JPS6126834A - 静電容量型圧力センサ - Google Patents
静電容量型圧力センサInfo
- Publication number
- JPS6126834A JPS6126834A JP14886484A JP14886484A JPS6126834A JP S6126834 A JPS6126834 A JP S6126834A JP 14886484 A JP14886484 A JP 14886484A JP 14886484 A JP14886484 A JP 14886484A JP S6126834 A JPS6126834 A JP S6126834A
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- JP
- Japan
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- pressure
- base
- coil
- spiral coil
- electrode
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- Granted
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-
- 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
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は航空機のエアデータコンピュータ用をはじめ、
各種システム用に用いられる圧力センサに関し、特に静
電容量型の圧力センサに関するものである。 ′ （従来の技術） 従来の静電容量型圧力センサは圧力を低レベルのアナロ
グ信号に変換するものが大部分である。
各種システム用に用いられる圧力センサに関し、特に静
電容量型の圧力センサに関するものである。 ′ （従来の技術） 従来の静電容量型圧力センサは圧力を低レベルのアナロ
グ信号に変換するものが大部分である。
しかし、低レベルのアナログ信号は分解能が低く、雑音
の影響を受けやすいという欠点がある。
の影響を受けやすいという欠点がある。
そこで、受圧膜に電極を設け、圧力印加によりこの電極
に対向して設けられた固定電極との間のギャップを変化
させ、そのギャップの変化に基づく静電容量の変化とし
て印加圧力値を検出するディジタル方式の静電容量型圧
力センサが開発されている。
に対向して設けられた固定電極との間のギャップを変化
させ、そのギャップの変化に基づく静電容量の変化とし
て印加圧力値を検出するディジタル方式の静電容量型圧
力センサが開発されている。
このディジタル方式の静電容量型圧力センサでは、圧力
信号変換部は受圧膜の電極と、固定電極、及びその固定
電極に接続されてＬＣメタ２回路を構成する通常のコイ
ルとからなり、これらは真空′容器中に封入されている
。この圧力信号変換部のタンク回路の共振周波数をこの
タンク回路を収納している真空容器の外部側面に誘導的
に結合するように巻回されたコイルにより取り出すよう
になっている。
信号変換部は受圧膜の電極と、固定電極、及びその固定
電極に接続されてＬＣメタ２回路を構成する通常のコイ
ルとからなり、これらは真空′容器中に封入されている
。この圧力信号変換部のタンク回路の共振周波数をこの
タンク回路を収納している真空容器の外部側面に誘導的
に結合するように巻回されたコイルにより取り出すよう
になっている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来のディジタル方式の静電容量型圧力センサは構造が
複雑であり、また、通常のコイルを用いてタンク回路を
構成しているために容積が大きくなる問題がある。
複雑であり、また、通常のコイルを用いてタンク回路を
構成しているために容積が大きくなる問題がある。
本発明は高分解能で検出でき、雑音の影響を受けにくい
ディジタル方式の静電容量型圧力センサを小型化するこ
とを目的とするものである。
ディジタル方式の静電容量型圧力センサを小型化するこ
とを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は圧力信号変換部でＬＣタンク回路を構成するコ
イルをベース上の固定電極とほぼ同一平面上に平面渦巻
状に配置し、かつ、そのＬＣタンク回路の共振周波数を
誘導的に取り出すための外付はコイルを、ベースの面上
であってＬＣタンク回路のコイルが設けられている面と
は逆の面に設けるようにしたものである。
イルをベース上の固定電極とほぼ同一平面上に平面渦巻
状に配置し、かつ、そのＬＣタンク回路の共振周波数を
誘導的に取り出すための外付はコイルを、ベースの面上
であってＬＣタンク回路のコイルが設けられている面と
は逆の面に設けるようにしたものである。
すなわち、本発明の静電容量型圧力センサでは、受圧膜
２とベース４が微少間隔をもって対向して配置され、面
対向面のうち受圧膜２側には平面電極６が設けられ、ベ
ース４側には平面電極６と対向する位置に２個の部分に
分割された固定電極８が設けられて直列形静電容量を構
成するとともに、ベース４の固定電極８とほぼ同一平面
上に平面渦巻状コイル１０が配置され、この平面渦巻状
コイル１０の両端が固定電極８の２個の部分にそれぞれ
接続されてタンク回路を構成しており、かつ、ベース４
の面のうち渦巻状コイル１０が設けられている面の裏側
の面にはその渦巻状コイル１０と誘導的に結合されるコ
イル１２が設けられ、このコイル１２により圧力信号変
換部のタンク回路の共振周波数を検出するように構成さ
れている。
２とベース４が微少間隔をもって対向して配置され、面
対向面のうち受圧膜２側には平面電極６が設けられ、ベ
ース４側には平面電極６と対向する位置に２個の部分に
分割された固定電極８が設けられて直列形静電容量を構
成するとともに、ベース４の固定電極８とほぼ同一平面
上に平面渦巻状コイル１０が配置され、この平面渦巻状
コイル１０の両端が固定電極８の２個の部分にそれぞれ
接続されてタンク回路を構成しており、かつ、ベース４
の面のうち渦巻状コイル１０が設けられている面の裏側
の面にはその渦巻状コイル１０と誘導的に結合されるコ
イル１２が設けられ、このコイル１２により圧力信号変
換部のタンク回路の共振周波数を検出するように構成さ
れている。
（作用）
本発明の圧力センサの等価回路を第２図に示す。
平面電極６と、固定電極８の２個に分割された部分８−
１．８−２により構成される直列形静電容量に平面渦巻
き状コイル１０が接続されてＬＣタンク回路が構成され
ている。ＬＣタンク回路の共振周波数ｆは ｆ＝１／２πｒ「♂・・・・・・（１）と表わされる。
１．８−２により構成される直列形静電容量に平面渦巻
き状コイル１０が接続されてＬＣタンク回路が構成され
ている。ＬＣタンク回路の共振周波数ｆは ｆ＝１／２πｒ「♂・・・・・・（１）と表わされる。
ここで、Ｌは渦巻状コイル１０の自己インダクタンス、
Ｃは電極６，８による静電容量である。
Ｃは電極６，８による静電容量である。
圧力が印加されると受圧膜２がたわみ、電極６゜８間の
静電容量Ｃが変化するので、第（１）式による共振周波
数ｆも印加圧力に応じて変化し、印加圧力と共振周波数
ｆは１対１の対応関係を示す。
静電容量Ｃが変化するので、第（１）式による共振周波
数ｆも印加圧力に応じて変化し、印加圧力と共振周波数
ｆは１対１の対応関係を示す。
この共振周波数ｆはベース４を介して渦巻状コイル１０
に誘導的に結合するように設けられた外付はコイル１２
により取り出され、ディジタル信号に変換される。
に誘導的に結合するように設けられた外付はコイル１２
により取り出され、ディジタル信号に変換される。
ＬＣタンク回路を構成するコイル１０は固定電極８とほ
ぼ同一平面上に形成されているので全体の容積が小さく
なっている。
ぼ同一平面上に形成されているので全体の容積が小さく
なっている。
（実施例）
第１図は一実施例を表わす。
受圧膜２はヒステリシスが小さく寸法安定度の高い溶融
石英にて形成され、圧力を受ける中央部は、印加圧力に
依存するが例えば０．３〜０．５ｍｍの厚さに設定され
１周縁部はベース４と接合されて内部空間を形成するよ
うに厚くされている。
石英にて形成され、圧力を受ける中央部は、印加圧力に
依存するが例えば０．３〜０．５ｍｍの厚さに設定され
１周縁部はベース４と接合されて内部空間を形成するよ
うに厚くされている。
受圧膜２の内側には平面電極６が設けられている。
ベース４も溶融石英にて形成されＳ受圧膜２に対応して
中央部に凹部をもつように形成されている。凹部の中央
には受圧膜２の平面電極６と対向する位置に２個の部分
に分割された平面状の固定電極８が設けられ、その固定
電極８の周りには平面渦巻状コイル１０が固定電極８と
ほぼ同一平面上に形成され、固定電極８の２個の部分と
接続されている。ベース４の反対側の面にも渦巻状コイ
ル１２が設けられ、凹部の渦巻状コイルｌＯと誘導的に
結合するようになっている。
中央部に凹部をもつように形成されている。凹部の中央
には受圧膜２の平面電極６と対向する位置に２個の部分
に分割された平面状の固定電極８が設けられ、その固定
電極８の周りには平面渦巻状コイル１０が固定電極８と
ほぼ同一平面上に形成され、固定電極８の２個の部分と
接続されている。ベース４の反対側の面にも渦巻状コイ
ル１２が設けられ、凹部の渦巻状コイルｌＯと誘導的に
結合するようになっている。
受圧膜２とベース４は内部に空間を形成するように対向
させ、それぞれの周縁部で接合する。このとき１図示は
されていないが、ガラス管を経て内部を真空排気し、そ
のガラス管を封止することにより内部空間を真空にする
ことができる。
させ、それぞれの周縁部で接合する。このとき１図示は
されていないが、ガラス管を経て内部を真空排気し、そ
のガラス管を封止することにより内部空間を真空にする
ことができる。
第１図のように接合された状態で受圧膜の平面電極６と
ベースの固定電極８の間隔は例えば１０〜２０μｍ程度
になるように設定されているのが好ましい。
ベースの固定電極８の間隔は例えば１０〜２０μｍ程度
になるように設定されているのが好ましい。
ベース４の四部に形成される固定電極８と渦巻状コイル
１０の例を第３図に示す。
１０の例を第３図に示す。
固定電極８は対向する受圧膜の平面電極６と同じ円形に
形成され、２個の半円状の部分８−１゜８−２に分離さ
れている。固定電極８の周りには渦巻状のコイル１０が
形成され、この渦巻状コイル１０の両端はそれぞれ固定
電極８の２部分８−１．８−２に接続されている。
形成され、２個の半円状の部分８−１゜８−２に分離さ
れている。固定電極８の周りには渦巻状のコイル１０が
形成され、この渦巻状コイル１０の両端はそれぞれ固定
電極８の２部分８−１．８−２に接続されている。
この固定電極８ （８−１，８−２）と渦巻状コイル１
０は交差部１４を有するため、金属層を形成しホトリソ
グラフィ技法などによりパターン化する工程が２回と、
その間で交差部１４の絶縁層を形成する工程とにより得
ることができる。
０は交差部１４を有するため、金属層を形成しホトリソ
グラフィ技法などによりパターン化する工程が２回と、
その間で交差部１４の絶縁層を形成する工程とにより得
ることができる。
第４図はベース４の凹部に形成される固定電極８と渦巻
状コイル１０の他の例を示すものである。
状コイル１０の他の例を示すものである。
この例では固定電極８は中央の円形部分８−３とその外
周のリング状部分８−４とから構成され、そのリング状
部分８−４の外周に形成されている渦巻状コイル１０の
両端はそれぞれ固定電極８の２個の部分８−３と８−４
に接続されている。
周のリング状部分８−４とから構成され、そのリング状
部分８−４の外周に形成されている渦巻状コイル１０の
両端はそれぞれ固定電極８の２個の部分８−３と８−４
に接続されている。
なお、実施例では受圧膜を溶融石英として説明したが、
アルミナなどの材料を使用することもできる。
アルミナなどの材料を使用することもできる。
（発明の効果）
本発明によれば、圧力を高分解能で検出でき、しかも雑
音の影響を受けにくいディジタル方式の静電容量型圧力
センサを小型化することができる。
音の影響を受けにくいディジタル方式の静電容量型圧力
センサを小型化することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の詳細な説明するための等価回路図、第３図及び第４
図はそれぞれベース上の固定電極と渦巻状コイルのパタ
ーンの例を示す第１図のＡ−Ｂ線断面図である。 ２・・・・・・受圧膜、 ４・・・・・・ベース、 ６
・・・・・・平面電極、 ８・・・・・・固定電極、
１０・・・・・・渦巻状コイル、 １２・・・・
・・外付はコイル。
明の詳細な説明するための等価回路図、第３図及び第４
図はそれぞれベース上の固定電極と渦巻状コイルのパタ
ーンの例を示す第１図のＡ−Ｂ線断面図である。 ２・・・・・・受圧膜、 ４・・・・・・ベース、 ６
・・・・・・平面電極、 ８・・・・・・固定電極、
１０・・・・・・渦巻状コイル、 １２・・・・
・・外付はコイル。
Claims (1)
- （１）受圧膜とベースが微少間隔をもって対向して配置
され、両対向面のうち受圧膜側には平面電極が設けられ
、ベース側には前記平面電極と対向する位置に２個の部
分に分割された固定電極が設けられて直列形静電容量を
構成するとともに、前記ベース側の固定電極とほぼ同一
平面上に平面渦巻状コイルが配置され、この平面渦巻状
コイルの両端が前記固定電極の２個の部分にそれぞれ接
続されてタンク回路を構成しており、 かつ、前記ベースの面のうち前記渦巻状コイルが設けら
れている面の裏側の面にはその渦巻状コイルと誘導的に
結合されるコイルが設けられているとを特徴とする静電
容量型圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14886484A JPS6126834A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 静電容量型圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14886484A JPS6126834A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 静電容量型圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126834A true JPS6126834A (ja) | 1986-02-06 |
| JPH0582540B2 JPH0582540B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15462440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14886484A Granted JPS6126834A (ja) | 1984-07-17 | 1984-07-17 | 静電容量型圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126834A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4990715A (en) * | 1988-02-11 | 1991-02-05 | The British Petroleum Company P.L.C. | Zeolite catalysts suitable for hydrocarbon conversion |
| US6053057A (en) * | 1990-10-12 | 2000-04-25 | Okada; Kazuhiro | Force detector |
| WO2007099928A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Alps Electric Co., Ltd. | 広帯域発振器 |
| JP2014517316A (ja) * | 2011-06-21 | 2014-07-17 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 測定室内の流状媒体の圧力を検知するための圧力センサ装置 |
-
1984
- 1984-07-17 JP JP14886484A patent/JPS6126834A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4990715A (en) * | 1988-02-11 | 1991-02-05 | The British Petroleum Company P.L.C. | Zeolite catalysts suitable for hydrocarbon conversion |
| US6053057A (en) * | 1990-10-12 | 2000-04-25 | Okada; Kazuhiro | Force detector |
| US7533582B2 (en) | 1990-10-12 | 2009-05-19 | Kazuhiro Okada | Force detector and acceleration detector and method of manufacturing the same |
| WO2007099928A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Alps Electric Co., Ltd. | 広帯域発振器 |
| JP2014517316A (ja) * | 2011-06-21 | 2014-07-17 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 測定室内の流状媒体の圧力を検知するための圧力センサ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582540B2 (ja) | 1993-11-19 |
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