JPH10227708A - 複合機能形センサ - Google Patents

複合機能形センサ

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Publication number
JPH10227708A
JPH10227708A JP9031899A JP3189997A JPH10227708A JP H10227708 A JPH10227708 A JP H10227708A JP 9031899 A JP9031899 A JP 9031899A JP 3189997 A JP3189997 A JP 3189997A JP H10227708 A JPH10227708 A JP H10227708A
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JP
Japan
Prior art keywords
sensor
diaphragm
rod
stem
magnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP9031899A
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English (en)
Inventor
Etsuo Nishimura
悦夫 西村
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 差圧又は絶対圧を検出する圧力センサと、加
速度を検出するセンサを、1のセンシング素子で構成す
る複合機能形センサを得る。 【解決手段】 ダイヤフラム2の一面にゲージ抵抗3を
設けると共に、ダイヤフラム2の一面側に近接して磁石
4を設け、ダイヤフラム2の他面側にはロッド1を接触
させ、更にロッド1とセンサステム9の間に隙間を設け
て、圧力と加速度を1個のセンサで測定可能としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧力及び加速度
を1つの機器で検出する複合機能形のセンサに関するも
のであり、特に高精度の圧力信号と安価で信頼性の高い
加速度信号を得ることができるセンサに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図6は例えば特開昭63−40379号
公報に示された従来の加速度センサを示す平面図、図7
は図6におけるX−X線断面図である。すなわち、従来
の加速度センサは、図7に示すように、ダイヤフラム2
0には、重り部21を中央にしてその左右両側に撓み部
22,23があり、この撓み部に、従来と同様にゲージ
抵抗R1,R3を備えた構成をとっている。ここで、ゲー
ジ抵抗R1,R3は、厚さが約10μmの撓み部22,2
3の付け根位置に設けられているが、この理由は、加速
度による重り部21の降下に際してこの付け根位置に最
も大きな応力が発生することによる。
【0003】なお、撓み部は図6に示すように、左右の
撓み部22,23のみならず、上下にも撓み部24,2
5として十字形に設けてあり、それぞれゲージ抵抗
2,R4を備えている。ここで、ゲージ抵抗R1,R2
3,R4は、n形のSiウエハの撓み部に硼素(B)を
約2μmの深さに拡散させ、コの字状のパターン形状に
作られているが、ここでR1とR3は抵抗パターンの長手
方向が応力発生方向と平行となるように、またR2とR4
は抵抗パターンの長手方向が応力発生方向と直角となる
ように形成されており、これによりピエゾ抵抗の符号が
反対となるようにしている。
【0004】また、上側の基板26には入力端子27,
28と測定端子29,30があり、これよりそれぞれの
ゲージ抵抗R1,R2,R3,R4に配線パターン31が形
成され、図8に示すような抵抗ブリッジ形に結線してあ
るが、この従来例の場合は、厚さが約8000Åのアル
ミニウム(Al)蒸着膜で形成し、配線パターン31の
幅は20μmとしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の加速度検出器
は、以上のように構成されているので、圧力信号を検出
することはできないため、圧力信号を加速度信号とは別
に得るため別個のセンサが必要となり、センサの取付場
所に制約がでてくる。また、供給電圧、信号出力のため
の配線やコネクタがそれぞれのセンサに対して必要であ
り、簡素にできないという問題があった。また、センシ
ング素子や、外装部品や内部構成部品がそれぞれのセン
サに対して必要となるため、安価につくることができな
いという問題があった。
【0006】また、加速度センサの感度をきめる重り部
がダイヤフラムと一体に形成されているため、感度のバ
ラツキが大きく、しかも、感度の調整を重り部の形状や
質量を変化させて対応することができないという問題、
及び、重り部がダイヤフラムと一体に形成されているた
め、ダイヤフラム面に対し、垂直方向以外の加速度がダ
イヤフラムのゲージ抵抗部に応力を及ぼし、測定軸に対
する他軸感度の比率が大きくなるという問題があった。
【0007】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、圧力信号と加速度信号を1個
のセンサで構成することにより、センサの取付場所の制
約が少なくなり、また、供給電圧、信号出力のための配
線やコネクタが簡素にできること、さらにまた、高精度
な圧力センサと、高感度で感度調整幅が広い加速度セン
サを得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る複合機能形センサは、圧力を検出するためのダイヤフ
ラムと加速度を検出するためのセンシング素子を単一チ
ップで構成する複合機能形センサであって、センサステ
ム上に設けられると共に、表面にゲージ抵抗が配置され
ているダイヤフラムと、ダイヤフラムの表面側に近接し
て配置された磁石と、ダイヤフラムの裏面に接触すると
共に、センサステムに摺動可能に保持された強磁性体か
らなるロッドとを備え、ロッドとセンサステムとの間に
隙間を設けたものである。
【0009】又、この発明の請求項2に係る複合機能形
センサは、センサステム上に設けられると共に、表面に
ゲージ抵抗が配置されているダイヤフラムと、ダイヤフ
ラムの表面側に近接して配置された磁石と、ダイヤフラ
ムの裏面に接触すると共に、センサステムに摺動可能に
保持され、ダイヤフラム側の磁極が磁石の磁極と異なる
極性を有する磁石からなるロッドとを備え、ロッドとセ
ンサステムとの間に隙間を設けたものである。
【0010】更に、この発明の請求項3に係る複合機能
形センサは、センサステム上に設けられると共に、表面
にゲージ抵抗が配置されているダイヤフラムと、ダイヤ
フラムの表面側に近接して配置された強磁性体と、ダイ
ヤフラムの裏面に接触すると共に、センサステムに摺動
可能に保持された磁石からなるロッドとを備え、ロッド
とセンサステムとの間に隙間を設けたものである。
【0011】又、この発明の請求項4に係る複合機能形
センサは、センサステムの裏面に、ロッドのダイヤフラ
ム面と接する端面と反対の端面に近接する位置であっ
て、反ダイヤフラム側ロッド面の磁石と同極の磁石を取
付けたものである。
【0012】この発明の請求項5に係る複合機能形セン
サは、ダイヤフラムを、センサステム上に固定された固
定台を介して取付け、ロッドは上記センサステム及び固
定台を貫通しかつセンサステムにスリーブを介して保持
されている。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明の一実施形態を図につい
て説明する。図1はこの発明による複合機能形センサを
示す断面図、図2はその一部の拡大断面図である。図に
おいて、加速度を検出する強磁性体または磁石から構成
されるロッド1の先端部(上端)1aは、受圧部である
ダイヤフラム2の裏面に点接触しており、ダイヤフラム
2のロッド1に接している反対側の面(表面)には、ピ
エゾ抵抗効果を利用して応力を抵抗変換するゲージ抵抗
3が4個以上配置されている。ダイヤフラム2の上方に
は、ダイヤフラム2に近接して磁石4がセンサキャップ
5に接着剤6を介して設置されており、当該磁石4の極
性は、ロッド1が磁石から構成される場合には、ロッド
1のダイヤフラム2側の磁極とは異なる磁性となるよう
にされている。ゲージ抵抗3と外部に接続するリード7
との間はワイヤ8によって接続されている。上記センサ
キャップ5及びリード7はセンサステム9の周縁部及び
その内側にそれぞれ保持されており、ダイヤフラム2は
このセンサステム9の中央部に台座10を介して固定さ
れている。また、ロッド1はリング状のスリーブ11を
介してセンサステム9の内径(圧力導入穴)9a部に隙
間をあけて摺動可能に保持されている。
【0014】本発明においては、センサキャップ5に取
付けられた磁石4の吸引力により、強磁性体、または磁
石からなるロッド1がダイヤフラム2の裏面に接触し、
このロッド1に働く加速度により、ゲージ抵抗3の抵抗
値が変化する。また、ロッド1の位置決めをするスリー
ブ11とセンサステム9の境界部より圧力導通が確保で
きるよう隙間をあけることにより、センサ素子の外部圧
力をダイヤフラム2により測定することができる。な
お、センサステム9の内径とロッド1の外径を近接させ
ることにより、スリーブ11を廃止することもできる。
【0015】このようにして、圧力を検出するためのダ
イヤフラム2と加速度を検出するためのセンシング素子
を単一チップで構成する複合機能形センサを構成し、ダ
イヤフラム2の裏面に強磁性体または磁石からなるロッ
ド1を接触させ、ダイヤフラム2の表面近傍に磁石4を
設置し、この磁石4の吸引力により、加速度を検出する
ロッド1をセンシング素子であるダイヤフラム2に接触
させる構造としたものである。
【0016】この発明における複合機能形センサは、上
記のように構成されているので、ダイヤフラム2面に対
し垂直方向の加速度により、ロッド1が上下に変動す
る。そして、左右方向の変動成分は、ロッド1の先端1
aとダイヤフラム2の裏面が接合されていないため、ダ
イヤフラム2に応力を与えない。また、加速度を検出す
るロッド1を、ダイヤフラム2部を組み立てた後で挿入
できるため、ロッド1の形状、材質、及び磁石4の材
質、設置距離を変えることが容易となり、加速度感度調
整幅の広い加速度センサを得ることができる。また、過
大な加速度や衝撃によりロッド1に過大な加速度が働い
たとき、ダイヤフラム2とロッド1が離れることによ
り、ダイヤフラム2に応力が伝達されなくなり、ダイヤ
フラム2の破壊を防ぐことができる。
【0017】さらに、ロッド1とセンサステム9の圧力
導入穴9a間にリング状のスリーブ11を挿入し、しか
もダイヤフラム2部と圧力導通が確保できるよう隙間を
あけることにより、センサ素子の外部圧力をダイヤフラ
ム2により測定することができる。
【0018】上記のようにこの発明によれば、圧力信号
と加速度信号を1個のセンサで構成することにより、セ
ンサの取付場所の制約が少なくなり、また、供給電圧、
信号出力のための配線やコネクタが簡素にできる。ま
た、高精度な圧力センサ、高感度で感度調整幅が広い加
速度センサを得ることができると共に、いうまでもな
く、圧力センサ、または加速度センサ単独としても機能
することができる。
【0019】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2について説明する。図3はこの発明の実施の形態2
による複合機能形センサを示す断面図で、図1に対応す
る図である。実施の形態1においては、磁石4をセンサ
キャップ5に接着剤6を介して接着した場合を示した
が、本実施形態では、磁石4の代わりに強磁性体12を
設置すると共に、ロッド1を磁石で構成したものであ
る。以上のように構成することにより、実施の形態1の
場合と同様、加速度を検出するロッド1をセンシング素
子であるダイヤフラム2に接触させることができる。
【0020】実施の形態3.次に、この発明の実施の形
態3について説明する。図4はこの発明の実施の形態3
による複合機能形センサを示す断面図である。実施の形
態3においては、センサステム9の中央部下面でスリー
ブ11の挿入部に、凹部13bを有するステム側磁石1
3を、磁石からなるロッド1のロッド下端部1bに近接
して固定する。なおその固定方法は、接着材を用いても
よく、又、強磁性体からなるセンサステム9を使用した
場合、この下部の磁石13の吸引力により固定すること
も可能である。この場合、ロッド下端部1bの磁極と、
ステム側磁石13のロッド1近接部の磁極が同極となる
ように構成することにより、ステム側磁石13の反発力
を利用してロッド先端部1aをダイヤフラム2に接触さ
せる。又、ステム側磁石13には、圧力を導入するため
のステム側磁石切り欠き部13aを設けている。
【0021】実施の形態4.次に、この発明の実施の形
態4について説明する。図5はこの発明の実施の形態4
による複合機能形センサを示す断面図である。本実施形
態によれば、上記各実施形態におけるように、キャップ
5の裏面に接着して設けた磁石4を廃止したものであ
り、その他の構成は実施の形態2の場合と同様に構成し
たものである。このように構成することにより、ロッド
下端部1bと、ステム側磁石13の反発力により、ロッ
ド先端部1aをダイヤフラム2に接触させることができ
るのである。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明の複合機能形セ
ンサによれば、圧力信号と加速度信号を1個のセンサで
構成することにより、センサの取付場所の制約が少なく
なり、また、供給電圧、信号出力のための配線やコネク
タが簡素にできる。また、高精度な圧力センサ、高感度
で感度調整幅が広い加速度センサを得ることができ、更
にいうまでもなく、圧力センサ、または加速度センサ単
独として機能することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による複合機能形セ
ンサを示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による複合機能形セ
ンサを示す一部の拡大断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による複合機能形セ
ンサを示す断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による複合機能形セ
ンサを示す断面図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による複合機能形セ
ンサを示す断面図である。
【図6】 従来の加速度センサを示す平面図である。
【図7】 図6におけるX−X線断面図である。
【図8】 従来の加速度センサの配線図である。
【符号の説明】
1 ロッド、2 ダイヤフラム、3 ゲージ抵抗、4
磁石、9 センサステム、12 強磁性体、13 磁
石。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサステム上に設けられ、表面にゲー
    ジ抵抗が配置されているダイヤフラムと、上記ダイヤフ
    ラムの表面側に近接して配置された磁石と、上記ダイヤ
    フラムの裏面に接触すると共に、上記センサステムに摺
    動可能に保持された強磁性体からなるロッドとを備え、
    上記ロッドと上記センサステムとの間に隙間を設けたこ
    とを特徴とする複合機能形センサ。
  2. 【請求項2】 センサステム上に設けられ、表面にゲー
    ジ抵抗が配置されているダイヤフラムと、上記ダイヤフ
    ラムの表面側に近接して配置された磁石と、上記ダイヤ
    フラムの裏面に接触すると共に、上記センサステムに摺
    動可能に保持され、上記ダイヤフラム側の磁極が上記磁
    石の磁極と異なる極性を有する磁石からなるロッドとを
    備え、上記ロッドと上記センサステムとの間に隙間を設
    けたことを特徴とする複合機能形センサ。
  3. 【請求項3】 センサステム上に設けられ、表面にゲー
    ジ抵抗が配置されているダイヤフラムと、上記ダイヤフ
    ラムの表面側に近接して配置された強磁性体と、上記ダ
    イヤフラムの裏面に接触すると共に、上記センサステム
    に摺動可能に保持された磁石からなるロッドとを備え、
    上記ロッドと上記センサステムとの間に隙間を設けたこ
    とを特徴とする複合機能形センサ。
  4. 【請求項4】 センサステムの表面に、ロッドのダイヤ
    フラム面と接する端面と反対の端面に近接する位置であ
    って、当該反ダイヤフラム側ロッド面の磁極と同極の磁
    石を取付けたことを特徴とする請求項2又は請求項3記
    載の複合機能形センサ。
  5. 【請求項5】 ダイヤフラムは、センサステム上に固定
    された台座を介して取付けられており、ロッドは上記セ
    ンサシステム及び台座を貫通しかつセンサステムにスリ
    ーブを介して保持されている請求項1乃至請求項4記載
    の複合機能形センサ。
JP9031899A 1997-02-17 1997-02-17 複合機能形センサ Pending JPH10227708A (ja)

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