JPS5811015B2 - pressure sensor - Google Patents
pressure sensorInfo
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- JPS5811015B2 JPS5811015B2 JP53134034A JP13403478A JPS5811015B2 JP S5811015 B2 JPS5811015 B2 JP S5811015B2 JP 53134034 A JP53134034 A JP 53134034A JP 13403478 A JP13403478 A JP 13403478A JP S5811015 B2 JPS5811015 B2 JP S5811015B2
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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
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、圧電振動体、特に水晶振動子を用いて、力
、特に気体又は液体の圧力に感応してその圧力に比例し
た電気信号を生成する圧力センサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressure sensor that uses a piezoelectric vibrator, particularly a quartz crystal vibrator, to sense force, particularly the pressure of a gas or liquid, and generate an electrical signal proportional to the pressure. .
背景技術
従来から知られている圧力センサとして圧電振動体、特
に水晶振電子、を使用したものに於いて、受感する力の
作用点が局限され又は点状であるようなものが多い反面
、気体又は液体、即ち流体が雰囲気である場合のその雰
囲気圧力を受ける場合のように、雰囲気圧力を測定する
場合のセンサとして良好な構造のものが必ずしも得られ
ていなかった。BACKGROUND ART In conventionally known pressure sensors that use piezoelectric vibrators, especially quartz crystal vibrators, in many cases the point of action of the force to be sensed is localized or point-like. It has not always been possible to obtain a sensor having a good structure for measuring atmospheric pressure, such as when a gas or liquid, ie, a fluid, is exposed to the atmospheric pressure.
一方、圧電振動体、特に水晶振動子、を使用して力を受
感すると発振回路を形成してその発振出力の周波数値を
利用して力を測定することができ、この場合、得られる
信号が周波数値と言うディジタル処理に好適なものであ
るので、圧電振動体を用いて力もしくは圧力を受感する
センサを構成することは極めて好ましいことである。On the other hand, when a piezoelectric vibrator, especially a crystal oscillator, is used to sense force, it is possible to form an oscillation circuit and measure the force using the frequency value of the oscillation output.In this case, the resulting signal Since this is suitable for digital processing of frequency values, it is extremely preferable to construct a sensor that senses force or pressure using a piezoelectric vibrator.
発明の目的
この発明は、気体又は液体即ち流体の圧力を測定するに
適する圧電振動体を使用したセンサの新規な構造を得る
ことを目的とする。OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to obtain a new structure of a sensor using a piezoelectric vibrator suitable for measuring the pressure of gas or liquid.
発明の開示
この発明のセンサは、板状の圧電振動体を用い、その中
央部分が振動することによって生じる電気信号(振動周
波数)を取り出す。DISCLOSURE OF THE INVENTION The sensor of the present invention uses a plate-shaped piezoelectric vibrating body, and extracts an electric signal (vibration frequency) generated by the vibration of the central portion of the piezoelectric vibrating body.
圧電振動体の中央の振動部を非接触に覆って受感用の曲
面体(特に球面体)を取り付け、曲面体の周縁は圧電振
動体の周縁に固着する。A sensing curved body (particularly a spherical body) is attached to cover the central vibrating part of the piezoelectric vibrating body in a non-contact manner, and the periphery of the curved body is fixed to the periphery of the piezoelectric vibrating body.
曲面体が受感した力もしくは圧力は固着部を介して圧電
振動体に伝達され、圧電振動体を変形させることにより
その変形に応じて発振周波数(固有振動数)が変化する
ので、その振動数に基いて受感する力を知ることができ
る。The force or pressure felt by the curved body is transmitted to the piezoelectric vibrating body through the fixed part, and by deforming the piezoelectric vibrating body, the oscillation frequency (natural frequency) changes according to the deformation, so the frequency You can know the power of sensing based on.
曲面体は力もしくは圧力を受感し且つ伝達する媒体であ
るとともに、圧電振動体、特にその振動部分とその振動
部分に取り付けられた電極を雰囲気流体から遮蔽するカ
バーとして機能するので、圧電振動体の電極が取付けら
れている板面の各々(板状の圧電振動体の振動部分の表
面及び裏面)を曲面体カバーによって覆うのが良い。A curved body is a medium that senses and transmits force or pressure, and also functions as a cover that shields the piezoelectric vibrating body, especially its vibrating part and the electrodes attached to the vibrating part, from the atmospheric fluid. It is preferable to cover each of the plate surfaces (the front and back surfaces of the vibrating part of the plate-shaped piezoelectric vibrating body) to which the electrodes are attached with a curved cover.
これはまた、圧電振動体に作用する力を均一にすること
にも役立つ。This also helps to equalize the forces acting on the piezoelectric vibrator.
発明の効果
曲面体として球面を設定して実施する場合、測定しよう
とする雰囲気流体の力が均一に受感部(球面部)に作用
し、誤差なく流体圧測定をすることができる。Effects of the Invention When a spherical surface is set as the curved surface body, the force of the atmospheric fluid to be measured acts uniformly on the sensing part (spherical part), making it possible to measure fluid pressure without error.
発振周波数(発振回路の出力信号)はディジタル値とし
て得られるものであるので、遠隔伝送をする場合、計算
機を用いて計測結果を処理する場合、その曲のデータ処
理をする場合に適する。Since the oscillation frequency (output signal of the oscillation circuit) is obtained as a digital value, it is suitable for remote transmission, processing of measurement results using a computer, and data processing of the song.
発明を実施するための最良の形態
圧電振動体として板状の水晶片を使用し、これを円板状
としてその中心部の表裏両面に電極を取り付けて中心領
域の振動モードにより得られる振動周波数信号を取り出
す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A plate-shaped crystal piece is used as a piezoelectric vibrating body, and electrodes are attached to both the front and back sides of the central part of the crystal piece to form a disk shape, and a vibration frequency signal obtained by the vibration mode of the central region is obtained. Take out.
曲面体は球面曲率を有するように形成し、表面及び裏面
の夫々のカバーを兼ね、電極部分が雰囲気に露出しない
ようにする。The curved body is formed to have a spherical curvature, and serves as a cover for each of the front and back surfaces to prevent the electrode portion from being exposed to the atmosphere.
以下実施例を示す図面を引用して説明する。Embodiments will be described below with reference to drawings showing embodiments.
円板状の水晶片(以下水晶振動子1と言う。A disc-shaped crystal piece (hereinafter referred to as crystal resonator 1).
)の上面の周縁部は上方の曲面体41の周縁部411の
下面と相互に固定し、又下面の周縁部は下方の曲面体4
2の周縁部421の上面と相互に固定する。) is fixed to the lower surface of the peripheral edge 411 of the upper curved body 41, and the peripheral edge of the lower surface is fixed to the lower surface of the peripheral edge 411 of the upper curved body 41.
It is fixed to the upper surface of the peripheral edge part 421 of No. 2.
上方の曲面体41は上方カバーを兼ね、又下方の曲面体
42は下方カバーを兼ね、これらの水晶振動子1との固
定部は水晶振動子1の周縁部に於いて円環状になる。The upper curved body 41 also serves as an upper cover, and the lower curved body 42 also serves as a lower cover, and their fixed portions with the crystal resonator 1 are annular at the periphery of the crystal resonator 1.
これら上方カバー41及び下方カバー42のドーム部分
は、測定すべき雰囲気(外部)の力もしくは圧力を受感
する受感部として機能する。The dome portions of the upper cover 41 and the lower cover 42 function as sensing portions that sense the atmospheric (external) force or pressure to be measured.
上方カバー41のドーム部分(縁411以外の部分)に
作用する力を均一にし、又上方カバー42のドーム部分
に作用する力を均一にし、且つ上方カバー41に作用す
る力と下方カバー42に作用する力とを同じにするため
に、上方カバー41の曲率中心と下方カバー42の曲率
中心とを共通に通る軸線が水晶振動子1の円板の中心を
水晶振動子1の上面及び下面を垂直に貫くように配置し
、且つこの場合上方カバー41、下方カバー42の曲率
を同じに設定するとともに上方カバー41、下方カバー
42の構造の寸法(例えば厚さなど)、材質とその処理
を同じに設定し、更に水晶振動子1の上面及び下面を平
行にして全体を同じ厚さに設定する。The force acting on the dome portion of the upper cover 41 (other than the edge 411) is made uniform, the force acting on the dome portion of the upper cover 42 is made uniform, and the force acting on the upper cover 41 and the force acting on the lower cover 42 are made uniform. In order to make the same force, an axis that commonly passes through the center of curvature of the upper cover 41 and the center of curvature of the lower cover 42 connects the center of the disc of the crystal resonator 1 with the upper and lower surfaces of the crystal resonator 1 perpendicularly. In this case, the upper cover 41 and the lower cover 42 have the same curvature, and the upper cover 41 and the lower cover 42 have the same structural dimensions (for example, thickness), material, and treatment. Furthermore, the upper and lower surfaces of the crystal resonator 1 are made parallel and the entire thickness is set to be the same.
水晶振動子1は雰囲気温度の変化によっては振動周波数
が四人的に影響されないことが望ましい。It is desirable that the vibration frequency of the crystal resonator 1 is not affected by changes in ambient temperature.
このためには、ATカット又はいくらか劣るがBTカッ
トのものなどを使用する(但し、このようなカット以外
の截出角のものが使用できないことを意味するものでは
ない)。For this purpose, an AT cut or, to a lesser extent, a BT cut, is used (however, this does not mean that cuts with other angles than these cuts cannot be used).
一般には、センサの使用目的、測定すべき圧力の大きさ
、変化範囲、使用環境(測定すべき流体を含む。In general, the purpose of use of the sensor, the magnitude of the pressure to be measured, the range of change, and the usage environment (including the fluid to be measured).
)の温度雰囲気の状況(温度値、その変化状況)などを
勘案して適宜な截出角のものを選択する。) and the temperature and atmosphere conditions (temperature values and their changes), etc., and select one with an appropriate cutting angle.
上方カバー41、下方カバー42の材質は適度の可撓性
(弾性)及び剛性を有し、且つ可及的に水晶振動子1の
温度特性(発振周波数偏移温度特性の影響を考慮する場
合はその水晶振動子1の温度特性と同じ温度特性)を有
する材質のものを選定する。The materials of the upper cover 41 and the lower cover 42 have appropriate flexibility (elasticity) and rigidity, and the temperature characteristics of the crystal resonator 1 (when considering the influence of the oscillation frequency deviation temperature characteristics) A material having the same temperature characteristics as that of the crystal resonator 1 is selected.
このような要請に適する材質ものは、例えばニッケルク
ローム鋼、パーマロイ、ステンレス鋼などの中に見出す
ことができる。Materials suitable for such requirements can be found, for example, in nickel chrome steel, permalloy, stainless steel, and the like.
又可撓性と剛性との兼ね合いについては上方カバー41
、下方カバー42の厚さの点からの考慮も行う。Regarding the balance between flexibility and rigidity, the upper cover 41
, the thickness of the lower cover 42 is also considered.
上面の電極21は電気信号取出しリード(以下リードと
言う。The electrode 21 on the top surface is an electrical signal extraction lead (hereinafter referred to as lead).
)31に接続し、又下面の電極22はリード32に接続
する。) 31, and the electrode 22 on the lower surface is connected to a lead 32.
水晶振動子1の上面と上方カバー41との間には内部の
上方空間51が形成され、水晶振動子1の下面と下方カ
バー42との間には内部の下方空間52が形成される。An internal upper space 51 is formed between the upper surface of the crystal resonator 1 and the upper cover 41, and an internal lower space 52 is formed between the lower surface of the crystal resonator 1 and the lower cover 42.
これらの上方空間51及び下方空間52は既知の基準圧
力を保つように適宜の流体を封入する(例えば水晶振動
子1の材質、電極21,22の材質及び上方カバー41
、下方カバー42の材質に化学的影響を与えることのな
いガス等を封入:このためには、ガス等の種類、性質を
選定する他にこのガス等に接する箇所を力学的もしくは
電気的に影響のないような態様でガス等に侵されない種
類の物質によって皮膜コートを施すのでもよい。These upper space 51 and lower space 52 are filled with an appropriate fluid so as to maintain a known reference pressure (for example, the material of the crystal resonator 1, the material of the electrodes 21 and 22, and the material of the upper cover 41).
, filling the material of the lower cover 42 with a gas, etc. that does not have a chemical effect: In addition to selecting the type and properties of the gas, etc., it is necessary to mechanically or electrically influence the parts that come into contact with the gas, etc. It is also possible to apply a film coating using a type of substance that is not attacked by gas or the like in such a manner that it does not cause any damage.
)か又は真空であるようにし且つ上方空間51及び下方
空間52ともに同じ既知圧力(基準もしくは標準となる
圧力、又は同じ真空度)であるように設定する。) or vacuum, and the upper space 51 and lower space 52 are both set to have the same known pressure (reference or standard pressure, or the same degree of vacuum).
液体又は気体の圧力を測定する場合、適宜の支持構体に
取付けて測定すべき液体、気体の雰囲気中に置く。When measuring the pressure of a liquid or gas, it is attached to an appropriate support structure and placed in the atmosphere of the liquid or gas to be measured.
第4図に示した場合は、必要に応じて箱(又は室)6の
中にセンサを置き、流通ロア172の一方から流体を導
入して他方から導入するとか又は流通ロア1の開閉弁8
1,72の開閉弁82の一方を閉じて他方から導入する
とかして測定する。In the case shown in FIG. 4, the sensor is placed in the box (or chamber) 6 as necessary, and the fluid is introduced from one side of the distribution lower 172 and the other, or the on-off valve 8 of the distribution lower 1 is introduced.
The measurement is performed by closing one of the on-off valves 82 of No. 1 and 72 and introducing from the other.
箱6の内部に導入する圧力Pは上方カバー41及び下方
カバー42に対して押圧力P1又は引き出し力P2のい
ずれかとして作用し、この力P1又はP2は縁411,
421を介して内部の水晶振動子1に対し外向きの伸張
力F1(圧力が上方カバー41、下方カバー42に対し
て押圧力P1として作用する場合)又は内向きの圧縮力
F2(圧力が上方カバー41、下方カバー42に対して
引き出し力P2として作用する場合)として作用し、水
晶振動子1の発振周波数がそれに対応した値に移行する
。The pressure P introduced into the inside of the box 6 acts on the upper cover 41 and the lower cover 42 as either a pressing force P1 or a pulling force P2, and this force P1 or P2 acts on the edge 411,
421 to the internal crystal oscillator 1 (when pressure acts as a pressing force P1 on the upper cover 41 and lower cover 42) or inward compressive force F2 (when pressure acts on the upper cover 41 and the lower cover 42 as a pressing force P1) (when acting as a pull-out force P2 on the cover 41 and lower cover 42), and the oscillation frequency of the crystal resonator 1 shifts to a value corresponding thereto.
この場合導入流体の圧力Pが、センサの内部の上方空間
51、下方空間52の圧力より大きければ押圧力P1と
して作用し、上方空間51、下方空間52の圧力より小
さければ引き出し力P2として作用する。In this case, if the pressure P of the introduced fluid is larger than the pressure in the upper space 51 and lower space 52 inside the sensor, it acts as a pushing force P1, and if it is smaller than the pressure in the upper space 51 and lower space 52, it acts as a pulling force P2. .
なお、上方空間51、下方空間52が真空ならば押圧力
P1が作用する。Note that if the upper space 51 and the lower space 52 are in a vacuum, a pressing force P1 is applied.
上方カバー41、下方カバー42のドーム部分の曲率が
大きいと感度が良く曲率が小さい程感度が低くなるが、
使用目的等に対応して適宜の値に設定する。The greater the curvature of the dome portions of the upper cover 41 and lower cover 42, the better the sensitivity, and the smaller the curvature, the lower the sensitivity.
Set to an appropriate value depending on the purpose of use, etc.
箱6がなくて解放雰囲気であっても測定の作動は同様で
ある。Even if there is no box 6 and there is an open atmosphere, the measurement operation is the same.
なお、第4図にはセンサを支持する構造物を示してない
が、これは振動に関係ない部分(例えば縁411,42
1ないしはその間の水晶振動子1の側端部)を利用して
適宜の態様で取り付けることにより、センサを箱6のい
ずれかの箇所又は曲の装置の適宜の箇所に取付けること
ができる。Note that although the structure supporting the sensor is not shown in FIG.
1 or the side ends of the crystal oscillator 1 between them), the sensor can be attached to any location of the box 6 or any appropriate location of the music device.
又、リード31,32も取付構体を支持基体として利用
する等適宜の手段によって導出する。Further, the leads 31 and 32 are also led out by appropriate means, such as using the mounting structure as a support base.
水晶振動子1が雰囲気流体によって化学的影響を受ける
ことを防止する必要がある場合は、側端部(縁411と
421との間)の箇所を雰囲気からの化学作用を受けな
い物質のものによって適宜覆う。If it is necessary to prevent the crystal oscillator 1 from being chemically affected by atmospheric fluid, the side edges (between edges 411 and 421) should be made of a material that is not affected by chemical effects from the atmosphere. Cover appropriately.
この場合、上方カバー41、下方カバー42も雰囲気か
らの化学作用を受けない材質のもの(外表面の皮膜コー
ティングでもよい)を使用する。In this case, the upper cover 41 and the lower cover 42 are also made of a material that is not susceptible to chemical effects from the atmosphere (the outer surface may be coated with a film).
なお、以上の説明に於ける、上方、下方、上面、下面な
どの空間方向的相称は説明の便宜上の措辞であって同等
本質的なものではなく、実施例の図面について見た処に
準拠して相称して使用しているに過ぎない。In addition, in the above explanation, spatial symmetry such as upper, lower, upper surface, lower surface, etc. is a measure for convenience of explanation, and is not equivalent or essential, and is based on the view of the drawings of the embodiment. They are simply used interchangeably.
発展的実施例
第5図はセンサ全体を支持する構造物とリードを支持す
る構造物を一体的に兼ねる構造物の実施例を示したもの
で、41,42は夫々すでに説明した上方カバー、下方
カバー(上方、下方の措辞は便宜上のもので、上、下の
ような方向性の相称を限定的に解する必要はない)と同
様の意味のものである。Advanced Embodiment FIG. 5 shows an embodiment of a structure that integrally functions as a structure supporting the entire sensor and a structure supporting the leads. Reference numerals 41 and 42 denote the upper cover and lower cover, respectively, which have already been described. It has the same meaning as cover (the phrases ``up'' and ``down'' are for convenience, and there is no need to restrictively understand the symmetry of directions such as ``up'' and ``down'').
この例の場合、411,412の記号で示した縁の部分
は上方カバー41、下方カバー42夫々の周縁部である
とともに水晶振動子1と上方カバー41、下方カバー4
2との固定接続部として機能する他に、縁411と一体
的に造られてこれから延長された脚412、縁421と
一体的に造られてこれから延長された脚422を夫々備
えていて、これら脚412,422がセンサ全体を支持
する構造物として機能している。In this example, the edge portions indicated by symbols 411 and 412 are the peripheral edges of the upper cover 41 and the lower cover 42, respectively, and the crystal resonator 1, the upper cover 41, and the lower cover 4.
In addition to functioning as a fixed connection with the edge 411, the leg 412 is integrally formed with the edge 411 and extends from the edge 411, and a leg 422 is formed integrally with the edge 421 and extends from the edge 421, respectively. Legs 412, 422 function as structures that support the entire sensor.
実際的には、縁421に対応する環状体の部分と脚42
2の部分を一体的に造ったものの環状体の部分を下方カ
バー42の縁421の箇所に当接してその当接箇所を固
定的に接合もしくは接着する。In practice, the part of the annular body corresponding to the edge 421 and the leg 42
The annular body part of the two parts integrally made is brought into contact with the edge 421 of the lower cover 42, and the contact part is fixedly joined or bonded.
上方カバー41についての脚412に関しても同様であ
る。The same applies to the legs 412 of the upper cover 41.
脚412の先端413、脚422の先端423は夫々プ
ラグ端子(第5図には雄端子のように示しであるが、雌
端子でも差し支えない。The tips 413 of the legs 412 and the tips 423 of the legs 422 are plug terminals (although they are shown as male terminals in FIG. 5, they may also be female terminals).
)として機能するように作られている。) is designed to function as
リード31は脚の1つの面上に例えばプリント印刷によ
って設けられて先端であるプラグ端子413の箇所に導
かれる。The lead 31 is provided on one side of the leg, for example, by printing, and is led to the tip of the plug terminal 413.
これについて、脚412の箇所(必要あれば周環状の縁
411の箇所を含めて)を電気絶縁物で作るか、又は少
くともプリント印刷のリード31を担持する箇所は絶縁
物であるような適宜の処理を施したものとする。In this regard, the parts of the legs 412 (including the parts of the circumferential annular edge 411 if necessary) are made of an electrically insulating material, or at least the parts that carry the printed leads 31 are made of an insulating material as appropriate. It is assumed that the following processing has been applied.
脚422には他のリード32(第5図には見えない。Leg 422 has another lead 32 (not visible in FIG. 5).
)を同様にして設げる。) are set up in the same way.
プラグ端子413,423をコネクタのジャック端子等
適宜の接続箇所に挿嵌することにより、水晶振動子1の
発振周波数信号をセンサの外部に取り出すことができ、
且つセンサ自体を空間配置的に支持することができる。By inserting the plug terminals 413, 423 into appropriate connection points such as the jack terminals of the connector, the oscillation frequency signal of the crystal resonator 1 can be taken out to the outside of the sensor.
Moreover, the sensor itself can be supported spatially.
この場合、先端413.423はコネクタに嵌挿するこ
とに替えて基板上のプリント導入箇所の孔に先端413
゜423を挿入して、プリントしたリード31゜32と
基板上のプリント導体との電気接続を行うなどしてもよ
い。In this case, instead of inserting the tips 413 and 423 into the connector, the tips 413 and 423 are inserted into the hole where the print is introduced on the board.
423 may be inserted to make an electrical connection between the printed leads 31 and 32 and printed conductors on the board.
第6図は、センサを支える脚自体を水晶振動子1の発振
信号を導出するリードに兼用している場合の実施例であ
る。FIG. 6 shows an embodiment in which the legs supporting the sensor are also used as leads for deriving the oscillation signal of the crystal resonator 1.
この場合、縁412,422及び脚412,422は導
電性のある金属で形成し、且つ上方カバー41のドーム
部及びその縁411と一体に脚412を形成しく別体の
脚412を接合して一体的にするのでなく、当初からド
ーム部41、縁411、脚412を同一材からの打抜成
形等により一体に造る)、同様に下方カバー42のドー
ム部及びその縁421と一体に脚422を形成する。In this case, the edges 412, 422 and the legs 412, 422 are made of conductive metal, and the legs 412 are formed integrally with the dome portion of the upper cover 41 and its edges 411, and the separate legs 412 are joined. (The dome part 41, the edge 411, and the legs 412 are made integrally from the beginning by stamping molding from the same material, etc.), similarly, the legs 422 are made integrally with the dome part of the lower cover 42 and its edges 421. form.
この場合、脚412゜422は、夫々第1図、第2図及
び第3図のリード31,32をそれ自体で兼ねている。In this case, the legs 412 and 422 double as the leads 31 and 32 of FIGS. 1, 2, and 3, respectively.
上方カバー41、下方カバー42の材料としてさきに挙
げたものはこの場合の発振信号を導出するリード材料と
して使用できる。The materials listed above for the upper cover 41 and the lower cover 42 can be used as lead materials for deriving the oscillation signal in this case.
水晶振動子1の振動信号を取り出す円心部の電極22を
その周縁の導体221に導き、この周廻した導体221
の上に下方カバー42の環状の縁421を重ねて接合(
構造的接合及び電気的接続)して水晶振動子1の発振信
号を脚422に導出する。The electrode 22 at the center of the circle, which extracts the vibration signal of the crystal oscillator 1, is guided to a conductor 221 at its periphery, and this circumferential conductor 221
Overlap the annular edge 421 of the lower cover 42 on top and join (
(structural bonding and electrical connection) to derive the oscillation signal of the crystal resonator 1 to the leg 422.
脚421に導出することも同様である。The same goes for leading out to the leg 421.
先端413,423は第5図の場合と同様に例えば基板
上のプリント導体の箇所などに挿入してセンサ自体を支
持するとともに電気接続するなどの処理をする。As in the case of FIG. 5, the tips 413 and 423 are inserted into, for example, a printed conductor on a board to support the sensor itself and to make an electrical connection.
なお、第6図で脚411,421が屈曲して示しである
のは構造的な緩衝性を備えるための便宜による。The legs 411 and 421 are shown bent in FIG. 6 for convenience in providing structural cushioning properties.
産業上の利用可能性
この発明にかゝるセンサは、圧電振動体が発振周波数を
決定する主要な要素となるような形態で発振回路を構成
する一要素として使用される。Industrial Applicability The sensor according to the present invention is used as an element constituting an oscillation circuit in which the piezoelectric vibrator is the main element that determines the oscillation frequency.
圧電振動体が受感した力は、発振回路の出力信号の周波
数値として把握され、受感した力の変化は周波数値の変
化として観測される。The force sensed by the piezoelectric vibrator is understood as the frequency value of the output signal of the oscillation circuit, and the change in the sensed force is observed as a change in the frequency value.
周知のように、圧電振動体(水晶振動子)の発振周波数
即ち発振回路の出力と圧電振動体(水晶振動子)の受感
力とを比例関係によって得ることができるので、発振回
路の出力信号の周波数値に基いて受感力を知ることがで
きる。As is well known, since the oscillation frequency of the piezoelectric vibrator (crystal resonator), that is, the output of the oscillation circuit, and the sensing force of the piezoelectric vibrator (crystal resonator) can be obtained through a proportional relationship, the output signal of the oscillation circuit Sensitivity can be determined based on the frequency value of .
センサの内部の上方空間及び下方空間に既知圧力の流体
を封入した場合は、その内部圧力と平衡した外圧(測定
すべき外圧)のときに基準の発振周波数を得るように設
定しておいてこれを基準状態とし、外圧がこれより増・
減したときにこれに対応して発振周波数が増・滅するよ
うに截出角度その曲の要因を設定する(水晶振動子が例
えばATカットのときは外圧が増のときに発振周波数が
増又は減のいずれともなるように設定でき、又外圧が減
のときに発振周波数が減又は増のいずれともなるように
設定できるが、外圧が増のときに発振周波数が増ならば
外圧が減のときに発振周波数が減であるように、又外圧
が増のときに発振周波数が減ならば外圧が減のときに発
振周波数が増であるように組合せて設定する。If a fluid with a known pressure is sealed in the upper and lower spaces inside the sensor, set it so that the reference oscillation frequency is obtained when the external pressure is in equilibrium with the internal pressure (the external pressure to be measured). is the reference state, and if the external pressure increases or
Set the cutting angle and the factors of the song so that when the external pressure increases, the oscillation frequency increases or decreases accordingly. The oscillation frequency can be set to either decrease or increase when the external pressure decreases, but if the oscillation frequency increases when the external pressure increases, then the oscillation frequency increases when the external pressure decreases. The combination is set so that the oscillation frequency decreases, and if the oscillation frequency decreases when the external pressure increases, the oscillation frequency increases when the external pressure decreases.
内部の上方空間及び下方空間が真空の場合は外部の絶対
圧力を測定することとなり、この場合外圧の単調変化に
対応する発振周波数の変化は単調である。When the internal upper space and lower space are vacuum, external absolute pressure is measured, and in this case, the change in oscillation frequency corresponding to a monotonous change in external pressure is monotonous.
この発明のセンサは力の受感部(上方カバー、下方カバ
ー)の受感面積より広い範囲に於いて均一な発現分布を
するような場の力、特に気体又は液体の圧力、を測定す
る場合のセンサとして適する。The sensor of the present invention is used to measure force in a field that has a uniform distribution over a wider area than the sensing area of the force sensing part (upper cover, lower cover), especially pressure of gas or liquid. Suitable as a sensor.
しかし、このような場合だけの用途に限定されるもので
なく、受感部に感じられた力が受感部の変形を通じて縁
の部分を介して圧電振動体の変形として伝達される限り
、受感部の中の部分的箇所だけで受感した力を測定する
場合のセンサとしても使用できる。However, the application is not limited to such cases, and as long as the force felt in the sensing part is transmitted through the deformation of the sensing part and the deformation of the piezoelectric vibrating body through the edge part, the sensing part can be used. It can also be used as a sensor to measure the force felt only at a partial location within the sensing part.
この発明のセンサは一般に小型、軽量のものとして得る
ことができ、又圧電振動体として水晶振動子を使用する
場合は外部の圧力の変化に対する発振周波数の変化は鋭
敏(感度か高い)であるので、この場合、内部空間を真
空に設定したものは、気象観測に於いてラジオゾンデに
吊下して放湯し上空の気圧を測定するときの気圧センサ
として使用することができる。The sensor of this invention can generally be obtained as a small and lightweight one, and when a crystal resonator is used as the piezoelectric vibrator, the oscillation frequency changes sensitively (highly sensitive) in response to changes in external pressure. In this case, a device whose internal space is set to a vacuum can be used as an atmospheric pressure sensor for measuring atmospheric pressure in the sky by suspending it from a radiosonde and emitting hot water during weather observation.
第1図から第6図までの各図はいずれもこの発明を説明
するためのもので、第1図は正面図、第2図は平面図(
上面図)、第3図は第2図に於いてA−A矢視の側断面
図、第4図は圧力を測定する場合の一例を示す概念図、
第5図及び第6図は第1図に示すものの発展的実施例を
示す斜視図である。
主な記号の意味は次の通りである。
1・・・水晶振動子(圧電振動体)、21,22・・・
電極、221・・・導体、31,32・・・リード(電
気信号取出リード)41・・・上方カバー(上方の曲面
体)、42・・・下方カバー(下方の曲面体)、411
・・・上方カバーの縁、421・・・下方カバーの縁、
412゜422・・・脚、413,423・・・プラグ
、51・・・内部の上方空間、52・・・内部の下方空
間、6・・・箱又は室、71,72・・・流通口、81
,82・・・開閉弁、Pl、F2・・・上方カバー、下
方カバーに作用する力、Fl、F2・・・水晶振動子に
作用する力。Each of the figures from Fig. 1 to Fig. 6 is for explaining this invention, Fig. 1 is a front view, and Fig. 2 is a plan view (
3 is a side sectional view taken along arrow A-A in FIG. 2, and FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of pressure measurement.
5 and 6 are perspective views of a further embodiment of that shown in FIG. 1; FIG. The meanings of the main symbols are as follows. 1...Crystal resonator (piezoelectric vibrator), 21, 22...
Electrode, 221... Conductor, 31, 32... Lead (electrical signal extraction lead) 41... Upper cover (upper curved body), 42... Lower cover (lower curved body), 411
... Edge of upper cover, 421... Edge of lower cover,
412゜422... Leg, 413,423... Plug, 51... Upper space inside, 52... Lower space inside, 6... Box or chamber, 71, 72... Distribution port , 81
, 82... Opening/closing valve, Pl, F2... Force acting on the upper cover and lower cover, Fl, F2... Force acting on the crystal resonator.
Claims (1)
離隔して前記圧電振動体を覆うとともに周縁を前記圧電
振動体の周縁に固定し、かつ可撓弾性を備えだ曲面体を
有することを特徴とする圧力センサ。 2、特許請求の範囲1に記載の圧力センサに於いて、圧
電振動体が水晶振動子であることを特徴とする圧力セン
サ。 3 特許請求の範囲1に記載の圧力センサに於いて、圧
電振動体の両面を曲面体で覆っである圧力センサ。 4 特許請求の範囲1又は3に記載の圧力センサに於い
て、曲面体が球曲率を有する面である圧力センサ。 5 板状の圧電振動体と、前記圧電振動体の振動部から
離隔して前記圧電振動体を覆うとともに周縁を前記圧電
振動体の周縁に固定し、かつ可撓弾性を備えた曲面体と
、前記曲面体の周縁と一体に形成されるとともに延長突
出した脚を有することを特徴とする圧力センサ。 6 特許請求の範囲5に記載の圧力センサに於いて、脚
を圧電振動体の発振信号を導出するリードの担持基体と
して利用しである圧力センサ。 7 特許請求の範囲5に記載の圧力センサに於いて、圧
電振動体の縁の個所に導体環を設けて前記圧電振動体の
振動信号を取り出す電極に接続し、前記導体環に導体か
らなる脚を接合した圧力センサ。[Scope of Claims] 1. A plate-shaped piezoelectric vibrating body, which covers the piezoelectric vibrating body at a distance from the vibrating part of the piezoelectric vibrating body, and has a peripheral edge fixed to the peripheral edge of the piezoelectric vibrating body, and has flexible elasticity. A pressure sensor characterized by having a curved surface. 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrator is a crystal oscillator. 3. The pressure sensor according to claim 1, wherein both sides of the piezoelectric vibrating body are covered with curved bodies. 4. The pressure sensor according to claim 1 or 3, wherein the curved body is a surface having spherical curvature. 5. a plate-shaped piezoelectric vibrating body; a curved body that is spaced apart from the vibrating part of the piezoelectric vibrating body, covers the piezoelectric vibrating body, has a peripheral edge fixed to the peripheral edge of the piezoelectric vibrating body, and has flexible elasticity; A pressure sensor characterized by having legs that are integrally formed with the periphery of the curved body and extend and project. 6. The pressure sensor according to claim 5, wherein the legs are used as supporting bases for leads that derive oscillation signals from the piezoelectric vibrating body. 7. In the pressure sensor according to claim 5, a conductor ring is provided at the edge of the piezoelectric vibrator and connected to an electrode for extracting a vibration signal of the piezoelectric vibrator, and a leg made of a conductor is attached to the conductor ring. pressure sensor bonded with
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53134034A JPS5811015B2 (en) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53134034A JPS5811015B2 (en) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5560832A JPS5560832A (en) | 1980-05-08 |
| JPS5811015B2 true JPS5811015B2 (en) | 1983-03-01 |
Family
ID=15118815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53134034A Expired JPS5811015B2 (en) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5811015B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61193492A (en) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Piezoelectric element |
| GB2307744B (en) * | 1995-12-01 | 1999-12-01 | Solartron Group Ltd | Pressure sensor |
| GB9524624D0 (en) * | 1995-12-01 | 1996-01-31 | Weston Aerospace Ltd | Pressure sensor |
| JP3969442B2 (en) | 2005-09-26 | 2007-09-05 | エプソントヨコム株式会社 | Pressure sensor |
| KR102436365B1 (en) * | 2020-08-04 | 2022-08-25 | 태형물산 주식회사 | Auto supply device for pet food |
-
1978
- 1978-10-31 JP JP53134034A patent/JPS5811015B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5560832A (en) | 1980-05-08 |
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