JPS6145449Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、水中等に分散配設され、外圧に応
じて変位するダイアフラムの微少変位を高感度で
検出し、外圧を測定する圧力変換器に関する。

従来から圧力変換器には力平衡式、または変位
平衡式が用いられ、これらはダイアフラムからフ
オースビームを経て拡大機構に伝達されるためヒ
ステリシスなども含めて摩擦等の問題があり、そ
の感度に自ずと限界があつた。さらに水中に分散
配設される場合など通常の電力供給が困難な場所
で用いられる場合にはその駆動電源の消費が極力
少ないことが要求されている。

この考案は上記の不都合を解消し、ダイアフラ
ム等変位物体の微少変位量を高感度で検出でき、
しかも電力の消費の小さい圧力変換器を提供せん
とするもので、次にこの考案の１実施例について
説明する。

第１図はこの考案の圧力変換器の構成ならびに
動作説明図で、構成は外圧を受けて変形するダイ
アフラム５の中央にそのダイアフラム面に沿つて
Ｎ極・Ｓ極が配置されるように検出用磁石片３を
筐体に固着し、前記ダイアフラム５の変位による
前記磁石片３の磁束変化を検出するように２個の
互いに同方向に巻回されている磁気検出コイル
１，２（これらはコアを有するコイル（有芯コイ
ル）であり、コイルのコアが外部の磁界の影響を
受けてその透磁率が変化し、その結果コイルのイ
ンダクタンスが変化する）を並列に配設し、その
他端には前記磁石片３のＮ・Ｓ各極の磁界を打ち
消す図示の極性の補償用磁石片４を筐体６に磁気
検出コイル１，２と共に固設する。またコイル
１，２は交流電源９によつて励磁され、ブリツジ
回路の隣り合う２辺に差動的に接続されている。

磁気検出コイル１，２の感度を充分にするため
には、検出磁石片３の着磁量を大きくする必要が
ある。この場合、磁石片３の着磁量を大きくする
と磁気検出コイル１，２に磁気飽和が生じ、磁石
片３の変位、すなわちダイヤフラム５の変位検出
が不能となる。したがつてこの磁束を打消し、磁
気検出コイル１，２をそれの作動領域まで持つて
くるために前記補償用磁石４が設けてある。な
お、６は前記１〜５を収容する筐体である。

磁気検出コイル１，２と電気抵抗器７，８とを
ブリツジ接続し、交流電源９により磁気検出コイ
ル１，２を励磁する。この際の不平衡電圧を出力
端子１０から取りだすように回路接続がなされて
いる。第２図は磁気検出コイルの特性図表で横軸
Ｈに磁界の強さ、縦軸eoに出力電圧がとつてあ
り、磁界の強さＨの両端部M₁，M₂では出力電圧
eoは飽和している。この考案のものでは、検出用
磁石片３の磁束ψ_０により飽和状態になるのをそ
れと逆方向に作用する補償用磁石片４の磁束ψ_０
によつて検出用磁石片３の磁束ψ_０を打消すこと
によつて直線動作領域Ｌにもつてきている。この
状態で外圧によりダイアフラム５が図の上下方向
Ａ，Ｂの方向に変形すると、それに固定された検
出用磁石片３が変位し、磁気検出コイル１，２に
鎖交する磁束数が変り、磁気検出コイル１，２の
インダクタンスがそれぞれ逆方向に変化し、それ
ぞれの出力電圧がたがいに反対方向に変化する。
その結果両コイル１，２は差動的にブリツジ接続
されていることから両コイル１，２のインダクタ
ンス変化の差が出力電圧となつて出力端子１０よ
りとりだされる。一方外部からの磁界の変化（磁
気ノイズ）は検出用磁石片３の磁界とは異なり、
両検出コイル１，２には同方向の同じ大きさの磁
界として作用することから両コイル１，２のイン
ダクタンスは同方向に変化するので、磁気ノイズ
は打消されブリツジ回路の出力として生じない。
その結果検出用磁石片３の微少変位、すなわちダ
イアフラムの微少変位が磁気ノイズに災いされる
ことなく高感度で検出することが可能となる。

実験によれば、0.001mmの検出磁石片（ダイア
フラム）の変位に対し、3mV程度の出力電圧変
化がえられ、その際の消費電流は80μＡと極めて
少ないものであつた。

第３図はこの考案の他の実施例の圧力変換器の
説明用斜視図で第１図と共通の部分には同一符号
が付してあり、かつ説明のために１部を破断して
示してある。

この場合、検出用磁石片３は磁気検出コイル
１，２の磁束軸に対して直角方向に変位するよう
になつており、この構造によつて変換器の全体の
厚さを前記実施例のものに比し薄く構成できる。
なお上記実施例の場合、磁気良導材の小ねじによ
る補正磁極１１を磁気検出コイル１，２の端部に
それぞれ設けてあり、ねじを進退させて補償磁界
の強さを自由に調整することも可能である。

この考案の効果は外圧によつて変位するダイア
フラムに取付けられた小形磁石片と磁気検出コイ
ルと補償用磁石で構成し、補償用磁石でもつて磁
石片による磁界を打ち消し、磁気検出器の作動領
域に持つてくるようにしたので簡単な構造により
組立が容易で且つ無接触でダイアフラムの微少変
位を高感度で検出できるものである。

なお、この考案の圧力変換器はブリツジ接続に
よる差動検出回路を利用することにより外部から
の磁気ノイズの影響を除去し、かつ高感度の検出
能力がえられる。

また、電源入力が小さく、それぞれ独立して水
中等に分散配設される圧力変換器と組み合わせて
用いる等、通常の電力供給が困難な場所で用いら
れる場合に上記の効果と共にさらに秀れた機能を
発揮しうる。

さらに実施例では２個の検出コイルが同方向に
励磁されるように差動的に接続し、検出回路をブ
リツジ回路としたので外部ノイズの影響を除去し
信号のみを大きく取り出すようにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の１実施例の圧力変換器の構
成ならびに動作説明図、第２図は磁気検出コイル
の特性説明図表、第３図はこの考案の他の実施例
の説明斜視図である。 １，２：磁気検出コイル、３：検出用磁石片、
４：補償用磁石片、５：ダイアフラム、６：筐
体、９：交流電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ダイアフラムの変位量を検出して、このダイヤ
   フラムに作用する圧力を測定するものにおいてダ
   イヤフラム面に沿つてＮ極・Ｓ極が配置されるよ
   うにダイヤフラムの中央に固定された磁石片と、
   この磁石片のＮ・Ｓ各極に磁気的に対向し、この
   磁石片の磁界を打消すように筐体に固定配置され
   た補償用磁石と、これら両磁石の対向した各磁極
   間に配置され、かつ互いに同方向に巻回されてい
   る２個の有芯の磁気検出コイルと、この各コイル
   を隣り合う２辺に組込んだブリツジ回路と、この
   ブリツジ回路の交流電源とを有し、ブリツジ回路
   より変位に比例した出力電圧を得るとともに上記
   補償用磁石で直線動作領域を設定し得るようにし
   たことを特徴とする圧力変換器。