一种压力传感器，其减少了随温度变化和压敏元件的年月变化而产生的压力测定值的误差。压力传感器(10)的特征在于，具有：受压单元(隔板(24))，其具有受力而位移的可挠部(中央区域(24a))和与可挠部的外周连接的边缘部(24c)；第1压敏元件(40)及第2压敏元件(42)，其具有压敏部和连接于压敏部两端的一对基部，且具有与对基部间进行连接的线平行的检测轴，检测轴的方向与可挠部的位移方向平行地配置，第1压敏元件(40)的一个基部(第1基部(40a))被固定在可挠部上，且另一个基部(第2基部(40b))被固定在支承于边缘部(24c)上的第1支承部件(44)上，第2压敏元件(42)的一个基部(第1基部(42a))被固定在边缘部(24c)上，且另一个基部(第2基部(42b))被固定在支承于可挠部上的第2支承部件(46)上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压力传感器，尤其是涉及一种采用两个压敏元件并且使这两个压敏元件差动工作，从而改善了检测灵敏度、温度特性等的压力传感器。
技术介绍
目前，作为水压计、气压计、差压计等，已知一种将压电振动元件用作压敏元件的压力传感器。在采用了压电振动元件的压力传感器中，当向压电振动元件施加检测轴方向上的压力时，压电振动元件的共振频率将发生变化，并根据该共振频率的变化来检测被施加在压力传感器上的压力。在专利文献1-3中，公开了将压电振动元件用于压敏元件中的压力传感器。当通过压力导入口向波纹管内施加压力时，与该波纹管的有效面积相对应的力将作为压缩力或拉力(伸长力)F，而通过以枢轴(挠性铰链)为支点的力传递单元施加于压电振动元件上。 在压电振动元件上产生与该力F相对应的应力，通过该应力使得压电振动元件的共振频率发生变化。压力传感器能够通过检测压力振动元件的共振频率的变化从而求出所施加的压力。图10为表示专利文献1中所公开的压力传感器的结构的剖视图，该传感器具有 筐体104，其具有对置配置的第1和第2压力输入口 102、103 ；力传递部件105，其被配置在筐体104的内部，第1波纹管106和第2波纹管107以夹持力传递部件105的一端的方式而连接。而且，第1波纹管106的另一端开口与第1压力输入口 102相连接，第2波纹管107 的另一端开口与第2压力输入口 103相连接。并且，在力传递部件105的另一端与基板108 的非枢轴(支点)侧的端部之间，配置有作为压敏元件的双音叉型振动元件109。在对压力进行高精度检测的情况下，向波纹管的内部填充液体。为了防止气泡进入、滞留在波纹管内部的褶皱部分，从而一般采用粘性较高的硅油等以作为该液体。如此便构成了下述结构，即，在第1波纹管106的内部填充有具有粘性的油110，从而当压力测定的对象为液体时，通过向第1压力输入口 102敞开的开口部111而使液体与所述油接触并对置。另外，开口部111的开口直径被设定为，不会使油漏出至外部。另外，专利文献3中公开了一种如图11中的剖视图所示的压力传感器150。在图 11中，120为外壳，121为压力导入口，122a、122b为波纹管，该波纹管122a、122b与力传递部件125相连接，在该力传递部件125的可挠部12 和固定部12 之间粘结固定有压敏元件130。当通过图11所示的压力传感器150的压力导入口 121向波纹管12加、122b施加压力时，与波纹管122a、122b的有效面积相对应的力将施加于力传递部件125的上下两侧， 从而与差压相当的力将作为压缩力或拉力(伸长力)而以枢轴135为支点施加于压敏元件 130上，压敏元件130的共振频率根据该力而发生变化，通过检测该变化从而对压力进行测定。由于波纹管12加、122b、力传递部件125、压敏元件130和外壳120分别由不同的材料构成，因此由于使用环境的温度变化等会产生热变形，从而使压力测定精度恶化。因此，采用了如下结构，即，通过将压敏元件130的支承部跨接固定在，力传递部件125的可挠部12 与压敏元件130的固定部件140之间，从而避免随着周围温度的变化而产生的热变形对压敏元件130产生影响，其中，所述压敏元件130的固定部件140与该力传递部件125 隔开设置，且被设置在外壳120内。另外，分别对波纹管线、力传递部件、力传递部支柱和压敏元件固定部进行热变形的分析。例如，公开了如下内容，即，外壳采用不锈钢，波纹管采用镍，力传递部件采用磷青铜，压敏元件采用水晶，将各自的线膨胀系数应用于分析中，从而设定各个部件的尺寸，在设定了压敏元件130的固定部件的线膨胀系数的情况下，则能够求出其最佳的长度，从而构成不会受到热变形的影响的压力传感器。然而，在专利文献1所公开的压力传感器101中，图10所示的第1波纹管106中所填充的油110与其他结构要素、例如力传递部件105和双音叉型振动元件109等相比，其热膨胀系数较大，从而使得构成压力传感器101的各个部件上会产生由于温度变化而导致的热变形。由该热变形所产生的应力将作为噪音而与双音叉型振动元件109的信号重叠， 从而存在使压力传感器的测定精度恶化的问题。另外，虽然第1波纹管106中所填充的油110与作为压力测定对象的液体接触并对置，但根据压力传感器的设置方法的不同，存在油110向作为压力测定对象的液体侧流出的情况、或液体向第1波纹管106流入的情况，从而存在于第1波纹管106中所填充的油 110内产生气泡的可能性。当在油110中产生气泡时，存在由于气泡吸收压力而导致油110 作为压力的传递介质的功能恶化，进而导致压力测定值产生误差的可能性。而且，由于油110与压力测定对象的液体接触，因此根据压力传感器的设置方法的不同，存在油110向压力测定对象的液体侧流出的可能性，从而在对需避免异物混入的液体进行压力测定时，存在无法使用现有这样的采用了油110的压力传感器的问题。另外，专利文献1、3中公开的压力传感器的力传递部件105、125采用了复杂的结构，从而在使压力传感器小型化时会成为障碍。而且，在力传递部件105、125中，缩颈部的较细的挠性铰链为不可缺少的部件，从而由于该部件而存在压力传感器的制造成本上升的问题。为了解决这样的问题，专利文献4中所公开的压力传感器210如图12中的剖视图所示，具有外壳212 ；受压单元(隔板224)，其封闭外壳212的开口部222，并具有可挠部 (中央区域224a)和所述可挠部外侧的边缘区域22 ，并且所述可挠部的一侧主面为受压面；压敏元件M0，其具有压敏部和与所述压敏部的两端分别连接的第1基部MOa和第2 基部MOb，并且所述第1基部MOa和所述第2基部MOb的排列方向与所述受压单元的位移方向平行，压力传感器210采用如下结构，S卩，所述第1基部MOa与成为所述受压面的背面侧的所述受压单元的中央区域22 相连接，所述第2基部MOb通过连接部件242而连接于所述背面侧的所述边缘区域22 上、或连接于与所述第1基部MOa对置的所述外壳 212的内壁上。由于通过采用此种结构，从而能够在无需通过上述挠性铰链的条件下，以随着受压单元的位移所产生的力作为压缩力而直接施加在压敏元件240上，因此，提高了灵敏度， 且由于无需使用油从而能够扩大测定对象的范围。另外，在压敏元件240中，由于不仅将第 1基部MOa固定在受压单元上，而且第2基部MOb也通过连接部件242而固定于受压单元侧，因此能够减轻热变形的问题。另外，由于利用压电材料而将连接部件242和压敏元件 240 一体形成，因此能够进一步减轻热变形。另外，上述结构还能够作为将测定对象设定为液体，并将外壳212内暴露于大气压中，从而以大气压为基准的液压传感器而使用，此时， 不仅能够向压敏元件240施加压缩力，还能够施加拉力。然而，在上述结构中也存在由于压敏元件和连接装置两者的温度变化而产生的热膨胀和热收缩，因此存在无法避免由于该热膨胀所导致的压敏元件的共振频率发生变化的问题。另外，还存在压敏元件的共振频率的随年月而变化等的问题。在先专利文献专利文献1日本特开昭56-119519号公报专利文献2日本特开昭64-9331号公报专利文献3日本特开平2-228534号本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种压力传感器，其特征在于，具有：受压单元，其具有受到力而发生位移的可挠部、和与所述可挠部的外周相连接的边缘部；第１压敏元件以及第２压敏元件，其具有压敏部和被连接在所述压敏部的两端的一对基部，且具有与对所述基部之间进行连接的线平行的检测轴，所述检测轴的方向以与所述可挠部的位移方向平行的方式而配置，所述第１压敏元件的一个基部被固定在所述可挠部上，且另一个基部被固定在支承于所述边缘部上的第１支承部件上，所述第２压敏元件的一个基部被固定在所述边缘部上，且另一个基部被固定在支承于所述可挠部上的第２支承部件上。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤健太，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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