され、ガラスよりなるチップ支持
基板である。
【0007】12は、半導体チップ1とチップ支持基板
11に設けられ、内部空所2に連通する第1の連通孔で
ある。
【0008】以上の構成において、内部空所2に測定圧
Lが導入され、ダイアフラム3の外側から測定圧PH
加わると、ダイアフラム3は、測定圧PL―測定圧PH
差圧により変位する。この変位を第1,第2のセンサ
4,5により電気的に検出する。第1,第2のセンサ
4,5の測定信号より、演算回路6により、下記の式に
より、測定流体の差圧Pdと静圧PSを演算し、静圧PS
の演算結果に基づき、測定流体の差圧Pdの演算結果に
静圧補償をおこない、測定差圧Pmに対応した電気信号
出力が得られる。
【0009】 Pd=K1(S1−S2) (1) PS=K2(S1+S2) (2) Pd:差圧信号 PS:静圧信号 S1:第1のセンサ4の信号 S2:第2のセンサ5の信号 K1:補正係数 K2:補正係数
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、センサ部への異物の混入、センサ部
の破損等の理由により第1,第2のセンサ4,5の信号
1,S2が異常であった場合でも、異常であるか否かの
判断ができない。本発明は、この問題点を、解決するも
のである。
【0011】本発明の目的は、装置の異常を自己診断で
き、装置の信頼性を向上できる差圧測定装置を提供する
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、半導体チップに設けられ測定流体の差圧
と静圧とに感度を有する第1のセンサと、前記半導体チ
ップに設けられ測定流体の差圧と静圧とに感度を有し該
第1のセンサの出力信号と差圧において逆相で静圧にお
いて同相の出力信号を出力する第2のセンサと、前記第
1,第2のセンサの測定信号より測定流体の差圧と静圧
を演算し該静圧の演算結果に基づき該測定流体の差圧の
演算結果に静圧補償をする演算回路とを具備する差圧測
定装置において、前記半導体チップに設けられ主に静圧
に感度を有する第3のセンサと、該第3のセンサの測定
信号とあるいは該測定信号を演算処理した出力信号と前
記第1,第2のセンサの測定信号より演算された静圧信
号とを比較して装置の異常の有無を診断する診断手段と
を具備したことを特徴とする差圧測定装置を構成したも
のである。
【0013】
【作用】以上の構成において、第1のセンサで測定流体
の差圧と静圧とから決まる第1の信号を出力し、第2の
センサで、測定流体の差圧と静圧とから決まる第2の信
号を出力する。第2のセンサの出力信号は第1のセンサ
の出力信号と差圧において逆相で静圧において同相の出
力信号を出力する。
【0014】演算回路で、第1,第2のセンサの測定信
号より測定流体の差圧と静圧を演算し、静圧の演算結果
に基づき、測定流体の差圧の演算結果に静圧補償をす
る。第3のセンサで、静圧を演算するための信号を測定
する。判断手段で、第3のセンサの測定信号、あるい
は、この測定信号を演算処理した出力信号と、第1,第
2のセンサの測定信号より演算された静圧信号とを比較
して、装置の異常の有無を判断する。以下、実施例に基
づき詳細に説明する。
【0015】
【実施例】図1は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図2は図1の平面図である。図において、図8と同一記
号の構成は同一機能を表わす。以下、図8と相違部分の
み説明する。
【0016】21は、半導体チップ1に設けられ、主に
静圧に感度を有する第3のセンサである。この場合は、
第1のセンサ4、第2のセンサ5、第3のセンサ21
は、振動式センサが使用されている。
【0017】22は、第3のセンサ21の測定信号ある
いはこの測定信号を演算処理した出力信号と、第1,第
2のセンサ4,5の測定信号より演算された静圧信号と
を比較して、装置の異常の有無を判断する判断手段で、
この場合は、CPUが使用されている。
【0018】より具体的には、図3に示す如く、センサ
4,5,21で検出した周波数信号(f1,f2,f3)はマル
チプレクサ31、カウンタ32を介しCPU22に入力
され、CPU22ではその信号から差圧演算、静圧演
算、センサの異常判定を行い、出力値をD/A変換器3
3、V/I変換器34を介して出力するとともに、出力
値或はエラーコード等をLCD35に表示する。
【0019】以上の構成において、図4に示す様な差圧
を、測定ダイアフラム3が受けた場合、第1のセンサ4
は圧縮応力が働き、第2のセンサ5には引張り応力が働
く。第3のセンサ21は差圧の影響が小さい部分に配置
されているので、差圧による応力変化は微少である。
【0020】また、図4の様に配置された第1,第2,
第3のセンサ4,5,21が静圧を受けた場合、第1,
第2,第3のセンサ4,5,21には、いずれも圧縮応
力が働く。振動式センサの場合、引張り応力を受けた時
は出力周波数は大きくなり、逆に圧縮応力を受けた時は
出力周波数は小さくなる。従って、差圧及び静圧が印加
された場合のセンサ出力変化は、図5,図6の様にな
る。図5,図6の関係より、次式が導出できる。
【0021】 f1−f10=−K1×Pd−K2×Ps(f1、f2) ……(3) f2−f20=+K3×Pd−K4×Ps(f1、f2) ……(4) f3−f20= −K5×Ps(f3) ……(5) f1、f2、f3:差圧Pd 、静圧Ps が印加された時の
第1,第2,第 3のセンサ4,5,21の出力周波数 f10、f20、f30:差圧ゼロ、静圧ゼロ時の第1,第
2,第3のセンサ4,5,21の出力周波数 Pd:差圧 Ps(f1、f2):f1とf2の関数で表せる静圧 Ps(f3):f3の関数で表せる静圧 K1 〜K5 :補正係数 である。
【0022】予め、差圧ゼロ、静圧ゼロ時の出力周波数
10、f20、f30及び補正係数K1〜K5 を求めておけ
ば(3)、(4)式よりセンサの出力周波数f1、f2
測定すれば差圧Pd 及び静圧Ps(f1、f2)が算出す
ることができる。また(5)式よりf3を測定すれば静
圧Ps(f3)が算出できる。
【0023】センサ及びセンサ信号検出回路が正常であ
る場合、 Ps(f1、f2)≒Ps(f3) ……(6) であるので設定値DPsを設け、DPsと│Ps(f1、f
2)−Ps(f3)│の値を比較することでセンサに異常
があるか否かを判断する事が出来る。 DPs<│Ps(f1、f2)−Ps(f3)│===>
センサ異常 DPs>│Ps(f1、f2)−Ps(f3)│===>
センサ正常
【0024】センサが異常である場合、LCDに予め決
めておいたエラーコードを出力するとか、出力電流を発
振させるとかして、早期にセンサ異常を伝えることで、
プロセスの信頼性を向上させることが出来る。
【0025】この結果、差圧を演算する第1,第2のセ
ンサ4,5の信号から求まる静圧値の他に、差圧による
信号変化の小さい第3のセンサ21の信号より静圧値を
求め、それらの値を比較するようにしたために、センサ
信号が正常であるか否かを検出でき、センサ信号が異常
である場合、アラームが出せるので差圧測定装置の信頼
性を向上できる。
【0026】図7は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、装置の圧力感度を大き
く取り、外乱の影響を小さくするために、第1,第2の
測定ダイアフラム45,46を設け、第1の測定ダイア
フラム45に第2のセンサ5を、第2の測定ダイアフラ
ム46に第1のセンサ4を、第2の半導体チップ42に
第3のセンサ21を設けたものである。圧力感度を大き
く取り、外乱の影響を小さくする事が出来ると共に、第
1図実施例と同様の効果が得られる。
【0027】なお、ここでは、振動式センサについて説
明を行ったが、ピエゾ抵抗式センサなど他方式のセンサ
についても、差圧を演算するセンサ信号から静圧を算出
できる方式のものに関しては、異常検出は可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
チップに設けられ測定流体の差圧と静圧とに感度を有す
る第1のセンサと、前記半導体チップに設けられ測定流
体の差圧と静圧とに感度を有し該第1のセンサの出力信
号と差圧において逆相で静圧において同相の出力信号を
出力する第2のセンサと、前記第1,第2のセンサの測
定信号より測定流体の差圧と静圧を演算し該静圧の演算
結果に基づき該測定流体の差圧の演算結果に静圧補償を
する演算回路とを具備する差圧測定装置において、前記
半導体チップに設けられ主に静圧に感度を有する第3の
センサと、該第3のセンサの測定信号とあるいは該測定
信号を演算処理した出力信号と前記第1,第2のセンサ
の測定信号より演算された静圧信号とを比較して装置の
異常の有無を診断する診断手段とを具備したことを特徴
とする差圧測定装置を構成した。
【0029】この結果、差圧を演算する第1,第2のセ
ンサの信号から求まる静圧値の他に、差圧による信号変
化の小さい第3のセンサの信号より静圧値を求め、それ
らの値を比較するようにしたために、センサ信号が正常
であるか否かを検出でき、センサ信号が異常である場
合、アラームが出せるので差圧測定装置の信頼性を向上
できる。
【0030】従って、本発明によれば、装置の異常を自
己診断でき、装置の信頼性を向上できる差圧測定装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の具体的説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】図1の動作説明図である。
【図6】図1の動作説明図である。
【図7】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図8】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
【図9】図8の平面図である。
【図10】図8の動作説明図である。
【図11】図8の動作説明図である。
【図12】図8の回路説明図である。
【符号の説明】
1…半導体チップ 2…内部空所 3…測定ダイアフラム 4…第1のセンサ 5…第2のセンサ 6…演算回路 11…チップ支持基板 12…第1の導通孔 21…第3のセンサ 22…CPU 31…マルチプレクサ 32…カウンタ 33…D/A変換器 34…V/I変換器 35…LCD 41…第1の半導体チップ 42…第2の半導体チップ 43…第1の内部空所 44…第2の内部空所 45…第1の測定ダイアフラム 46…第2の測定ダイアフラム 51…第1のチップ支持基板 52…第2のチップ支持基板 53…第1の導通孔 54…第2の導通孔 55…第1の導通管 56…第2の導通管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼平 敦子 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップに設けられ測定流体の差圧と
    静圧とに感度を有する第1のセンサと、前記半導体チッ
    プに設けられ測定流体の差圧と静圧とに感度を有し該第
    1のセンサの出力信号と差圧において逆相で静圧におい
    て同相の出力信号を出力する第2のセンサと、前記第
    1,第2のセンサの測定信号より測定流体の差圧と静圧
    を演算し該静圧の演算結果に基づき該測定流体の差圧の
    演算結果に静圧補償をする演算回路とを具備する差圧測
    定装置において、 前記半導体チップに設けられ主に静圧に感度を有する第
    3のセンサと、 該第3のセンサの測定信号とあるいは該測定信号を演算
    処理した出力信号と前記第1,第2のセンサの測定信号
    より演算された静圧信号とを比較して装置の異常の有無
    を診断する診断手段とを具備したことを特徴とする差圧
    測定装置。
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