JPS59168331A - 圧力変換器 - Google Patents
圧力変換器Info
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- JPS59168331A JPS59168331A JP4146683A JP4146683A JPS59168331A JP S59168331 A JPS59168331 A JP S59168331A JP 4146683 A JP4146683 A JP 4146683A JP 4146683 A JP4146683 A JP 4146683A JP S59168331 A JPS59168331 A JP S59168331A
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- pressure
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、零点の温度特性を補償して温度変化に対して
安定した零点が得られるようにしたダイヤフラム型の圧
力変換器に関し、特に、複数個の拡散型ストレンゲージ
を分数配置したシリコン製のダイヤフラム（起歪部）を
備えた高感度の圧力変換器に好適なものである。
安定した零点が得られるようにしたダイヤフラム型の圧
力変換器に関し、特に、複数個の拡散型ストレンゲージ
を分数配置したシリコン製のダイヤフラム（起歪部）を
備えた高感度の圧力変換器に好適なものである。
従来、一般にシリコン感圧ダイヤフラムを備えた高感度
圧力変換器などにおける温度特性、とりわけ零点の温度
特性は、ダイヤフラムにブリッジ回路の形態に配置され
るストレンゲージ相互間の温度特性のわずかの差によっ
て発生する。特に、シリコン感圧ダイヤフラムが使用さ
れる品積。
圧力変換器などにおける温度特性、とりわけ零点の温度
特性は、ダイヤフラムにブリッジ回路の形態に配置され
るストレンゲージ相互間の温度特性のわずかの差によっ
て発生する。特に、シリコン感圧ダイヤフラムが使用さ
れる品積。
度の圧力変換器の１８合には、大部分のものが零点温度
特性の補償を必要とする。
特性の補償を必要とする。
この温度特性を補償するために従来から用いられている
方法は、ストレンゲージの抵抗温度係数とは異なる抵抗
温度係数をもつ抵抗ＲＸ（たとえばサーミスタ、金属皮
膜抵抗または拡散抵抗など）を第１図の如く、ストレン
ゲージ５ＧＩ−ＳＧ４で構成されるブリッジ回路に挿入
して、このブリッジ回路にアンバランスの温度特性を持
たせて補償するものである。この場合には、抵抗ＲＸを
挿入したことによりブリッジ回路の出力レベルか変化す
るので、これを補償するために、ストレンゲージと同じ
かあるいはそれに近い温度特性をもつ抵抗ＲＹを、抵抗
ＲＸを挿入した辺の隣辺に挿入することもある。この従
来方法は直接的で簡便であるが、次のような欠点かあっ
た。
方法は、ストレンゲージの抵抗温度係数とは異なる抵抗
温度係数をもつ抵抗ＲＸ（たとえばサーミスタ、金属皮
膜抵抗または拡散抵抗など）を第１図の如く、ストレン
ゲージ５ＧＩ−ＳＧ４で構成されるブリッジ回路に挿入
して、このブリッジ回路にアンバランスの温度特性を持
たせて補償するものである。この場合には、抵抗ＲＸを
挿入したことによりブリッジ回路の出力レベルか変化す
るので、これを補償するために、ストレンゲージと同じ
かあるいはそれに近い温度特性をもつ抵抗ＲＹを、抵抗
ＲＸを挿入した辺の隣辺に挿入することもある。この従
来方法は直接的で簡便であるが、次のような欠点かあっ
た。
■ ストレンゲージＳ０１〜ＳＧ４で構成するブリッジ
回路に、他の抵抗ＲＸおよびＲＹを挿入するので、事前
の調整工程において調整された値、例えば感度などが影
響を受け、再調整が必要となる場合も生じる。特に、抵
抗ＲＸおよびＲＹの値が大きくなるほどこの影響は顕著
となる。
回路に、他の抵抗ＲＸおよびＲＹを挿入するので、事前
の調整工程において調整された値、例えば感度などが影
響を受け、再調整が必要となる場合も生じる。特に、抵
抗ＲＸおよびＲＹの値が大きくなるほどこの影響は顕著
となる。
■ ストレンゲ−ジブリッジ回路出力で発生する零点温
度特性の個々の圧力変換器でのほらつきが問題となる場
合には、個々に圧力変換器の零点温度特性の調整を行う
必要が生じる。その際、この従来方法では、抵抗ＲＸお
よびＲＹの抵抗値を個々の圧力変換器ごとに設定するこ
とにより、零点温度特性の調整を行っている。しかしな
がら、抵抗Ｒ×あるいはＲＹとストレンゲージとの間の
温度特性がそれぞれ異なるため、抵抗ＲＸおよびＲＹの
抵抗調整値のばらつきにより、零点温度特性の曲がり（
すなわち温度特性が直線ではないこと）のばらつきを生
じる。そして、零点ｙｌａ度特性の傾きのばらつきが大
きいほど、上述の調整によって生じる零点温度特性の曲
がりのばらつきも大きくなる。
度特性の個々の圧力変換器でのほらつきが問題となる場
合には、個々に圧力変換器の零点温度特性の調整を行う
必要が生じる。その際、この従来方法では、抵抗ＲＸお
よびＲＹの抵抗値を個々の圧力変換器ごとに設定するこ
とにより、零点温度特性の調整を行っている。しかしな
がら、抵抗Ｒ×あるいはＲＹとストレンゲージとの間の
温度特性がそれぞれ異なるため、抵抗ＲＸおよびＲＹの
抵抗調整値のばらつきにより、零点温度特性の曲がり（
すなわち温度特性が直線ではないこと）のばらつきを生
じる。そして、零点ｙｌａ度特性の傾きのばらつきが大
きいほど、上述の調整によって生じる零点温度特性の曲
がりのばらつきも大きくなる。
〔目白９〕
そこで、本発明の目的は、上述した欠点を除去し、零点
の温度特性補償かそれ以前の調整工程に影響せず、同時
に零点温度特性の調整に伴う零点温度特性の曲がりのば
らつきをなくした圧力変換器を提供することにある。
の温度特性補償かそれ以前の調整工程に影響せず、同時
に零点温度特性の調整に伴う零点温度特性の曲がりのば
らつきをなくした圧力変換器を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、ダイヤフラム
と一体に基準圧力室を設けて、この基べ１．圧力室内中
に気体を封入し、この気体の温度変化による膨張・収縮
に伴う零点の温度依存性を利用して、零点の温度特性の
補償を行うようにしたものである。
と一体に基準圧力室を設けて、この基べ１．圧力室内中
に気体を封入し、この気体の温度変化による膨張・収縮
に伴う零点の温度依存性を利用して、零点の温度特性の
補償を行うようにしたものである。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明圧力変換器の構成の一例を示し、ここで
ＳＧＩ〜ＳＧ４は、それぞれ：ｉ３図示のシリコンチッ
プ１に形成されたダイヤフラムＩＡにブリッジ回路Ｂ１
の形態で構成配置されたストレンゲージである。
ＳＧＩ〜ＳＧ４は、それぞれ：ｉ３図示のシリコンチッ
プ１に形成されたダイヤフラムＩＡにブリッジ回路Ｂ１
の形態で構成配置されたストレンゲージである。
これを第３図を参照してさらに詳述すると、シリコンチ
ップｌの中央部をエツチングで削り取ってダイヤフラム
ＩＡを作り、このダイヤフラムＩＡのエツチングされて
いない内側の面に４個のストレンケーシＳＧＩ〜ＳＧ４
を拡故により作り込む。この際、一対のストレンゲージ
ＳＧＩおよびＳＧ３とをダイヤフラムＩＡの周辺部に配
置し、残りのスｉ・レングージＳＧ２およびＳＧ４とを
ダイヤフラムｌＡの中央部に配置する。２はその内側を
基準圧力室２Ａとする容器であり、この容器２により基
準圧力室２Ａの′Ａ密を保ち、さらにノ、（準圧力室２
Ａ内に例えばヘリウムガス等の不活性ガスを封入するこ
とにより所定の基準圧力Ｐを発生させる。ダイヤフラム
ＩＡのエツチングされた外側の面１Ｂまで測定圧力を導
く。
ップｌの中央部をエツチングで削り取ってダイヤフラム
ＩＡを作り、このダイヤフラムＩＡのエツチングされて
いない内側の面に４個のストレンケーシＳＧＩ〜ＳＧ４
を拡故により作り込む。この際、一対のストレンゲージ
ＳＧＩおよびＳＧ３とをダイヤフラムＩＡの周辺部に配
置し、残りのスｉ・レングージＳＧ２およびＳＧ４とを
ダイヤフラムｌＡの中央部に配置する。２はその内側を
基準圧力室２Ａとする容器であり、この容器２により基
準圧力室２Ａの′Ａ密を保ち、さらにノ、（準圧力室２
Ａ内に例えばヘリウムガス等の不活性ガスを封入するこ
とにより所定の基準圧力Ｐを発生させる。ダイヤフラム
ＩＡのエツチングされた外側の面１Ｂまで測定圧力を導
く。
さらに、第２図に示すように、ストレンゲージＳＧ１
とＳＧ４ との接続点を電ＷＶｃに接続するとともに、
ストレンゲージＳＧ２とＳＧ３との接続点を大地電位Ｇ
ＮＤにする。かつ、ストレンゲージＳＧ３とＳＧ４ と
の接続点をストレンゲ−ジブリッジ回路Ｂ１の一方の出
力端子として、抵抗Ｒ１を介して一方の演初増幅器ＯＰ
ｌの反転入力端子に接続するとともに、ストレンゲージ
ＳＧＩ とＳ０２との接続点をストレンゲ−ジブリッジ
回路Ｂ１の他方の出力端子として、抵抗Ｒ２を介して演
鵠増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続する。他方の演
算増幅器ＯＰ２の出力端子と上述の演算増幅（Ｐ ＯＰ
＋の非反転入力端子との間に抵抗Ｒ３を接続するとと
もに、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子とその出力端子
との間に帰還抵抗Ｒ４を接続する。
とＳＧ４ との接続点を電ＷＶｃに接続するとともに、
ストレンゲージＳＧ２とＳＧ３との接続点を大地電位Ｇ
ＮＤにする。かつ、ストレンゲージＳＧ３とＳＧ４ と
の接続点をストレンゲ−ジブリッジ回路Ｂ１の一方の出
力端子として、抵抗Ｒ１を介して一方の演初増幅器ＯＰ
ｌの反転入力端子に接続するとともに、ストレンゲージ
ＳＧＩ とＳ０２との接続点をストレンゲ−ジブリッジ
回路Ｂ１の他方の出力端子として、抵抗Ｒ２を介して演
鵠増幅器ＯＰＩの非反転入力端子に接続する。他方の演
算増幅器ＯＰ２の出力端子と上述の演算増幅（Ｐ ＯＰ
＋の非反転入力端子との間に抵抗Ｒ３を接続するとと
もに、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子とその出力端子
との間に帰還抵抗Ｒ４を接続する。
このように、演算増幅器ＯＰＩおよび抵抗Ｒ１〜Ｒ４と
で差動増幅器を構成する。ここで、上述の各抵抗Ｒ１〜
Ｒ４の抵抗値を、Ｒ１−Ｒ２、およびＲ３＝Ｒ４とし、
かつ抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値をストレンゲ−シブリ
ッジ回路Ｂｌの出力インピーダンスと比較して十分大き
な値とするのが一般的である。この場合には、スＩ・レ
ンケージブリッジ回路Ｂ１の出力電圧をＶｉｎとし、が
」ａ増幅器ＯＰ２の出力′屯）−１三をｖしとすると、
演算増幅器ＯＰＩの出力端子から得られる圧力変換器出
力電圧ｖＯは次の（１）式で表わされる。
で差動増幅器を構成する。ここで、上述の各抵抗Ｒ１〜
Ｒ４の抵抗値を、Ｒ１−Ｒ２、およびＲ３＝Ｒ４とし、
かつ抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値をストレンゲ−シブリ
ッジ回路Ｂｌの出力インピーダンスと比較して十分大き
な値とするのが一般的である。この場合には、スＩ・レ
ンケージブリッジ回路Ｂ１の出力電圧をＶｉｎとし、が
」ａ増幅器ＯＰ２の出力′屯）−１三をｖしとすると、
演算増幅器ＯＰＩの出力端子から得られる圧力変換器出
力電圧ｖＯは次の（１）式で表わされる。
３
ＶＯ＝ −Ｖｉｎ ＋ −Ｖし
（１）Ｉ 次に、電′＃ｖｃと大地電位Ｇ’ＮＤとの間に抵抗Ｒ５
およびＲ６とを直列接続するとともに、抵抗Ｒ５とＲ６
との共通接続点を演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に
接続する。また、抵抗Ｒ７と大きな正の温度特性をもつ
抵抗（例えは正特性サーミスタ） ＲＡとを並列接続し
、この２つの抵抗Ｒ７およびＲＡとをまとめてＲαとす
る。さらに、電源ｖｃと大地電位ＧＮＤとの間に抵抗Ｒ
αおよびＲ８とを直列接続し、この抵抗ＲαとＲ８との
共通接続点と演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子との間に
抵抗Ｒ８を接続する。
（１）Ｉ 次に、電′＃ｖｃと大地電位Ｇ’ＮＤとの間に抵抗Ｒ５
およびＲ６とを直列接続するとともに、抵抗Ｒ５とＲ６
との共通接続点を演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に
接続する。また、抵抗Ｒ７と大きな正の温度特性をもつ
抵抗（例えは正特性サーミスタ） ＲＡとを並列接続し
、この２つの抵抗Ｒ７およびＲＡとをまとめてＲαとす
る。さらに、電源ｖｃと大地電位ＧＮＤとの間に抵抗Ｒ
αおよびＲ８とを直列接続し、この抵抗ＲαとＲ８との
共通接続点と演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子との間に
抵抗Ｒ８を接続する。
演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子とその出力端子との間
には帰還抵抗Ｒ１（＋を接続する。
には帰還抵抗Ｒ１（＋を接続する。
このように、抵抗Ｒ５、Ｒ６、ＲαおよびＲ８とでフル
ブリッジ回路Ｂ２を構成し、このブリッジ回路Ｂ２の出
力電圧を、演算増幅器ＯＰ２と抵抗ＲαおよびＲ８〜Ｒ
ＩＯとで構成される増幅器で増幅する。ここで、抵抗Ｒ
５とＲ６との共通接続点の電位をＶヤ、抵抗ＲαとＲ８
との共通接続点の電位をＶ−とし、抵抗Ｒα、Ｒ８およ
びＲ９の抵抗値の関係を次の（２）式％式％ （２） 演算増幅器ＯＰ２の出力゛電圧ｖしは次の（３）式で表
わされる。
ブリッジ回路Ｂ２を構成し、このブリッジ回路Ｂ２の出
力電圧を、演算増幅器ＯＰ２と抵抗ＲαおよびＲ８〜Ｒ
ＩＯとで構成される増幅器で増幅する。ここで、抵抗Ｒ
５とＲ６との共通接続点の電位をＶヤ、抵抗ＲαとＲ８
との共通接続点の電位をＶ−とし、抵抗Ｒα、Ｒ８およ
びＲ９の抵抗値の関係を次の（２）式％式％ （２） 演算増幅器ＯＰ２の出力゛電圧ｖしは次の（３）式で表
わされる。
以」二のような回路構成において、例えば２７°ＣでＰ
ｍｍ）Ｉｇ （絶対圧）となるようにヘリウムガスを基
べ１！圧力室２Ａ内に」・１人すると、基準圧力室２Ａ
内のｊｉ、１度変化によりこの基Ｑｌｉ圧力Ｐはホイル
・シャルルの法則に、従って変化する。すなわち、その
際の温度変化をΔＴとすると、温度変化ΔＴによる基準
圧力Ｐの変化ΔＰ７は次の（４）の式で表わされる。
ｍｍ）Ｉｇ （絶対圧）となるようにヘリウムガスを基
べ１！圧力室２Ａ内に」・１人すると、基準圧力室２Ａ
内のｊｉ、１度変化によりこの基Ｑｌｉ圧力Ｐはホイル
・シャルルの法則に、従って変化する。すなわち、その
際の温度変化をΔＴとすると、温度変化ΔＴによる基準
圧力Ｐの変化ΔＰ７は次の（４）の式で表わされる。
一煎に、圧力変換器出力の零点の温度補償は、スパン（
出力電圧範囲）調整およびスパン温度特性の補償の終了
後に行う。この場合に、圧力変換器の測定圧力の変化に
対する感度をａとすると、ノ、（準圧力室２Ａの封入圧
力の変化に対する感度は−ａとなる。木火施例ではこの
感度ａの符号は正であるので、温度変化ΔＴに伴うシ（
べ（圧力Ｐの変化ΔＰ工による圧力変換器出力電圧ＶＯ
の変化ΔＶＯＩは、次の（５）式で表わされる。
出力電圧範囲）調整およびスパン温度特性の補償の終了
後に行う。この場合に、圧力変換器の測定圧力の変化に
対する感度をａとすると、ノ、（準圧力室２Ａの封入圧
力の変化に対する感度は−ａとなる。木火施例ではこの
感度ａの符号は正であるので、温度変化ΔＴに伴うシ（
べ（圧力Ｐの変化ΔＰ工による圧力変換器出力電圧ＶＯ
の変化ΔＶＯＩは、次の（５）式で表わされる。
ブリッジ回路Ｂｌを構成する各ストレンゲージｓ１〜Ｓ
４は、通常、その温度特性が１・Ｙ・かずっ異なる。
４は、通常、その温度特性が１・Ｙ・かずっ異なる。
そのために、ストレンゲ−ジブリッジ回路Ｂｌの零点出
力電圧は温度依存性を持つ。さらに、７ｉｉｆ算増幅器
ＤＰＩおよびＯＲ３のオフセット電圧も温度依存性を持
つ。これらの温ｊ＆依存性による温度特性の１■き（た
だし、ストレンゲ−ジブリッジ回路出力にお（するイ１
白に換坤、シたイ＋へとする）をｂとすると、この／Ｉ
Ｊ度特性の傾きｂによる温度変化へＴに伴った圧力変換
器出力電圧ｖＯの変化ΔＶＯ２は、次の（６）式で表わ
される・ ３ ΔＶＯ２＝ −ｂ △Ｔ （６）１ 演算増幅器ＯＰ２の前段に構成した抵抗ブリッジ回路Ｂ
２中の抵抗ＲＡは、大きな正の温度特性を持つているの
で、温度の上昇に伴い抵抗ＲＡの抵抗値が増加する。こ
れに伴い、抵抗ＲαとＲ８との共通接続点の電位Ｖ−は
減少し、上述の（３）式に示すように演算増幅器ＯＰ２
の出力電圧ｖしが増加するので、（１）式に示すように
圧力変換器出力電圧ｖＯも増加する。ここで、この抵抗
ＲＡの温度特性による圧力変換器出力電圧ｖＯの温度特
性の傾きをＣとすると、この傾きＣによる温度変化ΔＴ
に伴った圧力変換器出力電圧ｖＯの変化ΔＶＯ３は、次
の（７）式で表わされる。ただし、温度特性の傾きＣの
符号は正である。
力電圧は温度依存性を持つ。さらに、７ｉｉｆ算増幅器
ＤＰＩおよびＯＲ３のオフセット電圧も温度依存性を持
つ。これらの温ｊ＆依存性による温度特性の１■き（た
だし、ストレンゲ−ジブリッジ回路出力にお（するイ１
白に換坤、シたイ＋へとする）をｂとすると、この／Ｉ
Ｊ度特性の傾きｂによる温度変化へＴに伴った圧力変換
器出力電圧ｖＯの変化ΔＶＯ２は、次の（６）式で表わ
される・ ３ ΔＶＯ２＝ −ｂ △Ｔ （６）１ 演算増幅器ＯＰ２の前段に構成した抵抗ブリッジ回路Ｂ
２中の抵抗ＲＡは、大きな正の温度特性を持つているの
で、温度の上昇に伴い抵抗ＲＡの抵抗値が増加する。こ
れに伴い、抵抗ＲαとＲ８との共通接続点の電位Ｖ−は
減少し、上述の（３）式に示すように演算増幅器ＯＰ２
の出力電圧ｖしが増加するので、（１）式に示すように
圧力変換器出力電圧ｖＯも増加する。ここで、この抵抗
ＲＡの温度特性による圧力変換器出力電圧ｖＯの温度特
性の傾きをＣとすると、この傾きＣによる温度変化ΔＴ
に伴った圧力変換器出力電圧ｖＯの変化ΔＶＯ３は、次
の（７）式で表わされる。ただし、温度特性の傾きＣの
符号は正である。
ΔＶＯ３＝ ｃＸΔＴ （？）
このように、本実施例において、零点の温度依存性を発
生させる主な原因としては、前述した（５）〜（７）の
各式で表わされる３つの要因が挙げられる。よってこの
（５）〜（７）式により、温度変化ΔＴに伴った圧力変
換器出力′電圧ｖＯの零点の変化ΔｖＯは、次の（８）
式で表わされる。
このように、本実施例において、零点の温度依存性を発
生させる主な原因としては、前述した（５）〜（７）の
各式で表わされる３つの要因が挙げられる。よってこの
（５）〜（７）式により、温度変化ΔＴに伴った圧力変
換器出力′電圧ｖＯの零点の変化ΔｖＯは、次の（８）
式で表わされる。
ΔＶＯ＝ΔＶＯ１＋ΔＶＯ２＋ΔＶＯ３そこで、圧力変
換器出力電圧ｖＯの零点温度特性の傾きを無くすために
は、次の（９）式が満たされればよいということがわか
る。
換器出力電圧ｖＯの零点温度特性の傾きを無くすために
は、次の（９）式が満たされればよいということがわか
る。
３００（’ｋ） Ｒ１
一；浅に、本実施例のような高精度な拡散型半導体圧力
変グ、Ｉ器の場合には、ストレンケージブリッシ回路Ｂ
ｌの凡゛点出力電圧の温度依存性のばらつき、および演
算増ｌ１Ｉｉ÷（１）のオフセット電圧の温度依存性の
ほらつきによる（８）式の右辺第２項の温度特性の傾き
ｂのばらつきが問題となる−０しかし、この傾きｂのば
らつきは、（８）式の右辺力１ Ｊｆ４に示す基準圧力
室２Ａ内の基１店圧力Ｐを調整することにより補償でき
る。
変グ、Ｉ器の場合には、ストレンケージブリッシ回路Ｂ
ｌの凡゛点出力電圧の温度依存性のばらつき、および演
算増ｌ１Ｉｉ÷（１）のオフセット電圧の温度依存性の
ほらつきによる（８）式の右辺第２項の温度特性の傾き
ｂのばらつきが問題となる−０しかし、この傾きｂのば
らつきは、（８）式の右辺力１ Ｊｆ４に示す基準圧力
室２Ａ内の基１店圧力Ｐを調整することにより補償でき
る。
さらに、（８）式の右辺第１項は負の伯でのみしかあり
１μないので、本実施例では、」−述の傾きｂのばらつ
きの全範囲において基準圧力室２Ａ内の基僧圧力Ｐで補
償が可能となるように、第２図示の抵抗ＲＡおよびＲ７
〜ＲＩＯの抵抗値を適切に選んで、１−述の傾きＣの値
（一定値）を与える。その際、Ｊｌ！ｌ；抗ＲＡおよび
ＲＩＯの抵抗値は、」−述した条件を満足すると同時に
、零点温度特性の曲がりのばらつきを無くするという条
件を満足するように選ぶこともできる。
１μないので、本実施例では、」−述の傾きｂのばらつ
きの全範囲において基準圧力室２Ａ内の基僧圧力Ｐで補
償が可能となるように、第２図示の抵抗ＲＡおよびＲ７
〜ＲＩＯの抵抗値を適切に選んで、１−述の傾きＣの値
（一定値）を与える。その際、Ｊｌ！ｌ；抗ＲＡおよび
ＲＩＯの抵抗値は、」−述した条件を満足すると同時に
、零点温度特性の曲がりのばらつきを無くするという条
件を満足するように選ぶこともできる。
なお、上述の温度特性の傾きｂが常に正の場合には、温
度特性の傾きＣがＣ＝Ｏでも（９）式を満足する。すな
わち、この場合には、」−述のような零点温度特性の傾
きを発生５せる補償回路が無くとも零点温度特性の傾き
の補償が可能である。
度特性の傾きＣがＣ＝Ｏでも（９）式を満足する。すな
わち、この場合には、」−述のような零点温度特性の傾
きを発生５せる補償回路が無くとも零点温度特性の傾き
の補償が可能である。
また、基準圧力Ｐの値を調整すれは、それに伴い圧力変
換器の零点出力電圧が変化する。基準圧力Ｐの変化ΔＰ
に伴う零点の変化ΔｖＯＰは次の（１０）式で表わされ
る。
換器の零点出力電圧が変化する。基準圧力Ｐの変化ΔＰ
に伴う零点の変化ΔｖＯＰは次の（１０）式で表わされ
る。
△ＶＯＰ ＝ −ａ−△Ｐ （１
０）この零点の変化ΔｖＯＰは、抵抗Ｒ５もしくはＲ６
の抵抗値を適切に変化させることにより（３）式におけ
る抵抗Ｒ５とＲ６との共通接続点の電位Ｖ＋を変化させ
、それにより演算増幅器ＯＰ２の出力電圧ｖＬを適切な
値に選ぶことにより補償される。
０）この零点の変化ΔｖＯＰは、抵抗Ｒ５もしくはＲ６
の抵抗値を適切に変化させることにより（３）式におけ
る抵抗Ｒ５とＲ６との共通接続点の電位Ｖ＋を変化させ
、それにより演算増幅器ＯＰ２の出力電圧ｖＬを適切な
値に選ぶことにより補償される。
次に、第２図の回路構成において、測定圧力の変化に対
する感度ａが４．ｍ Ｖ ／ °Ｃ１測定圧力範囲が１
５０〜７ｅＯｍｍＨｇ （絶対圧）である場合における
零点温度特性の傾きＲ３／Ｒ１・ｂ （（９）式の左辺
第２項）のばらつきの分布の一般的な例を第４図に示す
。ざらに、第２Ｖ！Ｊの回路構成におけるｐ、ｔ； １
１Ｏｉ圧力Ｐによる出力の零点温度特性の傾き＝ａＰ／
３００（’ｋ）（（８）式の左辺第１項）と基べξ圧
力Ｐとの関係の一例を第５図に示す。通常、ノ、（型圧
力Ｐは測音圧力範囲（本実施例では１００〜７８０＋ｎ
ｍＨｇ）と同程度の圧力範囲内で任意の設定かＩＩＴ能
である。
する感度ａが４．ｍ Ｖ ／ °Ｃ１測定圧力範囲が１
５０〜７ｅＯｍｍＨｇ （絶対圧）である場合における
零点温度特性の傾きＲ３／Ｒ１・ｂ （（９）式の左辺
第２項）のばらつきの分布の一般的な例を第４図に示す
。ざらに、第２Ｖ！Ｊの回路構成におけるｐ、ｔ； １
１Ｏｉ圧力Ｐによる出力の零点温度特性の傾き＝ａＰ／
３００（’ｋ）（（８）式の左辺第１項）と基べξ圧
力Ｐとの関係の一例を第５図に示す。通常、ノ、（型圧
力Ｐは測音圧力範囲（本実施例では１００〜７８０＋ｎ
ｍＨｇ）と同程度の圧力範囲内で任意の設定かＩＩＴ能
である。
第４図によれば、零点温度特性の傾きＲ３／Ｒ１・ｂは
一般に一２〜＋２ｍＶ／°Ｃの幅で分布している。
一般に一２〜＋２ｍＶ／°Ｃの幅で分布している。
よって、第５図かられかるように、全数の圧力変換器を
調整するためには、基準圧力Ｐを３００ｍｍｌ（ｇの範
囲で動かせばよい。すなわち、例えば温度特性の傾き
Ｃが＋４ｍＶ／’Ｃのと讃に、）、（型圧力Ｐを１５Ｏ
ｎ＋＋ｎＨｇ 〜４５０ｍ＋ｎＨｇの範囲で動かせば（
９）式の右辺を零にすることができる。このように、本
実施例によれは、零点温度特性の傾きのばらつきに対し
て十分に広い補償範囲が得られる。
調整するためには、基準圧力Ｐを３００ｍｍｌ（ｇの範
囲で動かせばよい。すなわち、例えば温度特性の傾き
Ｃが＋４ｍＶ／’Ｃのと讃に、）、（型圧力Ｐを１５Ｏ
ｎ＋＋ｎＨｇ 〜４５０ｍ＋ｎＨｇの範囲で動かせば（
９）式の右辺を零にすることができる。このように、本
実施例によれは、零点温度特性の傾きのばらつきに対し
て十分に広い補償範囲が得られる。
なお、２（増圧力室２Ａ内に封入する気体が、ヘリウム
のように理想気体に近い気体であれば、ホイル・シャル
ルの法則により温度変化と基準圧力の変化は比例関係に
あるとみなすことができる。さらに、圧力変換器の感度
の温度特性は、使用温度範囲内において補償する場合が
一般゛的であり、その場合には、圧力変換器の測定圧力
の変化に対する感度ａは温度に依存せずに一定値となる
。つまり、その際の基へ１１圧力室２Ａ内のヘリウムガ
スにより生じる温度特性は温度特性の傾きのみであり、
温度特性の曲がりは生じない。従って、未実施例のよう
に基準圧力Ｐを変えることにより、個々の圧力変換器の
零点温度特性の調整を行う場合には、１錯度特性の曲が
りのばらつきを生じることがないという利点がある。
のように理想気体に近い気体であれば、ホイル・シャル
ルの法則により温度変化と基準圧力の変化は比例関係に
あるとみなすことができる。さらに、圧力変換器の感度
の温度特性は、使用温度範囲内において補償する場合が
一般゛的であり、その場合には、圧力変換器の測定圧力
の変化に対する感度ａは温度に依存せずに一定値となる
。つまり、その際の基へ１１圧力室２Ａ内のヘリウムガ
スにより生じる温度特性は温度特性の傾きのみであり、
温度特性の曲がりは生じない。従って、未実施例のよう
に基準圧力Ｐを変えることにより、個々の圧力変換器の
零点温度特性の調整を行う場合には、１錯度特性の曲が
りのばらつきを生じることがないという利点がある。
以」−説明したように、本発明によれば、基準圧力室中
に所定圧の気体を封入し、この気体の温度変化による膨
張・収、縮に伴う零点の温度依存性を利用して圧力変換
器の零点の温度特性を補償するようにしたので、零点の
温度特性補償がそれ以前の調整工程に影に！せす、かつ
零点温度特性の調整に伴う零点温度特性の曲がりのばら
つきを生じないという圧力変換器がＹＪＩられる。
に所定圧の気体を封入し、この気体の温度変化による膨
張・収、縮に伴う零点の温度依存性を利用して圧力変換
器の零点の温度特性を補償するようにしたので、零点の
温度特性補償がそれ以前の調整工程に影に！せす、かつ
零点温度特性の調整に伴う零点温度特性の曲がりのばら
つきを生じないという圧力変換器がＹＪＩられる。
さらに本発明では、上述のように調整範囲か広い零点の
温度特性補償が容易にでき、かつ基準圧力室内に封入す
る気体として例えばヘリウムを選ぶことにより、ヘリウ
ムリークディテクタを用いて基準圧力室の気密度を容易
に測定することもできる。
温度特性補償が容易にでき、かつ基準圧力室内に封入す
る気体として例えばヘリウムを選ぶことにより、ヘリウ
ムリークディテクタを用いて基準圧力室の気密度を容易
に測定することもできる。
第１図は従来の圧力変換器の要部回路構成例を示す回路
図、第２図は本発明圧力変換器の回路構成の一例を示す
回路図、第３図は第２図の圧力変換器のダイヤフラム構
成の一例を示す要部断面図、第４図は第２図の回路構成
における零点温度特性の傾きＲ３／Ｒ１・ｂのばらつき
分布の一例を示す特性図、第５図は第２図の回路構成に
おける零点温度特性の傾き−ａＰ／ ３００（’ｋ）と
基へ（圧力Ｐとの関係の一例を示す特性図である。 １・・・シリコンチップ、 ＩＡ・・・ダイヤフラム、 ２・・・容器、 ２Ａ・・・基準圧力室、 ５ＧＩ−９Ｇ４・・・ストレンケージ、ＯＰＩ、ＯＲ３
・・・演１ｐ、増幅器、Ｒ１〜ＲＩＯ，Ｒα・・・抵抗
、 ＲＡ 、ＲＸ 、ＲＹ・・・温度依存性抵抗、Ｖｃ・・
・電源、 ＧＮＤ・・・大地電圧、 ｖＯ・・・出力電圧、 Ｂｌ、Ｂ２・・・ブリッジ回路、 基準圧力・・・Ｐ。 第１図 第３図 第４図 一’ｂ （ｍＶ／’Ｃ） １
図、第２図は本発明圧力変換器の回路構成の一例を示す
回路図、第３図は第２図の圧力変換器のダイヤフラム構
成の一例を示す要部断面図、第４図は第２図の回路構成
における零点温度特性の傾きＲ３／Ｒ１・ｂのばらつき
分布の一例を示す特性図、第５図は第２図の回路構成に
おける零点温度特性の傾き−ａＰ／ ３００（’ｋ）と
基へ（圧力Ｐとの関係の一例を示す特性図である。 １・・・シリコンチップ、 ＩＡ・・・ダイヤフラム、 ２・・・容器、 ２Ａ・・・基準圧力室、 ５ＧＩ−９Ｇ４・・・ストレンケージ、ＯＰＩ、ＯＲ３
・・・演１ｐ、増幅器、Ｒ１〜ＲＩＯ，Ｒα・・・抵抗
、 ＲＡ 、ＲＸ 、ＲＹ・・・温度依存性抵抗、Ｖｃ・・
・電源、 ＧＮＤ・・・大地電圧、 ｖＯ・・・出力電圧、 Ｂｌ、Ｂ２・・・ブリッジ回路、 基準圧力・・・Ｐ。 第１図 第３図 第４図 一’ｂ （ｍＶ／’Ｃ） １
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １） スＩ・レンゲ−ジブリッジ回路を配設したタイヤ
フラムと、該ダイヤフラムと一体に設けた基準圧力室と
をイイし、該基準圧力室中に所定圧の気体を封入し、該
気体の温度変化による膨張・収縮により前記ス）・レン
ゲ−ジブリッジ回路の零点の温度依存性を変化させ、そ
の温度依存性に応じて、圧力変換器出力の零点温度特性
の補償を行うようにしたことを特徴とする圧力変換器。 ２、特許請求の範囲第１項記載の圧力変換器において、
前記気体をヘリウムとしたことを特徴とする圧力変換器
。 ３）特許請求の範囲第１項記載の圧力変換器において、
常温における前記基準圧力室中の圧力を被４１１１定圧
力範囲内の圧力に定めたことを特徴とする圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146683A JPS59168331A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146683A JPS59168331A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 圧力変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59168331A true JPS59168331A (ja) | 1984-09-22 |
Family
ID=12609145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146683A Pending JPS59168331A (ja) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | 圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59168331A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02128546U (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-23 | ||
| JPH05164635A (ja) * | 1991-12-11 | 1993-06-29 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサの増幅補償回路 |
| WO1995031701A1 (de) * | 1994-05-17 | 1995-11-23 | Michael Altwein | Dehnungsmessstreifen-messanordnung, verwendung derselben und modulationsverstärker für derartige messanordnungen |
-
1983
- 1983-03-15 JP JP4146683A patent/JPS59168331A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02128546U (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-23 | ||
| JPH05164635A (ja) * | 1991-12-11 | 1993-06-29 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサの増幅補償回路 |
| WO1995031701A1 (de) * | 1994-05-17 | 1995-11-23 | Michael Altwein | Dehnungsmessstreifen-messanordnung, verwendung derselben und modulationsverstärker für derartige messanordnungen |
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