(57)【要約】【課題】  音叉型圧電振動子のＣＩ値（クリスタル・インピーダンス）より圧力を計測する圧力センサを提供することである。【解決手段】  圧力センサ（１００）は、所定の真空度で密閉したパッケージ（９０）と、パッケージ（９０）内に配置された圧電振動片（２１）と、圧電振動片のＣＩ値を計測するＣＩ値計測回路（５０）と、ＣＩ値とパッケージ内の圧力との関係を記憶した記憶部（６０）と、を備える。パッケージ（９０）はその一部に弾性変形する弾性変形領域を有し、弾性変形領域はパッケージ（９０）外の圧力にとって変形する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の真空度で密閉したパッケージと、
前記パッケージ内に配置された圧電振動片と、
前記圧電振動片のＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）を計測するＣＩ値計測回路と、
を備えることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記パッケージは、その一部に弾性変形する弾性変形領域を有し、前記弾性変形領域は前記パッケージ外の圧力にとって変形することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記パッケージは、圧電材料又はガラスからなるベース部材とリッド部材とからなり、前記リッド部材が弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記リッド部材は弾性変形しやすい金属材であることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記リッド部材は弾性変形しやすいように溝が形成された圧電材料であることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記ＣＩ値と前記パッケージ内の圧力との関係を記憶した記憶部、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記ＣＩ値計測回路は、前記圧電振動片を発振させる発振回路を有し、
前記ＣＩ値計測回路は、前記発振回路で圧電振動片を発振させるとともに、この発振回路のピーク出力に基づいてＣＩ値を計測することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記圧電振動片は、音叉型の水晶振動片であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧力センサ。
【請求項９】
所定の真空度で密閉したパッケージと、
前記パッケージ内に配置された圧電振動片と、
前記圧電振動片を発振させる発振回路を含み、前記圧電振動片のＣＩ値を計測するＣＩ値計測回路と、
前記ＣＩ値と前記パッケージ内の圧力との関係を記憶した記憶部と、
を備え、
前記圧電振動片の発振周波数に基づいて時刻を計測し、前記ＣＩ値に基づいて前記パッケージ外の圧力を計測することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水晶からなる音叉型圧電振動素片を用いた圧力センサ及び圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水圧計、気圧計として水晶振動子を用いた圧力センサが知られている。水晶振動子に圧力が加わった際に共振周波数が変化する性質を利用している。圧力センサは水晶振動子の共振周波数の変化を検出することで高精度の圧力計測を行うことができる。特許文献１によれば、並行に配置された二本のアーム部及び各アーム部の両端を支持する支持部を備えた圧電素子と、各アーム部の表面に形成した励振用電極と、を備えた双音叉型圧電振動子を用いて共振周波数の変化を検出している。
【特許文献１】特開２００７−０９３２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、双音叉型圧電振動子は音叉型圧電振動子と比べ長軸方向に２倍の大きさであるため、携帯電話及び時計などの小型化する回路基板に装着するには不向きである。
【０００４】
本発明の目的は、従来と同等なサイズで回路基板に装着することができるように、音叉型圧電振動子を用いて圧力を計測することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
また本発明の音叉型圧電振動子の圧力センサは音叉型圧電振動子のＣＩ値（クリスタル・インピーダンス）より圧力を計測する圧力センサを提供することである。また、１つの音叉型圧電振動子で圧力センサの役割と水晶振動子の役割とを得ることができる電子機器を提供することである。
【０００６】
第１の観点の圧力センサは、所定の真空度で密閉したパッケージと、パッケージ内に配置された圧電振動片と、圧電振動片のＣＩ値を計測するＣＩ値計測回路と、を備える。
ＣＩ値を計測することにより、圧力による周波数変化より敏感に圧力変化を計測することが可能となる。
【０００７】
第２の観点の圧力センサのパッケージは、その一部に弾性変形する弾性変形領域を有し、弾性変形領域はパッケージ外の圧力にとって変形する。
圧力変化の影響を受け易くするため、パッケージの一部は弾性変形しやすくなっている。
【０００８】
第３の観点の圧力センサのパッケージは、セラミック又はガラスからなるベース部材とリッド部材とからなり、リッド部材が弾性変形する。
リッド部材は弾性変形しやすい金属材であり、又はリッド部材は弾性変形しやすいように溝が形成された圧電材料である。
【０００９】
第４の観点の圧力センサのＣＩ値計測回路は、圧電振動片を発振させる発振回路を有し、ＣＩ値計測回路は、発振回路で圧電振動片を発振させるとともに、この発振回路のピーク出力に基づいてＣＩ値を計測する。
圧電振動片を発振させるとともに、その発振させる発振回路のピーク出力に基づいてＣＩ値を測定することができる。
【００１０】
第６の観点の電子機器は、所定の真空度で密閉したパッケージと、パッケージ内に配置された圧電振動片と、圧電振動片を発振させる発振回路を含み圧電振動片のＣＩ値を計測するＣＩ値計測回路と、ＣＩ値とパッケージ内の圧力との関係を記憶した記憶部と、を備え、圧電振動片の発振周波数に基づいて時刻を計測し、ＣＩ値に基づいてパッケージ外の圧力を計測する。
一つの圧電振動片で時間などを駆動する発振周波数を得るとともに、その圧電振動片のＣＩ値を計測することで圧力を計測できる。すなわち、腕時計などで時間と圧力とを一つの圧電振動片を使用することで計測できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の音叉型圧電振動子は圧力センサとして用いることができ、小型な圧力センサとして用いるだけでなく、水晶振動子として用いることで、複数の機能を持つ電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜圧力センサ１００＞
圧力センサ１００は図１に示すように上記の圧電デバイス９０、ＣＩ値計測回路５０及び記憶部６０で構成されている。圧電デバイス９０はリッド１０と、水晶フレーム２０と、ベース３０との３層で構成されている。圧力センサ１００として圧電デバイス９０を用いるためには、圧電デバイス９０のリッド１０の表面が大気もしくは対象物と触れていることが必要であり、対象物の圧力を計測する際には、リッド１０の表面に圧力伝達用のプローブを設置することで圧力を計測することができる。本実施形態では大気（外気圧ＰＯ）にリッド１０が触れている場合の圧力センサ１００を示すが、プローブを設置した場合においても同様に圧力を計測することができる。圧電デバイス９０は、ある程度の真空圧又は大気圧と同じ気圧の不活性ガスで満たされた気圧である内部圧ＰＩである。
【００１３】
圧力センサ１００は、圧電デバイス９０内の音叉型圧電振動素部２１のＣＩ値を計測することで圧力センサとして利用できるとともに、音叉型圧電振動素部２１の発振周波数を計測する事で時刻を計測することができる。また、圧電デバイス９０のＣＩ値で圧力を計測する圧力センサ１００は小型に形成でき、精密に圧力を計測することができるため、様々な分野に利用することができる。
【００１４】
圧力センサ１００はより小型化を期待される電子機器、例えば腕時計に用いると、１個の圧力センサ１００で圧力と時間とを計測することができる。これにより従来の高度計を備えた腕時計、水深計を備えたダイビング用の腕時計、また気圧を計測する事で天気予報の予知が可能な腕時計が、圧力センサを別に設置する必要がなくなるため、より小型に形成することができる。また、圧力センサ１００は携帯電話に利用し、時計機能、天気予報の予知の他、ＧＰＳ機能で得る２次元の地図情報に高度情報を付加させることで、３次元の地図情報を提供することができる。以下は圧力センサ１００を構成する圧電デバイス９０、ＣＩ値計測回路５０及び記憶部６０について説明する。
【００１５】
＜圧電デバイス９０の構成＞
本発明の圧電デバイス９０は図２に示すようにリッド１０と、水晶フレーム２０と、ベース３０との３層で形成されている。図２は表面実装（ＳＭＤ）タイプの圧電デバイス９０をベース３０のベース部側からみた図である。水晶フレーム２０の音叉型圧電振動部２１は支持腕２５が接続部２６でフレーム部２２と一体に形成されている。水晶フレーム２０のフレーム部２２はリッド１０とベース３０との外周部で挟み、封止することができる。
【００１６】
＜リッド１０の構成＞
図３はリッド１０の構成図であり、枠部１２と天板部１３とで構成されている。図３（ａ）はリッド１０を裏面から見た図であり、図３（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
リッド１０は枠部１２と天板部１３とで空間部１１が形成されている。天板部１３は薄く形成された弾性体で形成されている。リッド１０と、水晶フレーム２０と、ベース３０とが真空状態又は不活性ガスが満たされた状態で封止される。天板部１３は十分に真空状態又は所定気圧の不活性ガスが保たれるようなコバール又はアルミニュウムなどの薄い金属又はガラスで構成される。天板部１３は外気圧の変化によりその形状が変化し、圧電デバイス９０内の圧力が変わる。天板部１３の厚さｄは、圧電デバイス９０の取り扱い及び真空又は不活性ガスの気圧を維持する点と弾性変形のし易い点を考慮して決められる。図３では天板部１３をアルミニュウムで形成した場合について説明する。
【００１７】
枠部１２はセラミック又はガラスで形成され天板部１３の外縁部に沿って取り囲むように形成されている。また枠部１２の高さｈは天板部１３が変形しても、水晶フレーム２０の音叉型圧電振動部２１が振動するに十分な空間部１１を確保するよう形成されている。このため従来の圧電デバイス９０と比べ高さ方向に大きくなっている。本実施形態では枠部１２をガラスで形成した場合について説明する。
【００１８】
枠部１２のガラスは、パイレックス（登録商標）ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。このため、枠部１２と天板部１３とは陽極接合することができる。
【００１９】
陽極接合とは、金属とガラスとを重ね合わせ、熱と高電圧とを加えることで密着接合する方法である。その原理は、加熱と同時にガラス側を陰極、金属側を陽極として高電圧を印加する事によりガラス中の陽イオンを陰極側に強制的に拡散させ、ガラスと金属とに静電引力を発生させて密着を促すとともに、ガラスと金属とを化学反応させて接合する方法である。
【００２０】
本実施形態での陽極接合では、枠部１２のガラス材の上に金属である天板部１３を載置して、天板部１３を陽極、枠部１２を陰極として高電圧（５００Ｖ〜１ｋＶ）を印加して、加熱（２００°Ｃ〜４００°Ｃ程度）することで接合させる。なお、天板部１３にアルミニュウムを用いることで、アルミニウムとガラス中の酸素が反応して強固な接合が可能となる。また、次に述べる水晶フレーム２０とリッド１０との陽極接合、及び水晶フレーム２０とベース３０との陽極接合においても、接合面の水晶フレーム２０にアルミニュウムの金属膜を形成させることで２００℃程度の加熱温度で強固な接合が可能となる。
【００２１】
図４は別のリッド１０Ａの構成図であり、水晶で一体に形成されている。図４（ａ）は別のリッド１０を裏面から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
別のリッド１０はエッチングにより枠部１２と天板部１３とが形成されており、さらに空間部１１が形成される。天板部１３は弾性溝１５が複数本形成されており、外気圧の変化によりその形状が変化し、圧電デバイス９０内の圧力を変える。天板部１３の厚さｄは、弾性溝１５の幅及び深さとともに弾性変形のし易さを考慮して決められる。
別のリッド１０Ａが水晶で構成されているため、別のリッド１０Ａと水晶フレーム２０とはシロキサン結合で接合することが可能となる。なお、以下では、図３で示されたリッド１０を代表例として説明する。
【００２２】
＜水晶フレーム２０の構成＞
図５は水晶フレーム２０の構成を示す図である。水晶フレーム２０は、同じ厚さで音叉型圧電振動部２１とフレーム部２２とから構成されている。音叉型圧電振動部２１は基部２３及び振動腕２４からなり、振動腕２４には溝部２７が形成されている。支持腕２５は音叉型圧電振動部２１の基部２３からＹ軸方向に伸びている。音叉型圧電振動部２１は支持腕２５の端部でＸ軸方向に伸びる接続部２６とで接続されている。
【００２３】
水晶フレーム２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発振し、水晶フレーム２０のＸ方向の長さは０．７ｍｍから２ｍｍで設計され、Ｙ軸方向の長さは１．５ｍｍから４ｍｍで設計される極めて小型の振動片となっている。
【００２４】
一対の振動腕２４は基部２３の中央部からＹ軸方向に伸びており、振動腕２４の表裏両面には溝部２７が形成されている。例えば、一本の振動腕２４の表面には１箇所の溝部２７が形成されており、振動腕２４の裏面側にも同様に１箇所の溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２４には４箇所の溝部２７が形成されている。溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成され音叉型圧電振動部２１のＣＩ値を低下させる効果がある。
【００２５】
振動腕２４の先端付近では幅広に形成されており、ハンマー型の形状をしている。また、振動腕２４のハンマー型の部分には金属膜が形成されており錘の役目をさせている。錘は振動腕２４に電圧をかけた際に振動しやすくさせ、また安定した振動をするために形成されている。
【００２６】
一対の支持腕２５は基部２３のＸ軸方向の端部から振動腕２４の先端を超えない長さでＹ軸方向に伸びている。一対の支持腕２５は振動腕２４の振動を圧電デバイス９０の外部へ振動漏れとして伝えづらくさせ、またパッケージ外部の温度変化、または衝撃の影響を受けづらくさせる効果を持つ。
【００２７】
接続部２６は支持腕２５の先端部でＸ軸方向に伸びて、フレーム部２２と接続している。接続部２６は幅広に形成しておき、周波数調整の際に接続部２６の端部をレーザーなどで削ることで周波数を調整することもできる。
【００２８】
水晶フレーム２０は公知のフォトリソグラフィ・エッチング技術を用い、フレーム部２２、支持腕２５、音叉型圧電振動部２１の外形及び溝部２７を形成する。外形と溝部２７とを形成した水晶フレーム２０は次に公知のフォトリソグラフィ・エッチング技術を用いて電極を形成する。
【００２９】
水晶フレーム２０はフレーム部２２と基部２３と支持腕２５と接続部２６との表面に第１基部電極４１と第２基部電極４２とが形成され、裏面にも同様に第１基部電極４１と第２基部電極４２とが形成されている。
【００３０】
振動腕２４は、表面、裏面及び側面に第１励振電極４３と第２励振電極４４とが形成されている。振動腕２４の表面及び裏面と、側面とは互いに異なる電極が形成されている。第１励振電極４３は第１基部電極４１につながっており、第２励振電極４４は第２基部電極４２につながっている。水晶フレーム２０は第１基部電極４１及び第２基部電極４２に電圧をかけることで、第１励振電極４３及び第２励振電極４４に囲まれた振動腕２４を振動させる。
【００３１】
電極の形成と同時に振動腕２４のハンマー型の部分にも錘金属膜４０を形成する。錘金属膜４０は錘の役目と、水晶フレーム２０の周波数調整工程の際に錘金属膜４０を昇華させ、軽くすることで周波数調整を行うことができる。
【００３２】
本実施形態の水晶フレーム２０は電極の形成と同時にフレーム部２２の外周に沿って、表面及び裏面に接続金属膜４５を形成する。フォトリソグラフィ・エッチング技術で形成する接続金属膜４５はリッド１０及びベース３０との陽極接合するために形成する。
【００３３】
本実施形態の振動腕２４の先端付近は急激に幅広になるハンマー型の形状をしているが、徐々に幅広になる扇形の形状でもよい。先端付近が扇形の形状の振動腕２４も振動で互いに衝突しない大きさで形成される。
【００３４】
＜ベース３０の構成＞
図６はベース３０の構成図である。図６（ａ）はベース３０を表面側から見た図であり、図６（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。ベース３０は、ベース凹部３２を水晶フレーム側の片面に有している。ベース３０は、水晶もしくはセラミックなどの圧電材又はガラスで形成されている。本実施形態ではベース３０をガラスで形成した場合について説明する。
ベース３０はエッチングによりベース凹部３２を設ける際、同時に第１スルーホール３３と第２スルーホール３４とを形成する。ベース３０の表面には、第１接続電極４６及び第２接続電極４７を備えている。
【００３５】
第１スルーホール３３及び第２スルーホール３４は、その内面に金属膜が形成され、その内面の金属膜は、第１接続電極４６及び第２接続電極４７と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。内面の金属膜は金（Ａｕ）層又は銀（Ａｇ）層が形成される。第１ベース３１は、底面にタングステン・メタライジングされた第１外部電極４８及び第２外部電極４９を備える。第１接続電極４６は、第１スルーホール３３を通じて第１ベース３１の底面に設けた第１外部電極４８に接続する。第２接続電極４７は、第２スルーホール３４を通じて第１ベース３１の底面に設けた第２外部電極４９に接続する。
【００３６】
フレーム部２２の裏面に形成された第１基部電極４１と第２基部電極４２とは、それぞれ第１ベース３１の表面の第１接続電極４６及び第２接続電極４７に接続する。つまり、第１基部電極４１は第１外部電極４８と電気的に接続し、第２基部電極４２は第２外部電極４９と電気的に接続している。
【００３７】
以上の本実施形態では１つの圧電デバイス９０について説明したが、実際の製造においては、１枚の水晶ウエハに数百から数千の水晶フレーム２０と、１枚のガラスウエハに数百から数千のリッド１０と、１枚のガラスウエハに数百から数千のベース３０とを用意し、それらウエハ単位で接合して一度に数百から数千の圧電デバイス９０を製造する。
【００３８】
圧電デバイス９０は、ベース３０と水晶フレーム２０とを陽極接合技術により接合してから周波数の調整が行われる。周波数調整を終了したベース３０及び水晶フレーム２０にはリッド１０が陽極接合技術により接合される。その後、所定圧の真空中又は不活性ガス中において第１スルーホール３３と第２スルーホール３４とを金属材料で封止することで圧電デバイス９０を完成させる。
【００３９】
＜圧電デバイス９０の状態＞
図７は圧力センサとして利用する圧電デバイス９０の概略断面図を示している。所定圧の真空中で封止した圧電デバイス９０は平地の外気中に置くと、図７（ａ）に示すように、外気圧ＰＯにより弾性体で形成されたリッド１０が、やや内側（水晶フレーム２０側）に向けて変形した状態になる。図７（ａ）の状態で外気圧ＰＯと、リッド１０の張力及び内部圧ＰＩとの圧力で均衡を保っている。また、このときの圧電デバイス９０の内部体積ＣＰを内部体積ＣＰ２とする。なお、大気圧と同じ不活性ガスで満たされた状態で封止した圧電デバイス９０は、リッド１０は平らな状態になる。
【００４０】
圧電デバイス９０は外気圧ＰＯが低い状態（高所または、気象による低気圧）に置かれると、図７（ｂ）に示すように（ａ）と比べリッド１０が外側（凸方向）へ変形する。リッド１０が外側に変形した状態で外気圧ＰＯと、リッド１０の張力及び内部圧ＰＩとの圧力で均衡を保っている。このときの圧電デバイス９０の内部体積ＣＰは内部体積ＣＰ３となり、内部体積ＣＰ２と比べ体積が増加することで、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐ（単位：Ｐａ：パスカル）の値が小さくなる。
【００４１】
外気圧ＰＯが高い状態（水中または、気象による高気圧）になると、図７（ｃ）に示すように、（ａ）と比べ、リッド１０がより内側（水晶フレーム２０側）に向けて大きく変形する。リッド１０が内側に変形した状態で外気圧ＰＯと、リッド１０の張力及び内部圧ＰＩとの圧力で均衡を保っている。このときの圧電デバイス９０の内部体積ＣＰは内部体積ＣＰ１となり、内部体積ＣＰ２と比べ体積が減少することで、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐの値が大きくなる。
【００４２】
図８は内部体積ＣＰと内部真空度Ｐとの関係を示したグラフである。例えば圧電デバイス９０は内部真空度Ｐ２で封止して製造されると、外気中に出したときに内部体積ＣＰ２となる。外気圧ＰＯが下がり、圧電デバイス９０の内部体積ＣＰが内部体積ＣＰ３になると、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐは内部真空度Ｐ１となり、内部真空度値が小さくなる。外気圧ＰＯが上がり、圧電デバイス９０の内部体積ＣＰが内部体積ＣＰ１になると、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐは内部真空度Ｐ３となり、内部真空度値が大きくなる。
【００４３】
圧電デバイス９０は外気圧ＰＯにより圧電デバイス９０の内部体積ＣＰが変化することで、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐの変化がおこる。内部真空度Ｐの変化により、圧電デバイス９０は発振周波数及びＣＩ値の変化が生じる。
【００４４】
内部真空度Ｐの変化によるＣＩ値の変化は発振周波数の変化と比べ感受性が高いため、ＣＩ値を計測することで、小型で精度の高い圧力センサを提供することができる。図９は圧電デバイス９０のＣＩ値と、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐとのシミュレーション結果を示したグラフである。グラフで示すように、所定の真空度で封止した圧電デバイス９０は内部真空度Ｐ２であり、そのときのＣＩ値はＣＩ２となっている。内部真空度Ｐ３のＣＩ値はＣＩ３となり、ＣＩ値が上昇する。また、内部真空度Ｐ１のＣＩ値はＣＩ１となり、ＣＩ値が下降する。つまり、高真空になるほどＣＩ値は小さくなり、低真空となるほどＣＩ値が高くなる。圧力センサ１００は、これらの相関を図１で示された記憶部６０に記憶させておくことで、精度よく圧力を計測することができる。
【００４５】
＜ＣＩ値計測回路５０＞
図８及び図９のグラフより圧電デバイス９０の体積の変化量と、ＣＩ値の変化量に相関関係があることがわかる。図１０にＣＩ値計測回路５０を示す。
【００４６】
ＣＩ値計測回路５０は短時間で簡易に正確なＣＩ値を計測することができる。図１０に示すＣＩ値計測回路５０は、簡易に正確なＣＩ値を計測することができる。
【００４７】
圧電デバイス９０の一端は発振増幅器５２の入力端が接続されている。この発振増幅器５２は入出力端に帰還抵抗５８を接続している。これにより適当な増幅率を得るようにしている。発振増幅器５２の出力端はピーク値検出器５３の入力端に接続されている。ピーク値検出器５３はこの発振増幅器５２の出力電圧Ｖｏｓｃを受けてピーク値を検出し、このピーク値の出力電圧Ｖｏｓｃ，ｐ−ｐを差動アンプ５４の非反転入力に与えるようにしている。そして差動アンプ５４の他方の入力には基準電圧Ｖｒｅｆが与えられている。
【００４８】
この基準電圧Ｖｒｅｆは圧電デバイス９０を共振状態におくための適正なドライブレベルおよび計測圧力に対する出力信号のダイナミックレンジ等を考慮して設定する。そして差動アンプ５４の出力はローパスフィルタ５５に接続される。ローパスフィルタ５５は差動アンプ５４の出力を直流化する。ローパスフィルタ５５はアナログスイッチ１６の一方の固定入力端へ接続される。このアナログスイッチ１６の他方の固定入力端は接地電位へ接続される。このため、差動アンプ５４の出力はアナログスイッチ１６の出力へつながり、コンデンサ１７を介して圧電デバイス９０の他方の端子に帰還するように構成されている。
【００４９】
したがって、発振増幅器５２の出力電圧Ｖｏｓｃをピーク値検出器５３へ与えて、そのＰ−Ｐ値を得て、この値を一定電圧となるように制御しているので、発振増幅器５２の出力電圧ＶｏｓｃのＰ−Ｐ値は一定の電圧となる。
ここでピーク値検出器５３の出力電圧Ｖｏｓｃ，ｐ−ｐは、発振増幅器の帰還抵抗５８をＲｆ，ローパスフィルタ５５の出力電圧をＶｃｉとすると次の式で与えられる。なお、ＣＩは圧電デバイス９０のクリスタルインピーダンス値（ＣＩ値）である。
Ｖｏｓｃ，ｐ−ｐ＝Ｖｃｉ・（４／π）・（Ｒｆ／ＣＩ）・・（１）
【００５０】
そしてピーク値検出のために半波ピーク電圧検出とした場合、次式が与えられる。
１／２・Ｖｏｓｃ，ｐ−ｐ＝Ｖｒｅｆ・・・（２）
この（１）、（２）式から次の（３）式が導かれる。
ＣＩ＝（２π・Ｖｃｉ・Ｒｆ）／Ｖｒｅｆ・・・・（３）
【００５１】
すなわち、ローパスフィルタ５５の出力電圧Ｖｃｉを計測することにより、圧電デバイス９０のＣＩ値を高精度で得ることができる。この計測されたＣＩ値と記憶部６０（図１参照）で記憶されたＣＩ値及び内部圧ＰＩの関係とに基づいて、外気圧ＰＯを求めることができる。
【００５２】
ＣＩ値計測回路５０は、発振増幅器５２で圧電デバイス９０を発振させた状態でＣＩ値が計測することができる。このため、圧力センサ１００は圧電デバイス９０の正確な発振周波数を確保するとともに外気圧ＰＯを求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明の音叉型圧電振動部２１を有する水晶フレームは、水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。また音叉型圧電振動部２１ではなくＡＴ振動子などの厚み滑り振動子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】圧力センサ１００の構成を示す図である。
【図２】圧電デバイス９０の構成を示す図である。
【図３】（ａ）はリッド１０を裏面から見た図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は別のリッド１０Ａを裏面から見た図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】水晶フレーム２０の構成を示す図である。
【図６】（ａ）は、ベース３０を表面側から見た図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】（ａ）は、平地における圧電デバイス９０の断面図である。  （ｂ）は、高地における圧電デバイス９０の断面図である。  （ｃ）は、水中における圧電デバイス９０の断面図である。
【図８】内部体積ＣＰと内部真空度Ｐとの関係を示したグラフである。
【図９】圧電デバイス９０のＣＩ値と、圧電デバイス９０の内部真空度Ｐとの計測結果を示したグラフである。
【図１０】ＣＩ値計測回路５０の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    …  リッド
１１    …  空間部、１２    …  枠部、１３    …  天板部
２０    …  水晶フレーム
２１    …  音叉型圧電振動部
２２    …  フレーム部
２３    …  基部、２４    …  振動腕
２５    …  支持腕、２６    …  接続部、２７    …  溝部
３０    …  ベース、３２    …  ベース凹部
３３    …  第１スルーホール、３４    …  第２スルーホール
４０    …  錘金属膜
４１    …  第１基部電極、４２    …  第２基部電極
４３    …  第１励振電極、４４    …  第２励振電極
４５    …  接続金属膜
４６    …  第１接続電極、４７    …  第２接続電極
４８    …  第１外部電極、４９    …  第２外部電極
５０    …  ＣＩ値計測回路
５２    …  発振増幅器、５３    …  ピーク値検出器
６０    …  記憶部
９０    …  圧電デバイス、１００  …  圧力センサ
ＣＰ    …  内部体積
ＰＩ    …  内部圧
ＰＯ    …  外気圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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