JPH01256177A - 多機能センサ - Google Patents
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- G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule
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- G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
- G01L13/025—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms
- G01L13/026—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements using diaphragms involving double diaphragm
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- G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
- G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
- G01L19/0645—Protection against aggressive medium in general using isolation membranes, specially adapted for protection
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- 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
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- G01L9/02—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
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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〕
本発明は複数の検出機能をもつ多機能センサに係り、特
に差圧伝送器に好適なセンサに関する。
に差圧伝送器に好適なセンサに関する。
従来の装置は、特開昭５８−１２０１４２号公報に記載
のような構成になっており、差圧、温度、静圧センサが
１チツプ上に集積化された多機能センサが公知である。
のような構成になっており、差圧、温度、静圧センサが
１チツプ上に集積化された多機能センサが公知である。
各センサの特性は、アイ・イー・コン・’ ８４．Ｐ１
０８１〜１０８６において示され□ ており本願明細書
中に示す（１）〜（３）式のように、各センサの出力は
、差圧、静圧、温度変化のすべてに依存する。原理的に
は、各センサについて３つの特性方程式をたてれば、３
つの変化量は求めることができる。
０８１〜１０８６において示され□ ており本願明細書
中に示す（１）〜（３）式のように、各センサの出力は
、差圧、静圧、温度変化のすべてに依存する。原理的に
は、各センサについて３つの特性方程式をたてれば、３
つの変化量は求めることができる。
、〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、実際のセンサの特性は、非線形であり、高次項
と交絡項を含むため、所望の精度で各変化量を求めるに
は数１０個の方程式を解く複雑な演算が必要であり、処
理時間も多く必要であった。
と交絡項を含むため、所望の精度で各変化量を求めるに
は数１０個の方程式を解く複雑な演算が必要であり、処
理時間も多く必要であった。
多機能センサは第５図に示すような工業計測用の差圧伝
送器にセンサ１０として用いられる。図は差圧伝送器を
用いて流量測定を行う一例を示す。
送器にセンサ１０として用いられる。図は差圧伝送器を
用いて流量測定を行う一例を示す。
パイプライン１中の流体はポンプによって加圧され矢印
方向から圧送される。この途中にオリフィス１１を設け
ると、その両端には差圧Δｐが生じる。流量Ｑは差圧Δ
ｐの平方根に比例する。
方向から圧送される。この途中にオリフィス１１を設け
ると、その両端には差圧Δｐが生じる。流量Ｑは差圧Δ
ｐの平方根に比例する。
Ｑ＝ｋＪＴ丁 ・・・・・・・・・・・・・・・
ここで、ｋ：レイノルズ数等により決まる定数従って、
流量測定の目的から言えば、パイプライン１に加わる静
圧Ｐｓ、周囲温度Ｔは伝送器にとって外乱となる量であ
り、従来の伝送器開発は、ハードウェアの中でこの２つ
の外乱の影響をいかに小さくするかが最大のａｗｌであ
った。第５図に示すインテリジェント伝送器は、マイク
ロコンピュータ２０を用いて誤差補正を行いソフトウェ
アでこの課題を解決しようとするものである。従ってセ
ンサ１０は差圧Δｐ、静圧Ｐｓ 、温度Ｔを検出できる
多機能性であり、精度に加え、再現性。
ここで、ｋ：レイノルズ数等により決まる定数従って、
流量測定の目的から言えば、パイプライン１に加わる静
圧Ｐｓ、周囲温度Ｔは伝送器にとって外乱となる量であ
り、従来の伝送器開発は、ハードウェアの中でこの２つ
の外乱の影響をいかに小さくするかが最大のａｗｌであ
った。第５図に示すインテリジェント伝送器は、マイク
ロコンピュータ２０を用いて誤差補正を行いソフトウェ
アでこの課題を解決しようとするものである。従ってセ
ンサ１０は差圧Δｐ、静圧Ｐｓ 、温度Ｔを検出できる
多機能性であり、精度に加え、再現性。
安定性が重要となる。オリフィス１１の両端から導管８
，８′により導かれる圧力は伝送器のフランジ７．７′
内に導入される。受圧部は、センタダイアフラム３を中
心に左右対称構造であり、静圧Ｐｓと差圧Δｐは高圧、
低圧の導入口からシールダイアフラム６．６′を介して
封入液５，５′に伝わり、センサ１０に加わる。シリコ
ンダイアフラム１０の両側に加わる静圧Ｐｓは９通常１
００気圧以上と高いため、両側の室５，５′内の封入液
の収縮量の不整や筐体２の変形がシリコンダイアフラム
１を変形させるので、それにしてもない差圧センサ１１
１のピエゾ抵抗素子群の抵抗値が変化する。したがって
、差圧による信号に静圧による信号が量畳され、正確な
差圧信号が出力できなくなる。すなわち、静圧影響を受
、誤差を生ずる結果となる。この静圧誤差を防止するた
めには、室５，５′の封入液の液量を厳密に一致させた
り、筺体２を静圧Ｐによって変形しないように剛性の大
きいものとしなければならず、設計、Ｅ！！Ｊ作−ヒの
大きな制約となり、差圧伝送器の小形化、低コスト化の
障害となっていた。
，８′により導かれる圧力は伝送器のフランジ７．７′
内に導入される。受圧部は、センタダイアフラム３を中
心に左右対称構造であり、静圧Ｐｓと差圧Δｐは高圧、
低圧の導入口からシールダイアフラム６．６′を介して
封入液５，５′に伝わり、センサ１０に加わる。シリコ
ンダイアフラム１０の両側に加わる静圧Ｐｓは９通常１
００気圧以上と高いため、両側の室５，５′内の封入液
の収縮量の不整や筐体２の変形がシリコンダイアフラム
１を変形させるので、それにしてもない差圧センサ１１
１のピエゾ抵抗素子群の抵抗値が変化する。したがって
、差圧による信号に静圧による信号が量畳され、正確な
差圧信号が出力できなくなる。すなわち、静圧影響を受
、誤差を生ずる結果となる。この静圧誤差を防止するた
めには、室５，５′の封入液の液量を厳密に一致させた
り、筺体２を静圧Ｐによって変形しないように剛性の大
きいものとしなければならず、設計、Ｅ！！Ｊ作−ヒの
大きな制約となり、差圧伝送器の小形化、低コスト化の
障害となっていた。
この問題はもう１つの外乱である温度についても差圧セ
ンサに対する誤差要因として同じである。
ンサに対する誤差要因として同じである。
本発明の目的は、簡単に各変化量を分離して知ることが
できる多機能センサを得ることにある。
できる多機能センサを得ることにある。
これらの間開を解決することが本発明の目的であり、こ
の目的は差圧と静圧に応答しないで、温度だけに応答す
る温度センサをもつ多機能センサを実現し、その出力（
温度値）を用いて静圧センサの出力を補正演算し、この
出力（静圧値）と前記の温度値を用いて差圧センサの出
力を補正演算することにより達成される。即ち本発明の
多機能センサでは、差圧、静圧、温度センサの出力は次
式により表わされる。
の目的は差圧と静圧に応答しないで、温度だけに応答す
る温度センサをもつ多機能センサを実現し、その出力（
温度値）を用いて静圧センサの出力を補正演算し、この
出力（静圧値）と前記の温度値を用いて差圧センサの出
力を補正演算することにより達成される。即ち本発明の
多機能センサでは、差圧、静圧、温度センサの出力は次
式により表わされる。
ｅｔ ＝ｆｘ （ｔ） ・＝
（１）ｅｐｓ＝ｆｚ （Ｐｓ、 ｔ）
−（２）ｅＡｐ＝ｆａ （ΔＰ＋ Ｐｓ、 ｔ
） ”’（３）ここでｃｔ ：温度セン
サの出力 ｅｐｓ：静圧センサの出力 ΔＰ ：差圧センサの出力 ｔ ：温度 Ｐｓ ：静圧 Δｐ ：差圧 （１）〜（３）式で表わされる各センサの出力を用いて
第１図の手順により正確な差圧値ｅ八ＰＲを求める。ま
ず、多機能センサ上に形成された各センサから出力値ｅ
ｔ＋ ｅｐｓ、 ｅＡｐ を取り込み１次に静圧センサ
の出力から温度センサの出力ｅｔを差引き真の静圧出力
ｅ ＰＳＲを求める。さらに差圧センサの出力値ｅＡｐ
から温度センサの出力ｅ、と真の静圧出力ｅ ＰＳＲ
を差引くことにより真の差圧値ｅ ＡＰＲを求めること
ができる。
（１）ｅｐｓ＝ｆｚ （Ｐｓ、 ｔ）
−（２）ｅＡｐ＝ｆａ （ΔＰ＋ Ｐｓ、 ｔ
） ”’（３）ここでｃｔ ：温度セン
サの出力 ｅｐｓ：静圧センサの出力 ΔＰ ：差圧センサの出力 ｔ ：温度 Ｐｓ ：静圧 Δｐ ：差圧 （１）〜（３）式で表わされる各センサの出力を用いて
第１図の手順により正確な差圧値ｅ八ＰＲを求める。ま
ず、多機能センサ上に形成された各センサから出力値ｅ
ｔ＋ ｅｐｓ、 ｅＡｐ を取り込み１次に静圧センサ
の出力から温度センサの出力ｅｔを差引き真の静圧出力
ｅ ＰＳＲを求める。さらに差圧センサの出力値ｅＡｐ
から温度センサの出力ｅ、と真の静圧出力ｅ ＰＳＲ
を差引くことにより真の差圧値ｅ ＡＰＲを求めること
ができる。
本発明の多機能センサの実施例を第１図に示す。
センサはシリコンダイアフラム上に拡散したピエゾ抵抗
素子群からなる。シリコンダイアフラムは、差圧ΔＰや
静圧Ｐｓにより変形し応力σ を受けるため、この上に
拡散したピエゾ抵抗素子にはこれに対応した抵抗変化が
生じる。ピエゾ抵抗素子の抵抗Ｒは、この他に温示ｔの
関数であり、次式のように表わすことができる。
素子群からなる。シリコンダイアフラムは、差圧ΔＰや
静圧Ｐｓにより変形し応力σ を受けるため、この上に
拡散したピエゾ抵抗素子にはこれに対応した抵抗変化が
生じる。ピエゾ抵抗素子の抵抗Ｒは、この他に温示ｔの
関数であり、次式のように表わすことができる。
Ｒ＝Ｒｏ［１＋ａ ｔ＋πｇ（１＋Ｂｔ）ｆｆｔ＋πｔ
（１＋βυｃｙ ｔ：ｈ・（１）ここでＲｏ：甚亭抵抗
値 α ：抵抗温度係数 π、：長手方向のピエゾ抵抗係数 β露：同上温度係数 σ、：長手方向に作用する応力 π、：横方行のピエゾ抵抗係数 β、：同上温度係数 σｔ＝横方向に作用する応力 各係数は３次項まで考慮すれば実際の特性を正確に表わ
すことができるが、ここでは簡単のため、１次項だけで
示した。差圧センサ１１１は、第１図に示すように、セ
ンサ素子はＥ型断面のシリコンダイアフラム１０の立向
部上１４の（１１１）軸に沿って拡散した４個のピエゾ
抵抗素子からなる。第３図（Ａ）に示すように、ｐ形ゲ
ージでは（１１１〕軸はピエゾ抵抗係数が大きく感度が
高いので抵抗素子は差圧Δｐにより生じる。応力σ、、
σ、に対応して大きい抵抗変化を生じる。
（１＋βυｃｙ ｔ：ｈ・（１）ここでＲｏ：甚亭抵抗
値 α ：抵抗温度係数 π、：長手方向のピエゾ抵抗係数 β露：同上温度係数 σ、：長手方向に作用する応力 π、：横方行のピエゾ抵抗係数 β、：同上温度係数 σｔ＝横方向に作用する応力 各係数は３次項まで考慮すれば実際の特性を正確に表わ
すことができるが、ここでは簡単のため、１次項だけで
示した。差圧センサ１１１は、第１図に示すように、セ
ンサ素子はＥ型断面のシリコンダイアフラム１０の立向
部上１４の（１１１）軸に沿って拡散した４個のピエゾ
抵抗素子からなる。第３図（Ａ）に示すように、ｐ形ゲ
ージでは（１１１〕軸はピエゾ抵抗係数が大きく感度が
高いので抵抗素子は差圧Δｐにより生じる。応力σ、、
σ、に対応して大きい抵抗変化を生じる。
温度ｔによって差圧センサの抵抗が変化するので１５を
受けるが、温度センサ１４１により温度ｔを検知し、第
２図で説明した演算を行ないこの影響を除去する。温度
センサは、［００１］軸に沿って拡散した単一抵抗体で
ある。第３図（Ａ）から分るように（００１）軸はピエ
ゾ抵抗係数π處、π、がはゾ零に近いため、応力を受け
ても抵抗変化は小さい。しかし理論的に零ではないので
差圧による応力の影響が及ばないよう周辺厚肉部１２上
に配置する。これによりこの拡散抵抗体１４１は（２）
式の温度ｔだけによって抵抗が変化する温度センサとし
て働く。その抵抗変化量は抵抗温度係数αに依存する。
受けるが、温度センサ１４１により温度ｔを検知し、第
２図で説明した演算を行ないこの影響を除去する。温度
センサは、［００１］軸に沿って拡散した単一抵抗体で
ある。第３図（Ａ）から分るように（００１）軸はピエ
ゾ抵抗係数π處、π、がはゾ零に近いため、応力を受け
ても抵抗変化は小さい。しかし理論的に零ではないので
差圧による応力の影響が及ばないよう周辺厚肉部１２上
に配置する。これによりこの拡散抵抗体１４１は（２）
式の温度ｔだけによって抵抗が変化する温度センサとし
て働く。その抵抗変化量は抵抗温度係数αに依存する。
拡散する不純物がボロンで表面濃度２Ｘ１０”／ｃｎ？
であれば１００℃当り２５％の抵抗変化率を示す。
であれば１００℃当り２５％の抵抗変化率を示す。
静圧Ｐｓによっても応力σ区、σ寛が生じるので差圧セ
ンサ素子１１１に抵抗変化を与える。この以下で小さい
が、ユーザ側からさらに低減することが望まれており、
静圧センサ１３１により静圧Ｐｓを求め第１図で説明し
た方法でこの影響を取除き真の差圧ΔＰを求める６ 静圧センサ１３１は、厚肉部上の（１１１）軸に沿って
拡散したピエゾ抵抗素子からなる。静圧負荷時の抵抗変
化は、シリコンダイアフラム１０とこれを固着するガラ
ス台１９との弾性係数の違いに基づく変形により生じる
。有限要素法によりシリコンダイアフラム１０の表面に
生ｑる応力σ１．σ、を計算し、（１）式から静圧Ｐｓ
によりピエゾ抵抗素子Ｒ＊−Ｒｔに生じる抵抗変化を計
算できる。そして半径方向と接線方向に配列したゲージ
Ｒえ、Ｒｔで構成したブリッジの出力ｅは次式で与えら
れる。
ンサ素子１１１に抵抗変化を与える。この以下で小さい
が、ユーザ側からさらに低減することが望まれており、
静圧センサ１３１により静圧Ｐｓを求め第１図で説明し
た方法でこの影響を取除き真の差圧ΔＰを求める６ 静圧センサ１３１は、厚肉部上の（１１１）軸に沿って
拡散したピエゾ抵抗素子からなる。静圧負荷時の抵抗変
化は、シリコンダイアフラム１０とこれを固着するガラ
ス台１９との弾性係数の違いに基づく変形により生じる
。有限要素法によりシリコンダイアフラム１０の表面に
生ｑる応力σ１．σ、を計算し、（１）式から静圧Ｐｓ
によりピエゾ抵抗素子Ｒ＊−Ｒｔに生じる抵抗変化を計
算できる。そして半径方向と接線方向に配列したゲージ
Ｒえ、Ｒｔで構成したブリッジの出力ｅは次式で与えら
れる。
ここで、ΔＲ１：半径方向に配列したゲージの抵抗変化
ΔＲ１：接線方向に配列したゲージの
抵抗変化
本発明では、静圧センサの出力を大きくとるため、シリ
コンダイアフラムの結晶面を（１１０）とし、半径方向
ゲージＲｔを（１１１）軸に沿って配置し、接線方向ゲ
ージＲ７はこれと直交する（１１２）軸方向に配置し、
静圧負荷時の各々の抵抗変化が逆方向になるように工夫
している。
コンダイアフラムの結晶面を（１１０）とし、半径方向
ゲージＲｔを（１１１）軸に沿って配置し、接線方向ゲ
ージＲ７はこれと直交する（１１２）軸方向に配置し、
静圧負荷時の各々の抵抗変化が逆方向になるように工夫
している。
静圧センサの検出原理からその出力ｅｐｓ（Ｐｓ）はシ
リコンダイアフラム１０とガラス台１９のヤング率と曲
げ剛性比に依存する。
リコンダイアフラム１０とガラス台１９のヤング率と曲
げ剛性比に依存する。
ここでＥｓ：シリコンのヤング率
ＥＧニガラス台の 〃
Ｈ８：シリコンダイアフラム固定部の厚さＨＧニガラス
台の厚さ 有限要素法によりこれらのパラメータ依存性を調べた結
果、シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台のそれ
に比べ１〜０．１ で十分な出力電圧を得ることができ
た。シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台の約０
．２の場合についての結果を次に示す。
台の厚さ 有限要素法によりこれらのパラメータ依存性を調べた結
果、シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台のそれ
に比べ１〜０．１ で十分な出力電圧を得ることができ
た。シリコンダイアフラムの曲げ剛性がガラス台の約０
．２の場合についての結果を次に示す。
多機能センサについて静圧１５ＭＰａを加えた時、静圧
センサ１３１の抵抗変化とブリッジ出力を中心からの距
離に対してグラフにしたものを第４図に示す。半径方向
ゲージＲａと接線方向ゲージＲＬの抵抗変化は逆でｒ
／ ａ岬１．２５で極大値を示し、ここに配置した場合
ブリッジ出力ｅ／Ｅ （Ｐｓ）が最大となる。また、差
圧（Δｐ）を加えた時の静圧センサ１３１への影５ ｅ
／ Ｅ （Δｐ）もこの位置では小さい。実施例では
、静圧センサ１３１は他のセンサと同じ拡１ＢＢ１３度
をもつピエゾ抵抗素子で構成されているため、温度変化
の影響を受けるが、前記の温度センサにより除去できる
ので第１図で説明した方法で真の差圧Δｐを求めること
ができる。
センサ１３１の抵抗変化とブリッジ出力を中心からの距
離に対してグラフにしたものを第４図に示す。半径方向
ゲージＲａと接線方向ゲージＲＬの抵抗変化は逆でｒ
／ ａ岬１．２５で極大値を示し、ここに配置した場合
ブリッジ出力ｅ／Ｅ （Ｐｓ）が最大となる。また、差
圧（Δｐ）を加えた時の静圧センサ１３１への影５ ｅ
／ Ｅ （Δｐ）もこの位置では小さい。実施例では
、静圧センサ１３１は他のセンサと同じ拡１ＢＢ１３度
をもつピエゾ抵抗素子で構成されているため、温度変化
の影響を受けるが、前記の温度センサにより除去できる
ので第１図で説明した方法で真の差圧Δｐを求めること
ができる。
前述した実施例では、ｐ形のピエゾ抵抗素子についての
み述べたが、第３図（Ｂ）に示すようにｎ形ピエゾ抵抗
素子を用いることもできる。この場合は温度センサが（
１１１）軸、差圧、静圧センサは＜００１＞軸に配列す
ればよい。又、ｐ形とｎ形を組合せてシリコンチップ上
に形成すれば両者の最大、Ｅｋ小感度軸を選ぶことがで
き設計自由度が増す。この場合の構成は、ｎ ｐ ｎ又
はｐｎｐの３段構造をとり互の素子間の絶縁を図る。
み述べたが、第３図（Ｂ）に示すようにｎ形ピエゾ抵抗
素子を用いることもできる。この場合は温度センサが（
１１１）軸、差圧、静圧センサは＜００１＞軸に配列す
ればよい。又、ｐ形とｎ形を組合せてシリコンチップ上
に形成すれば両者の最大、Ｅｋ小感度軸を選ぶことがで
き設計自由度が増す。この場合の構成は、ｎ ｐ ｎ又
はｐｎｐの３段構造をとり互の素子間の絶縁を図る。
実施例ではセンサの材料としてシリコンダイアフラムと
朋珪酸ガラス台の組合せで説明したが、例えばピエゾ抵
抗効果をもつゲルマニウム等の材料でダイアフラムを作
り、これとはゾ熱膨張係数の合ったガラス又はセラミッ
クで台を作っても同様の効果を得ことができる。つまり
両者の組合せを選ぶ基準は（１）ヤング率が異なってい
ること。
朋珪酸ガラス台の組合せで説明したが、例えばピエゾ抵
抗効果をもつゲルマニウム等の材料でダイアフラムを作
り、これとはゾ熱膨張係数の合ったガラス又はセラミッ
クで台を作っても同様の効果を得ことができる。つまり
両者の組合せを選ぶ基準は（１）ヤング率が異なってい
ること。
（２）熱膨張が近似していることと、できれば台の材料
は静電結合可能な材料であればよい。静電結合技術につ
いてはＵＳＰ３，３０７，２７８に詫状されているが１
片方の材料の中に可動イオンが含まれている必要がある
。
は静電結合可能な材料であればよい。静電結合技術につ
いてはＵＳＰ３，３０７，２７８に詫状されているが１
片方の材料の中に可動イオンが含まれている必要がある
。
本発明によれば、シリコンの１チツプ上に差圧。
静圧、温度センサを集積化し、温度センサは地変化量と
は独立に温度のみを検出し、静圧センサは静圧負荷時の
出力が大きくかつ差圧変化の影コが小さいため簡単な演
算温度、静圧の外乱影響を補正できる故正確に差圧を計
Ｊｇすることができる。
は独立に温度のみを検出し、静圧センサは静圧負荷時の
出力が大きくかつ差圧変化の影コが小さいため簡単な演
算温度、静圧の外乱影響を補正できる故正確に差圧を計
Ｊｇすることができる。
即ち外乱に強い高精度な差圧伝送器を提供できる。
第１図は本発明の多機能センサの実施例を示す図、第２
図は本発明の詳細な説明する流れ図、第３図は同上セン
サのゲージ感度を説明する図、第４図は同上センサのゲ
ージとブリッジ出力の位置依存性を示す図、第５図は同
上センサを差圧伝送器に用いた場合の動作説明図である
。 １ｏ・・・シリコンダイアフラム（シリコンセンサ）、
１２・・厚内固定部、１４・・・薄肉部、１９・・・固
定台、１１１・・・差圧センサ、１３１・・・静圧セン
サ、第１図 ｓ 高２−口 Ｔ 二Ｎ０ 高３０ （Ａ） （巳） 〒１（・均ゝ５／Ｉ距雉（Ｖα）
図は本発明の詳細な説明する流れ図、第３図は同上セン
サのゲージ感度を説明する図、第４図は同上センサのゲ
ージとブリッジ出力の位置依存性を示す図、第５図は同
上センサを差圧伝送器に用いた場合の動作説明図である
。 １ｏ・・・シリコンダイアフラム（シリコンセンサ）、
１２・・厚内固定部、１４・・・薄肉部、１９・・・固
定台、１１１・・・差圧センサ、１３１・・・静圧セン
サ、第１図 ｓ 高２−口 Ｔ 二Ｎ０ 高３０ （Ａ） （巳） 〒１（・均ゝ５／Ｉ距雉（Ｖα）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、｛１１０｝の結晶方位をもつシリコン単結晶からな
るダイアフラムを朋珪酸ガラスからなる固定台に固着し
、差圧センサとしてダイアフラム薄肉部の〈１１１〉軸
方向に、静圧センサとして周辺厚肉部の〈１１１〉軸方
向に、温度センサとして周辺厚肉部〈１００〉軸方向に
それぞれｐ形導電性のピエゾ抵抗素子を形成したことを
特徴とする多機能センサ。 ２、特許請求の範囲第１項記載の多機能センサにおいて
、シリコンダイアフラムと朋珪酸ガラス台とを重ね合わ
せ、両材質の融点以下に加熱し、電圧を印加することに
よりガラス台中のイオン移動を生じしめ両者を静電力で
接合した多機能センサ。 ３、第１の材質からなるダイアフラムと気密に固着され
た第２の材質からなる固定台、ダイアフラム上の一部に
上下面に作用する差圧を抵抗変化等、電気量の変化とし
て検出する差圧センサとセンサ全体に加わる静圧及び温
度に応答するセンサを形成し、温度センサは温度のみに
応答し、静圧センサは静圧と温度に応答し、差圧には応
答しないことを特徴とする多機能センサ。 ４、第３項記載の多機能センサにおいて、前記第１の材
質はシリコン単結晶からなり、前記第２の材質は朋珪酸
ガラスからなり、差圧、温度、静圧センサはダイアフラ
ム上面に形成したピエゾ抵抗素子からなり、差圧、静圧
検出素子は前記シリコン単結晶面の局大感度を示す結晶
軸方向に、温度センサは局小感度を示す結晶軸方向に配
列したことを特徴とする多機能センサ。 ５、第１の材質からなるダイアフラムの一部を薄肉に、
周辺部を厚肉に構成し、これより小さいヤング率と大き
い曲げ剛性を有する台に前記ダイアフラムの周辺厚肉部
を固着し、温度及び静圧センサは差圧による応力の影響
を実質上受けないダイアフラムの周辺厚肉部上の位置に
配置し、かつ静圧センサは静圧による出力が最大となる
位置に配置したことを特徴とする多機能センサ。 ６、｛１１０｝面の結晶方位をもつシリコン単結晶から
なるダイアフラムを朋珪酸ガラスからなる固定台に固着
し、差圧センサとしてｐ形導電性のピエゾ抵抗素子をダ
イアフラム薄肉部上に、静圧センサは周辺厚肉部上に〈
１１１〉軸方向に沿って形成し、温度センサとしてｎ形
のピエゾ抵抗素子を周辺厚肉部上の〈１１１〉軸方向に
沿って形成したことを特徴とする多機能センサ。 ７、筺体の一両側に設けたシールダイアフラム、前記筺
体の中に作った部屋を仕切るセンタダイアフラム、いず
れか一方の部屋の筐体の一部に多機能センサを気密に固
定し、両方の部屋に封入油を密封し、前記シールダイア
フラムに導かれる静圧、差圧が前記多機能センサに正確
に伝達する構成とし、多機能センサ上に形成した静圧、
差圧、温度センサからの出力を気密端子を介して外部に
電気信号として取出すことを特徴とする差圧伝送器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082961A JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
| US07/333,246 US4986127A (en) | 1988-04-06 | 1989-04-05 | Multi-functional sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082961A JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256177A true JPH01256177A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2544435B2 JP2544435B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=13788821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63082961A Expired - Lifetime JP2544435B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 多機能センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4986127A (ja) |
| JP (1) | JP2544435B2 (ja) |
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1989
- 1989-04-05 US US07/333,246 patent/US4986127A/en not_active Expired - Fee Related
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