JPS60227142A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
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- JPS60227142A JPS60227142A JP8355184A JP8355184A JPS60227142A JP S60227142 A JPS60227142 A JP S60227142A JP 8355184 A JP8355184 A JP 8355184A JP 8355184 A JP8355184 A JP 8355184A JP S60227142 A JPS60227142 A JP S60227142A
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- Japan
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- diaphragm
- piezoelectric body
- pressure
- ceramic
- pressure sensor
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- Pending
Links
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
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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
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/008—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using piezoelectric devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、圧電体を用いた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、血圧計等またはガ
ス圧計等に使用される。
に係る圧力センサは油圧計、水位計、血圧計等またはガ
ス圧計等に使用される。
従来技術
従来の圧力センサとしては、圧力を受けるダイアフラム
上に、接着、蒸着、印刷または拡散等の手段によってス
トレンゲーシを被着させ、圧力によるダイアフラムの機
械的変位または歪をストレンケージの抵抗変化として検
出するタイプのものが良く知られていたが、最近、ダイ
アフラム上に圧電体を一体的に接着し、ダイアフラムに
加わる圧力を共振周波数の変化として検出する圧電型の
圧力センサが提案されている。この場合、従来は、ダイ
アプラムを金属材料によって構成していた。
上に、接着、蒸着、印刷または拡散等の手段によってス
トレンゲーシを被着させ、圧力によるダイアフラムの機
械的変位または歪をストレンケージの抵抗変化として検
出するタイプのものが良く知られていたが、最近、ダイ
アフラム上に圧電体を一体的に接着し、ダイアフラムに
加わる圧力を共振周波数の変化として検出する圧電型の
圧力センサが提案されている。この場合、従来は、ダイ
アプラムを金属材料によって構成していた。
従来技術の欠点
上述の如く、従来の圧力センサは、ダイアフラムを金属
材料によって構成していたため、次のような問題点があ
った。
材料によって構成していたため、次のような問題点があ
った。
（ａ）金属材料で成るダイアフラムと、セラミックで成
る圧電体とでは、線膨張係数が大きく異なる。このため
、温度条件によっては両者間に熱的ストレスが発生し、
測定誤差を生じ易い。
る圧電体とでは、線膨張係数が大きく異なる。このため
、温度条件によっては両者間に熱的ストレスが発生し、
測定誤差を生じ易い。
（ｂ）ダイアフラムと圧電体との間の接合が、金属材料
とセラミンクとの接合となるため、両者間の接合性が良
くない。
とセラミンクとの接合となるため、両者間の接合性が良
くない。
（Ｃ）ダイアフラふと圧電体とを接着するための接着材
として使用できる範囲が限定され、高温度でも安定な接
合強度を得ることが困難である。
として使用できる範囲が限定され、高温度でも安定な接
合強度を得ることが困難である。
本発明の目的
そこで本発明は、上述する従来の欠点を除去し、ダイア
フラムと圧電体との間の線膨張係数の差異による測定精
度の低下を招くことがなく、しかも両者間を有機接着材
または無機接着材の何れによっても接着可能で、高温度
でも高信頼度の接着強度を確保できる圧力センサを提供
することを目的とする。
フラムと圧電体との間の線膨張係数の差異による測定精
度の低下を招くことがなく、しかも両者間を有機接着材
または無機接着材の何れによっても接着可能で、高温度
でも高信頼度の接着強度を確保できる圧力センサを提供
することを目的とする。
本発明−の構成
上記目的を達成するため、本発明は、圧力を受けるダイ
アプラムと、このダイアフラムに加わる圧力を電気信号
に変換する圧電体とを一体化した受圧部を有する圧力セ
ンサにおいて、前記ダイアフラムはセラミックで成るこ
とを特徴とする。
アプラムと、このダイアフラムに加わる圧力を電気信号
に変換する圧電体とを一体化した受圧部を有する圧力セ
ンサにおいて、前記ダイアフラムはセラミックで成るこ
とを特徴とする。
実施例
第１図は本発明に係る圧電型圧力センサの部分断面図を
示す図で、円板状に形成されたダイアプラム２の一面２
０１上に圧電体ｌを一体に接合したものを、ケース３内
に内蔵させ、ケース３の蓋部材３０１に設けられた圧力
導入孔３０２を通して導入される圧力を、ダイアフラム
２の他面２０２で受圧する構造となっている。ダイアフ
ラム２の支持構造は、ケース蓋部材３０１及びこれと嵌
合するケース底板部材３０３とで支持した台座４上に筒
状の支持台５を固着して設け、この支持台５の上端面上
に、ダイアフラム２の周縁を気密に固着した構造となっ
ている。６はパツキン、７〜９は圧電体ｌの電極のそれ
ぞれ導通接続させた入出力端子、ｌＯは大気開放孔であ
る。
示す図で、円板状に形成されたダイアプラム２の一面２
０１上に圧電体ｌを一体に接合したものを、ケース３内
に内蔵させ、ケース３の蓋部材３０１に設けられた圧力
導入孔３０２を通して導入される圧力を、ダイアフラム
２の他面２０２で受圧する構造となっている。ダイアフ
ラム２の支持構造は、ケース蓋部材３０１及びこれと嵌
合するケース底板部材３０３とで支持した台座４上に筒
状の支持台５を固着して設け、この支持台５の上端面上
に、ダイアフラム２の周縁を気密に固着した構造となっ
ている。６はパツキン、７〜９は圧電体ｌの電極のそれ
ぞれ導通接続させた入出力端子、ｌＯは大気開放孔であ
る。
ここで、ダイアフラム２は従来は金属薄板で構成されて
いたが、本発明においては、例えばＡｌｙＯａ等のセラ
ミックで構成する。
いたが、本発明においては、例えばＡｌｙＯａ等のセラ
ミックで構成する。
この実施例では、前記ダイアフラム２に圧電体１を接合
させるに当って、ダイアフラム２の面２０１に導電層２
０３を被着させ、この導電層２０３上に圧電体１の電極
１０１を接着固定する構造となっている。ダイアフラム
２はセラミックで成るから、このような導電層２０３は
簡単に形成できる。ダイアフラム２の周縁を支持固定す
る台座４及び支持台５も、ダイアフラム２と同様に、Ａ
Ｉ、２０−］等のセラミックによって構成することが望
ましい。
させるに当って、ダイアフラム２の面２０１に導電層２
０３を被着させ、この導電層２０３上に圧電体１の電極
１０１を接着固定する構造となっている。ダイアフラム
２はセラミックで成るから、このような導電層２０３は
簡単に形成できる。ダイアフラム２の周縁を支持固定す
る台座４及び支持台５も、ダイアフラム２と同様に、Ａ
Ｉ、２０−］等のセラミックによって構成することが望
ましい。
上記圧力センサを用いて圧力検出を行なうには、第２図
に示すような自動発振式検出回路を構成する。第２図に
おいて、１１は第１図に示した圧力センサ、１２は増幅
器、Ｃ１−Ｃ５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、１３は出力端子で
ある。
に示すような自動発振式検出回路を構成する。第２図に
おいて、１１は第１図に示した圧力センサ、１２は増幅
器、Ｃ１−Ｃ５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、１３は出力端子で
ある。
この自動発振回路においては、圧力センサ１１を構成す
るダイアフラム２側の電極１０１と反対側の電極１０２
との間に印加される電圧によって圧電体１に振動を起
させ、それによって生じる電圧を電極１０３から増幅器
１２の入力に帰還させることにより、自助発振動作を継
続させる。ここで、ダイアフラム２の受圧面２０２（第
１図）に加わる圧力が変化すると、それにつれてダイア
フラム２の張力が変わり、共振周波数が変化する。この
ため、電極１０３を通して増幅器１２に人力される帰還
信号の周波数が変化し、発振周波数が変化する。従って
、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。
るダイアフラム２側の電極１０１と反対側の電極１０２
との間に印加される電圧によって圧電体１に振動を起
させ、それによって生じる電圧を電極１０３から増幅器
１２の入力に帰還させることにより、自助発振動作を継
続させる。ここで、ダイアフラム２の受圧面２０２（第
１図）に加わる圧力が変化すると、それにつれてダイア
フラム２の張力が変わり、共振周波数が変化する。この
ため、電極１０３を通して増幅器１２に人力される帰還
信号の周波数が変化し、発振周波数が変化する。従って
、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。
ここで、本発明においては、ダイアフラム２をセラミッ
クで構成しであるので、次のような作用効果が得られる
。
クで構成しであるので、次のような作用効果が得られる
。
（イ）ダイアフラム２と、この上に一体化される圧電体
ｌとが、共に、セラミックで成り、線膨張係数が略等し
くなる。このため、従来と異なって、両者間に線膨張係
数の差異による熱的ストレスを発生する余地がなく、高
精度の圧力測定が可能になる。
ｌとが、共に、セラミックで成り、線膨張係数が略等し
くなる。このため、従来と異なって、両者間に線膨張係
数の差異による熱的ストレスを発生する余地がなく、高
精度の圧力測定が可能になる。
（ロ）ダイアフラム２と圧電体１との間の接合が、セラ
ミック同志の接合となるため、両者間の接合性が非常に
良好である。
ミック同志の接合となるため、両者間の接合性が非常に
良好である。
（ハ）ダイアフラム２と圧電体１とを接着するための接
着材として、有機系及び無機系の何れの接着剤でも使用
することが可能であり、高温度でも安定な接合強度を得
ることができる。
着材として、有機系及び無機系の何れの接着剤でも使用
することが可能であり、高温度でも安定な接合強度を得
ることができる。
ダイアフラム２のセラミック化に当っては、当初、ダイ
アフラムとしての強度、恒弾性、薄板化等をいかに解決
するかが問題点となったが、このような問題は全て解決
し得ることが確認された。
アフラムとしての強度、恒弾性、薄板化等をいかに解決
するかが問題点となったが、このような問題は全て解決
し得ることが確認された。
第３図は本発明に係る圧力センサを使用した場合の圧力
−周波数出力特性図を示している。この特性図は、Ａ
Ｉ２０３系セラミツクを使用して、厚さ４０ＡＬ１１、
受圧面直径２０ｍｍのダイアプラムを製造し、このダイ
アフラムにより第１図に示した構造の圧力センサを組立
てて、第２図に示す回路で駆動した。この圧力−周波数
出力特性図から明らかなように、直線性に優れ、極めて
再現性の高い圧力測定が可能であることが解る。
−周波数出力特性図を示している。この特性図は、Ａ
Ｉ２０３系セラミツクを使用して、厚さ４０ＡＬ１１、
受圧面直径２０ｍｍのダイアプラムを製造し、このダイ
アフラムにより第１図に示した構造の圧力センサを組立
てて、第２図に示す回路で駆動した。この圧力−周波数
出力特性図から明らかなように、直線性に優れ、極めて
再現性の高い圧力測定が可能であることが解る。
本発明の効果
以上述べたように、本発明は、圧力を受けるダイアフラ
ムと、このダイアフラムに加わる圧力を電気信号に変換
する圧電体とを一体化した受圧部を有する圧力センサに
おいて、前記ダイアフラムはセラミックで成ることを特
徴とするから、ダイアフラムと圧電体との間のｗＡｗ張
係数の差異による測定精度の低下を招くことがなく、し
かも両者間を有機接着材または無機接着材の何れによっ
ても接着可能で、高温度でも高信頼度の接着強度を確保
できる圧力センサを提供することができる。
ムと、このダイアフラムに加わる圧力を電気信号に変換
する圧電体とを一体化した受圧部を有する圧力センサに
おいて、前記ダイアフラムはセラミックで成ることを特
徴とするから、ダイアフラムと圧電体との間のｗＡｗ張
係数の差異による測定精度の低下を招くことがなく、し
かも両者間を有機接着材または無機接着材の何れによっ
ても接着可能で、高温度でも高信頼度の接着強度を確保
できる圧力センサを提供することができる。
第１図は本発明に係る圧力センサの部分断面図、第２図
は圧電検出回路図、第３図は本発明に係る圧力センサを
使用した場合の圧力−周波数出力特性図である。 １９・・圧電体 ２・・・ダイアフラム３−・・ケース
４・・・台座 ５・・・支持台 第１図 第２図
は圧電検出回路図、第３図は本発明に係る圧力センサを
使用した場合の圧力−周波数出力特性図である。 １９・・圧電体 ２・・・ダイアフラム３−・・ケース
４・・・台座 ５・・・支持台 第１図 第２図
Claims (3)
- （１） 圧力を受けるダイアフラムと、このダイアフラ
ムに加わる圧力を電気信号に変換する圧電体とを一体化
した受圧部を有する圧力センサにおいて、前記ダイアフ
ラムはセラミックで成ることを特徴とする圧力センサ。 - （２） 前記ダイアフラムはＡｌ２Ｏ３で成ることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力センサ。 - （３） 前記ダイアフラムは、セラミックで成る支持部
材によって周辺を固定したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8355184A JPS60227142A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8355184A JPS60227142A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227142A true JPS60227142A (ja) | 1985-11-12 |
Family
ID=13805643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8355184A Pending JPS60227142A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60227142A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185538U (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | ||
| JPS6432U (ja) * | 1987-06-19 | 1989-01-05 |
-
1984
- 1984-04-24 JP JP8355184A patent/JPS60227142A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185538U (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-29 | ||
| JPS6432U (ja) * | 1987-06-19 | 1989-01-05 |
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