(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象圧力の時間変化を検知する圧力変化測定装置であって、
所定容積からなるキャビティと、前記測定対象圧力を伝達する圧力伝達媒体を前記キャビティ内外に流通させる連通孔と、を有し、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に関する出力信号を出力する差圧センサと、
前記測定対象圧力の時間変化を算出する演算処理部と、
を備え、
前記演算処理部は、
前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧を求める差圧算出部と、
前記キャビティの内部圧力の設定値と前記差圧算出部により算出された差圧とに基づいて、前記測定対象圧力を算出する測定対象圧力算出部と、
前記差圧算出部により算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量を算出する流量算出部と、
前記流量算出部により算出された前記流通量と前記キャビティの容積とに基づいて、所定時間後の前記キャビティの内部圧力を算出し、当該算出した内部圧力で前記測定対象圧力算出部にて用いる前記キャビティの内部圧力の前記設定値を更新する内圧更新部と、
を有することを特徴とする圧力変化測定装置。
【請求項２】
前記演算処理部は、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧の大きさに応じた前記圧力伝達媒体の流通量を予め記憶する流量データベース部を有し、
前記流量算出部は、前記流量データベース部より前記差圧算出部により算出された差圧に応じた前記圧力伝達媒体の流通量を抽出することを特徴とする請求項１に記載の圧力変化測定装置。
【請求項３】
前記流量データベース部は、予め、前記連通孔の両端での差圧と前記圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量との関係性を数値計算で求め、当該関係性と前記差圧算出部により算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を移動する圧力伝達媒体の所定時間当たりの前記流通量を算出することで生成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の圧力変化測定装置。
【請求項４】
前記測定対象圧力の実測値を取得する実測値取得部を備え、
前記流量算出部は、前記差圧センサの出力信号から、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの仮の流通量を用いて、前記測定対象圧力の仮定値を算出し、当該仮定値と前記実測値取得部より取得した測定対象圧力の実測値との誤差が所定値以下となるまで、前記仮の流通量を変化させ、
前記流量算出部は、前記誤差が所定値以下となった時点の前記仮の流通量を前記流通量として算出することを特徴とする請求項１に記載の圧力変化測定装置。
【請求項５】
前記差圧センサは、
前記連通孔を除く前記キャビティの開口面を塞ぐように設けられ、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に応じて撓み変形するカンチレバーと、
前記カンチレバーの撓み変形に応じた変位を測定する変位測定部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の圧力変化測定装置。
【請求項６】
前記差圧センサは、
前記連通孔が前記キャビティの開口部側と連接された通路形状からなり、
前記連通孔内に配置された熱源と、
前記熱源を挟んで等間隔に配置された一対の温度センサと、
前記一対の温度センサの出力信号に応じて、前記連通孔両端の差圧を測定する差圧測定部と、を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の圧力変化測定装置。
【請求項７】
所定容積からなるキャビティと、測定対象圧力を伝達する圧力伝達媒体を前記キャビティ内外に流通させる連通孔と、を有し、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に関する出力信号を出力する差圧センサを備えた圧力変化測定装置により測定対象圧力の時間変化を検知する圧力変化測定方法であって、
前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧を求める差圧算出ステップと、
前記キャビティの内部圧力の設定値と前記差圧算出ステップにより算出された差圧とに基づいて、前記測定対象圧力を算出する測定対象圧力算出ステップと、
前記差圧算出ステップにより算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量を算出する流量算出ステップと、
前記流量算出ステップにより算出された前記流通量と前記キャビティの容積とに基づいて、所定時間後の前記キャビティの内部圧力を算出し、当該算出した内部圧力で前記測定対象圧力算出ステップで用いる前記キャビティの内部圧力の設定値を更新する内圧更新ステップと、
を有することを特徴とする圧力変化測定方法。
【請求項８】
少なくとも前記測定対象圧力算出ステップと、前記流量算出ステップと、前記内圧更新ステップと、を繰返し実行する繰返し処理ステップと、を有することを特徴とする請求項７に記載の圧力変化測定方法。
【請求項９】
前記繰返し処理ステップは、前記所定時間を設定し当該設定した所定時間毎に実行することを特徴とする請求項８に記載の圧力変化測定方法。
【請求項１０】
前記差圧算出ステップは、前記所定時間毎の前記差圧センサの出力信号を受信し、受信した前記差圧センサの出力信号の各々を前記圧力変化測定装置に備わる記憶装置に格納し、格納した前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記所定時間毎の前記差圧を求めることを特徴とする請求項９に記載の圧力変化測定方法。
【請求項１１】
前記繰返し処理ステップに係る初回の前記測定対象圧力算出ステップにおいて、前記キャビティの内部圧力は、初期値が設定されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の圧力変化測定方法。
【請求項１２】
前記キャビティの内部圧力の初期値は、前記測定対象圧力の絶対圧力値であることを特徴とする請求項１１に記載の圧力変化測定方法。
【請求項１３】
前記キャビティの内部圧力の初期値は、前記測定対象圧力の絶対圧力値から前記差圧算出ステップにて求められる差圧の値を減算した値であることを特徴とする請求項１２に記載の圧力変化測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な圧力変化を検知する圧力変化測定装置及び圧力変化測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内室（圧力室）と、この内室（圧力室）の圧力と測定対象の圧力との差圧を検知する差圧計（ダイヤフラム等）と、測定対象の圧力伝達媒体が内室（圧力室）に対して流入出できる圧力通過孔とを有した構造からなり、微小な圧力変化を検知する圧力変化測定装置が知られている（例えば、特許文献１〜３等参照）。ここで、上記圧力通過孔は非常に小さい構造であり、内室（圧力室）への圧力伝達媒体の流動を制限する。また、内室（圧力室）内の圧力は圧力伝達媒体の流入出量によって変化するため、内室（圧力室）内の圧力は、測定対象の圧力の変化に対して遅れて追従する。このため、内室（圧力室）の圧力と測定対象の圧力との差圧を検知することで、測定対象の圧力変化だけを取り出して検知することができる。このような圧力変化測定装置は、測定対象の圧力（絶対圧）に対する圧力変化の比率によらず、微小な圧力変化を高感度に検出できるという特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４８−１２７７８号公報
【特許文献２】特開平２−５２２２９号公報
【特許文献３】特開平４−２０８８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧力変化測定装置では、微小な圧力変化を高感度に検出できる反面、圧力変化の時間経緯、つまり測定対象の圧力の時間変化を検知することが難しかった。【０００５】
すなわち、特許文献１に示されるように、従来の圧力変化測定装置では、測定対象の圧力が周期的に変化する場合、当該測定対象の圧力に対して、一定の時間遅れで内室（圧力室）の圧力が変化（追従）することとなる。このため、測定対象の圧力と内室（圧力室）の圧力との差圧は、測定対象の圧力に対して一定の時間差があるものの、測定対象の圧力変化と類似の変化を示す。このときの差圧が、装置の出力信号として得られるため、出力信号から測定対象の圧力の時間変化を検知することは容易である。【０００６】
一方で、測定対象の圧力が周期的に変化しない場合、例えば後述する図５（Ａ）に示されるように、ステップ状に測定対象の圧力（図中、Ｐｏｕｔ）が上昇した場合、内室（圧力室）の圧力（図中、Ｐｉｎ）は、測定対象の圧力に追従して徐々に上昇する。この時の測定対象の圧力と内室（圧力室）の圧力との差圧が、装置の出力信号として得られる（図５（Ｂ）参照）。このため、圧力変化測定装置の出力信号は、測定対象の圧力がステップ状に上昇した瞬間から上昇し始める（図中、図５における期間Ｂ参照）。そして、測定対象の圧力が上昇した後の期間では、内室（圧力室）の圧力が追従して上昇するため、出力信号が徐々に減少することとなる（図中、図５における期間Ｃ参照）。【０００７】
つまり、期間Ｂにおける出力信号上昇傾向は、実際の測定対象の圧力が上昇することを示しているが、期間Ｃにおける出力信号減少傾向は、実際の測定対象の圧力が時間変化していないにも関わらず、下降することを示唆してしまう。【０００８】
以上のとおり、従来の圧力変化測定装置の出力信号は、測定対象の圧力変化の時間勾配そのものを示していないため、出力信号に対して単純な積分処理等を行っても、測定対象となる圧力の時間変化を把握することができないという課題があった。【０００９】
そこで、本発明は、測定対象となる圧力の時間変化（圧力の時間経緯）を正確に検知することができる圧力変化測定装置及び圧力変化測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の圧力変化測定装置の第１の特徴は、測定対象圧力の時間変化を検知する圧力変化測定装置であって、所定容積からなるキャビティと、前記測定対象圧力を伝達する圧力伝達媒体を前記キャビティ内外に流通させる連通孔と、を有し、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に関する出力信号を出力する差圧センサと、前記測定対象圧力の時間変化を算出する演算処理部と、を備え、前記演算処理部は、前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧を求める差圧算出部と、前記キャビティの内部圧力の設定値と前記差圧算出部により算出された差圧とに基づいて、前記測定対象圧力を算出する測定対象圧力算出部と、前記差圧算出部により算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量を算出する流量算出部と、前記流量算出部により算出された前記流通量と前記キャビティの容積とに基づいて、所定時間後の前記キャビティの内部圧力を算出し、当該算出した内部圧力で前記測定対象圧力算出部にて用いる前記キャビティの内部圧力の前記設定値を更新する内圧更新部と、備えることを要旨とする。
かかる特徴によれば、微小な圧力変化を検出する差圧センサ及びキャビティの構成を用い、差圧センサの出力信号から圧力変化を換算して算出することが可能となる。そして、本発明に係る圧力変化測定装置によれば、キャビティ内外を流通する流通量とキャビティの容積とに基づいて、所定時間後の（測定対象圧力算出部が次に測定対象圧力を算出するタイミングにおける）キャビティの内部圧力を算出し、その内部圧力を測定対象圧力の算出へ用いるように構成されているので、実際の測定対象圧力の時間変化を正確に検知することが可能となる。
【００１１】
本発明の圧力変化測定装置の第２の特徴は、前記演算処理部は、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧の大きさに応じた前記圧力伝達媒体の流通量を予め記憶する流量データベース部を有し、前記流量算出部は、前記流量データベース部より前記差圧算出部により算出された差圧に応じた前記圧力伝達媒体の流通量を抽出することを要旨とする。
かかる特徴によれば、予め流量データベース部に差圧の大きさに応じた圧力伝達媒体の流通量が記憶されているため、差圧算出部により算出された差圧に応じた圧力伝達媒体の流通量を容易かつ迅速に特定することが可能となる。そして、本発明は、差圧に応じた圧力伝達媒体の流通量からキャビティの内部圧力の変化を算出できるため、算出されたキャビティの内部圧力と測定対象圧力の差圧を示す差圧センサの出力信号から圧力変化を換算することが可能となる。【００１２】
本発明の圧力変化測定装置の第３の特徴は、前記流量データベース部は、予め、前記連通孔の両端での差圧と前記圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量との関係性を数値計算で求め、当該関係性と前記差圧算出部により算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を移動する圧力伝達媒体の所定時間当たりの前記流通量を算出することで生成されたものであることを要旨とする。
かかる特徴によれば、差圧センサ周辺構造の設計時に、差圧に応じた圧力伝達媒体の流通量を数値計算から求めることができ、これを用いてキャビティの内部圧力の変化を算出できる。このため、キャビティの内部圧力と測定対象圧力の差圧を示す差圧センサの出力信号から圧力変化を換算して算出することが可能となる。
【００１３】
本発明の圧力変化測定装置の第４の特徴は、前記測定対象圧力の実測値を取得する実測値取得部を備え、前記流量算出部は、前記差圧センサの出力信号から、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの仮の流通量を用いて、前記測定対象圧力の仮定値を算出し、当該仮定値と前記実測値取得部より取得した測定対象圧力の実測値との誤差が所定値以下となるまで、前記仮の流通量を変化させ、前記流量算出部は、前記誤差が所定値以下となった時点の前記仮の流通量を前記流通量として算出することを要旨とする。
かかる特徴によれば、差圧に応じた圧力伝達媒体の流通量を予め詳細に測定してデータベース化することなく求めることができ、これを用いてキャビティの内部圧力の変化を算出できる。すなわち、本発明の圧力変化測定装置の設置環境に応じた圧力伝達媒体の流通量をその都度算出することになるため、設置環境に応じた流量データベースを用意しておくなどの手間が生じない。このため、キャビティの内部圧力と測定対象圧力の差圧を示す差圧センサの出力信号から圧力変化を換算することが可能となる。
【００１４】
本発明の圧力変化測定装置の第５の特徴は、前記差圧センサは、前記連通孔を除く前記キャビティの開口面を塞ぐように設けられ、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に応じて撓み変形するカンチレバーと、前記カンチレバーの撓み変形に応じた変位を測定する変位測定部と、を有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、差圧センサをカンチレバーで構成するため、メンブレン型の差圧センサに比べて、差圧によりカンチレバーに生じる応力を大きくすることができる。このため、微小な差圧でも大きな応力が得られるため、微小な差圧を検知することができ、測定対象圧力の微小な圧力変化を換算することが可能となる。【００１５】
本発明の圧力変化測定装置の第６の特徴は、前記差圧センサは、前記連通孔が前記キャビティの開口部側と連接された通路形状からなり、前記連通孔内に配置された熱源と、前記熱源を挟んで等間隔に配置された一対の温度センサと、前記一対の温度センサの出力信号に応じて、前記連通孔両端の差圧を測定する差圧測定部と、を有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、通路形状内の圧力伝達媒体の移動を検知することで、通路形状両端に加わる差圧を検知できる。このため、メンブレン型の差圧センサに比べて微小な差圧を検知することができ、測定対象圧力の微小な圧力変化を換算して算出することが可能となる。【００１６】
本発明の圧力変化測定方法の第７の特徴は、所定容積からなるキャビティと、測定対象圧力を伝達する圧力伝達媒体を前記キャビティ内外に流通させる連通孔と、を有し、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧に関する出力信号を出力する差圧センサを備えた圧力変化測定装置により測定対象圧力の時間変化を検知する圧力変化測定方法であって、前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記キャビティの内部圧力と前記測定対象圧力との差圧を求める差圧算出ステップと、前記キャビティの内部圧力の設定値と前記差圧算出ステップにより算出された差圧とに基づいて、前記測定対象圧力を算出する測定対象圧力算出ステップと、前記差圧算出ステップにより算出された差圧に基づいて、前記キャビティ内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間当たりの流通量を算出する流量算出ステップと、前記流量算出ステップにより算出された前記流通量と前記キャビティの容積とに基づいて、所定時間後の前記キャビティの内部圧力を算出し、当該算出した内部圧力で前記測定対象圧力算出ステップで用いる前記キャビティの内部圧力の設定値を更新する内圧更新ステップと、を有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、差圧センサの出力信号とキャビティの容積のみに基づいて、測定対象圧力の圧力変化を換算して算出することが可能となる。そして、本発明に係る圧力変化測定方法によれば、キャビティ内外を流通する流通量とキャビティの容積とに基づいて、所定時間後の（測定対象圧力算出ステップにて次に測定対象圧力を算出するタイミングにおける）キャビティの内部圧力を算出し、その内部圧力を測定対象圧力の算出へ用いるように構成されているので、実際の測定対象圧力の時間変化を正確に検知することが可能となる。
【００１７】
本発明の圧力変化測定方法の第８の特徴は、少なくとも前記測定対象圧力算出ステップと、前記流量算出ステップと、前記内圧更新ステップと、を繰返し実行する繰返し処理ステップと、を有することを要旨とする。
かかる特徴によれば、繰り返し処理ステップごとに内部圧力が更新された状態で測定対象圧力を算出できる。すなわち、本発明によれば、時間変化に対してその都度正確な測定対象圧力を換算して算出することが可能となる。
【００１８】
本発明の圧力変化測定方法の第９の特徴は、前記繰返し処理ステップは、前記所定時間を設定し当該設定した所定時間毎に実行することを要旨とする。
かかる特徴によれば、繰り返し処理ステップを行う時間間隔を設定（可変に）でき、算出する測定対象圧力の圧力変化の時間精度を任意に設定することが可能となる。【００１９】
本発明の圧力変化測定方法の第１０の特徴は、前記差圧算出ステップは、前記所定時間毎の前記差圧センサの出力信号を受信し、受信した前記差圧センサの出力信号の各々を前記圧力変化測定装置に備わる記憶装置に格納し、格納した前記差圧センサの出力信号に基づいて、前記所定時間毎の前記差圧を求めることを要旨とする。
かかる特徴によれば、記憶装置に所定時間毎の差圧センサの出力信号が蓄積されるので、差圧算出ステップ、外圧算出ステップ、流量算出ステップ、内圧更新ステップ等からなる一連の演算処理を、差圧センサの出力信号を受信する都度行う必要がなくなる。このため、演算処理部を間欠動作させることができ、消費電力を小さくすることが可能となる。【００２０】
本発明の圧力変化測定方法の第１１の特徴は、前記繰返し処理ステップに係る初回の前記測定対象圧力算出ステップにおいて、前記キャビティの内部圧力は、初期値が設定されることを要旨とする。
かかる特徴によれば、設定されたキャビティの内部圧力の初期値から、差圧センサの出力信号から得られる測定対象圧力の初期値を算出できる。そして、各ステップの演算処理を行うことにより、測定対象圧力の初期値からの圧力変化を換算することが可能となる。
【００２１】
本発明の圧力変化測定方法の第１２の特徴は、前記キャビティの内部圧力の初期値は、前記測定対象圧力の絶対圧力値であることを要旨とする。
かかる特徴によれば、キャビティの内部圧力の初期値を前記測定対象圧力の絶対圧力値とすることで、差圧センサの出力信号から得られる測定対象圧力の初期値が実測値と大きく異なることを防止できる。このため、その後の圧力変化を精度よく換算することが可能となる。【００２２】
本発明の圧力変化測定方法の第１３の特徴は、前記キャビティの内部圧力の初期値は、前記測定対象圧力の絶対圧力値から前記差圧算出ステップにて求められる差圧の値を減算した値であることを要旨とする。
かかる特徴によれば、前記測定対象圧力の絶対圧力値から差圧の値を減算してキャビティの内部圧力の初期値とするため、キャビティの内部圧力の初期値はほぼ実測値と同等の精度で設定できる。このため、その後の圧力変化を精度よく換算することが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、微小な圧力変化を検知する装置を用いて、測定対象となる圧力の時間変化（圧力の時間経緯）を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置の構成図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する検出回路の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置の機能の流れを示す説明図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する検出回路の出力を示す説明図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する演算処理部の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバー及び検出回路の差圧と電気抵抗値の関係を示す説明図である。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバー及び検出回路の特性を計測する構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーについて、差圧と流量との関係を示す説明図である。
【図１１】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーの特性を計測する構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置に必要な係数を求める手法で用いた絶対圧センサの出力信号を示す説明図である。
【図１３】本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置に必要な係数を求める手法で用いた変位測定部の出力信号を示す説明図である。
【図１４】上記図１３の出力信号を仮の数値で換算した結果を示す説明図である。
【図１５】上記図１３の出力信号を決定した数値で換算した結果を示す説明図である。
【図１６】本発明の第二の実施形態に係る圧力変化測定装置を示す構成図である。
【図１７】本発明の第二の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する演算処理部の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１８】本発明の第三の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する演算処理部の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１９】本発明の第三の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーの特性を計測する構成を示す説明図である。
【図２０】本発明の第三の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーについて、カンチレバーの変形量と電気抵抗値変化率との関係を示す説明図である。
【図２１】本発明の第三の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーの特性を計測する構成を示す説明図である。
【図２２】本発明の第三の実施形態に係る圧力変化測定装置を構成する差圧計測用カンチレバーについて、カンチレバーの動特性を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る圧力変化測定装置の実施形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施形態）
（全体構成）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧力変化測定装置１の構成を示す。図２は、図１中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２６】
第一の実施形態の圧力変化測定装置１は、図１及び図２に示すように、表裏の圧力差に応じて変形する差圧計測用カンチレバー４と、一端が差圧計測用カンチレバー４と対向するように配設された蓋部１２と、差圧計測用カンチレバー４の変位を測定するための変位測定部５と、差圧計測用カンチレバー４及び蓋部１２の一面に配設されたキャビティ筐体３と、変位測定部５の出力信号から圧力の時間変化を算出する演算処理部３０と、を有する。
【００２７】
キャビティ筐体３は、内部に空隙部分であるキャビティ１０の形成された箱状の部材である。キャビティ筐体３は、例えば、キャビティ１０を構成するセラミック材よりなる第１の部分３１と、第１の部分３１上に配置され、かつ後述のシリコン支持層２ａ、及びシリコン酸化膜等の酸化層２ｂよりなる第２の部分３２と、を有する。
【００２８】
差圧計測用カンチレバー４は、例えば、シリコン支持層２ａ、シリコン酸化膜等の酸化層２ｂ、及びシリコン活性層２ｃを熱的に張り合わせたＳＯＩ基板２を加工することで形成される。具体的には、差圧計測用カンチレバー４は、ＳＯＩ基板２を構成するシリコン活性層２ｃよりなり、平板状のシリコン活性層２ｃから平面視コ字状に形成されたギャップ１３を切り出した形状からなる。
【００２９】
これにより、差圧計測用カンチレバー４は、基端部４ａを固定端とし、蓋部１２と対向する側の端部である先端部４ｂを自由端とした片持ち梁構造となる。
また、差圧計測用カンチレバー４は、キャビティ筐体３に形成されたキャビティ１０の上面を囲うよう配置される。つまり、差圧計測用カンチレバー４は、キャビティ１０の開口を略閉塞している。
【００３０】
差圧計測用カンチレバー４は、基端部４ａを介してキャビティ筐体３に第２の部分３２上に対して一体的に固定されることで、片持ち支持される。これにより、差圧計測用カンチレバー４は、基端部４ａを中心としてキャビティ１０の内部と外部との圧力差（差圧）に応じた撓み変形が可能となる。
【００３１】
差圧計測用カンチレバー４の基端部４ａには、差圧計測用カンチレバー４が撓み変形しやすいように、平面視コ字状の貫通孔１５が形成される。ただし、この貫通孔１５の形状は、差圧計測用カンチレバー４の撓み変形を容易にする形状ならば、上記コ字状に限定されるものではない。
【００３２】
蓋部１２は、キャビティ１０の上方に位置し、ギャップ１３を介して、差圧計測用カンチレバー４の周囲に配置される。当該蓋部１２は、シリコン活性層２ｃで構成される。
変位測定部５は、加わる応力に応じて電気抵抗値が変化するピエゾ抵抗２０と、この電気抵抗値変化を取り出す検出回路２２から構成されている。
【００３３】
ピエゾ抵抗２０は、図１に示すように、差圧計測用カンチレバー４の短手方向において、貫通孔１５を挟んだ両側に対となって配置される。これら一対のピエゾ抵抗２０は、導電性材料からなる配線部２１を介して相互に電気的に接続される。
【００３４】
この配線部２１及びピエゾ抵抗２０を含む全体的な形状は、例えば図１に示すように平面視Ｕ字状とすることができるが、別の配置形状としても勿論よい。
検出回路２２は、ピエゾ抵抗２０各々と接続され、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値変化に基づいた信号を出力する回路である。
【００３５】
上記検出回路２２は、例えば、図３に示すように、ブリッジ回路及び増幅回路２２ａで構成される。すなわち、検出回路２２は、ピエゾ抵抗２０と、固定抵抗Ｒｏ、可変抵抗Ｒｏ’を用いて、ブリッジ回路を構成することで、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化を電圧変化として取り出すことができる。そして、検出回路２２は、この電圧変化を増幅回路２２ａで増幅して出力する。
【００３６】
なお、上記ピエゾ抵抗２０は、例えば、イオン注入法や拡散法等の各種方法により、リン等のドープ剤（不純物）をシリコン活性層２ｃにドーピングすることで形成される。また、ドープ剤は、シリコン活性層２ｃ表面近傍のみに添加される。このため、ピエゾ抵抗の電気抵抗値の変化は、カンチレバーに加わる応力の圧縮／伸長の方向に対して、正負逆となる。
【００３７】
また、一対のピエゾ抵抗２０間は、配線部２１のみで電気的に導通するように構成されている。このため、差圧計測用カンチレバー４のうち配線部２１近傍におけるシリコン活性層２ｃは、図示は省略するが、配線部２１以外でピエゾ抵抗２０双方が導通しないようにエッチングされている。なお、上記配線部２１近傍におけるシリコン活性層２ｃは、部分的に不純物ドープされることで、エッチングを省略した構成としてもよい。
【００３８】
演算処理部３０は、検出回路２２と接続され、検出回路２２の出力信号から所定の演算を行い、圧力の時間変化を算出する処理を行う集積回路（図示省略）と、集積回路で利用するプログラムや値を記憶する記憶装置（図示省略）とで構成される。
【００３９】
（圧力変化測定装置の制御処理）
次に図４のフローチャートを用いて、圧力変化測定装置１の外部の圧力（外圧）が変化した際の、当該圧力変化測定装置１による外圧の時間変化算出までの制御処理の流れについて説明する。
【００４０】
まず、圧力変化測定装置１の外部の圧力、具体的には、差圧計測用カンチレバー４のキャビティ筐体３への配設面と対向する面（すなわち、図２における上面）側の圧力（以下、外圧Ｐｏｕｔ）が変化する（ステップＳ１）。
【００４１】
すると、キャビティ１０内部の内圧（以下、内圧Ｐｉｎ）は、ステップＳ１における外圧Ｐｏｕｔの変化に追従するように変化する（ステップＳ２）。ここで、ギャップ１３はキャビティ１０内外を連通する連通孔として機能するため、差圧計測用カンチレバー４の表裏に加わる差圧に応じて、高圧側から低圧側へと圧力伝達媒体が移動する。ただし、圧力伝達媒体の移動が微小なギャップ１３によって規制されるため、内圧Ｐｉｎは、外圧Ｐｏｕｔの変化に応じて急激に変化することはなく、外圧Ｐｏｕｔの変化に対して遅れて追従することとなる。
【００４２】
そして、差圧計測用カンチレバー４の表裏面には、上述の外圧Ｐｏｕｔの変化に対する内圧Ｐｉｎの遅れによって、圧力差（以下、差圧ΔＰ＝Ｐｏｕｔ−Ｐｉｎ）が発生する（ステップＳ３）。その結果、差圧計測用カンチレバー４は、差圧ΔＰに応じて撓み変形することとなる（ステップＳ４）。
【００４３】
その時、差圧計測用カンチレバー４の基端部に設けられたピエゾ抵抗２０に応力が加わり（ステップＳ５）、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値が変化する（ステップＳ６）。ここで、検出回路２２は、ピエゾ抵抗２０へ電流を流すことで、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化量を取り出す（ステップＳ７）。そして、演算処理部３０は、検出回路２２よりピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化量に応じた信号が入力されると、当該入力された信号に基づいて、Ｐｏｕｔの変化量を算出する（ステップＳ８）。
【００４４】
（外圧変化時の差圧計測用カンチレバーの動作と検出回路の出力特性）
次いで、外圧Ｐｏｕｔが変化した場合の差圧計測用カンチレバー４の動作と、その時の検出回路２２の出力特性について、図５及び図６を用いて説明する。
【００４５】
ここで、図５は、図１に示す検出回路２２の出力特性の一例を模式的に示す図であり、図５（Ａ）は外圧Ｐｏｕｔ及び内圧Ｐｉｎの経時変化を、図５（Ｂ）は検出回路２２の出力信号の経時変化をそれぞれ表す。また、図６は、図１及び図２に示す差圧計測用カンチレバー４の動作の一例を模式的に示す断面図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は外圧Ｐｏｕｔが内圧Ｐｉｎより高い状態、（Ｃ）はキャビティ内外の圧力が同じに戻った状態の差圧計測用カンチレバー４の断面図をそれぞれ表す。なお、図６において、検出回路２２の図示を省略する。
【００４６】
始めに、図５（Ａ）における期間Ａのように、外圧Ｐｏｕｔと内圧Ｐｉｎとが等しく、差圧ΔＰがゼロである場合には、図６（Ａ）に示すように、差圧計測用カンチレバー４は撓み変形しない。
【００４７】
ここで、図５（Ａ）における時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、例えば、外圧Ｐｏｕｔがステップ状に上昇すると、内圧Ｐｉｎは急激に変化できず、差圧ΔＰが生じるため、図６（Ｂ）に示すように、差圧計測用カンチレバー４はキャビティ１０内部に向けて撓み変形する。すると、当該差圧計測用カンチレバー４の撓み変形に応じてピエゾ抵抗２０に応力が加わり、電気抵抗値が変化するので、図５（Ｂ）に示すように、検出回路２２の出力信号が増大する。
【００４８】
また、外圧Ｐｏｕｔの上昇以降（時刻ｔ１以降）において、ギャップ１３を介してキャビティ１０の外部から内部へと圧力伝達媒体が徐々に流動する。このため、図５（Ａ）に示すように、内圧Ｐｉｎは時間の経過とともに、外圧Ｐｏｕｔに遅れながら、かつ外圧Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。
その結果、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、差圧計測用カンチレバー４の撓みが徐々に小さくなり、図５（Ｂ）に示すように上記出力信号が徐々に低下する。
【００４９】
そして、図５（Ａ）に示す時刻ｔ２以降の期間Ｄのように、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔと同じになると、図６（Ｃ）に示すように、差圧計測用カンチレバー４の撓み変形が解消されて図６（Ａ）に示す初期状態に復帰する。さらに、図５（Ｂ）に示すように、検出回路２２の出力信号もゼロに回帰する。
このように、差圧計測用カンチレバー４の変位に基づいた検出回路２２の出力信号の変動をモニタすることで、差圧ΔＰひいては外圧Ｐｏｕｔの変化を検知することができる。
【００５０】
特に、ＳＯＩ基板２のシリコン活性層２ｃを利用して半導体プロセス技術により差圧計測用カンチレバー４を形成できるので、従来の圧電素子に比べて薄型化（例えば数十から数百ｎｍ厚）しやすい。したがって、微小な圧力変動の検出を精度よく行うことができる。
【００５１】
（外圧の時間変化の算出フロー）
次に、演算処理部３０による外圧Ｐｏｕｔの時間変化の算出フローについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５２】
演算処理部３０の演算処理は、上記した圧力変化測定装置の制御処理のうち、外圧Ｐｏｕｔの変化から検出回路２２の出力信号までをおおよそ逆順に演算して行うものである。つまり、演算処理部３０は、図４中のステップＳ１〜ステップＳ８をおおよそ逆順に演算処理していくことになる。
【００５３】
まず、演算処理部３０は、ステップＳ７で述べた検出回路２２から出力信号が検出されると（ステップＳ７０１）、当該検出回路２２の出力信号の値を一定時間Δｔ毎にＮ個、を記憶装置（図示省略）に格納する（ステップＳ７０２）。
【００５４】
次いで、演算処理部３０は、上記出力信号に対して、検出回路２２を構成する増幅回路２２ａの増幅率（ゲイン値）で除算することで、図３で示したブリッジ回路から出力される一定時間Δｔ毎の電圧値Ｎ個を算出する（ステップＳ７０３）。次いで、演算処理部３０は、ステップＳ７０３の除算結果（ブリッジ回路からの電圧値）と、ブリッジ回路を構成する抵抗素子の抵抗値Ｒｏと、ブリッジ回路に供給される電圧とから、一定時間Δｔ毎のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ＋ΔＲをＮ個、算出する（ステップＳ７０４）。なお、電気抵抗値Ｒは、差圧ΔＰがゼロの場合のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値、電気抵抗値ΔＲは加わる差圧ΔＰによって変化した、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値の変化量を示す。
【００５５】
次いで、演算処理部３０（差圧算出部）は、ステップＳ７０４のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ＋ΔＲから、差圧計測用カンチレバーに加わる差圧ΔＰ、Ｎ個（ΔＰ（１〜Ｎ））を差圧データベースから求める（ステップＳ７０５；差圧算出ステップ）。この差圧データベースは図８に示す差圧ΔＰと抵抗変化率ΔＲ／Ｒとの関係性を、差圧ΔＰの値ごとに格納したものである。
【００５６】
ここで、上記差圧データベースは、図９に示す構成で差圧計測用カンチレバー４と検出回路２２とを用いて差圧ΔＰを計測することで構築されたものである。つまり、ポンプ５０から供給される圧力伝達媒体を差圧計測用カンチレバー４に導き、差圧計測用カンチレバー４の表裏に差圧ΔＰを発生させる。そして、その時の正確な差圧ΔＰをメンブレン型の微差圧計５１で計測し、同時に、差圧計測用カンチレバー４に設けられたピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ+ΔＲを求める。そして、その差圧ΔＰとピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ+ΔＲとの関係性より、差圧ΔＰごとの抵抗変化率ΔＲ／Ｒを記憶した差圧データベースを構築する。そのため、演算処理部３０は、この差圧データベースと、差圧ΔＰがゼロの場合のピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒと、ステップＳ７０４で算出したピエゾ抵抗２０の電気抵抗値Ｒ＋ΔＲとにより、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧ΔＰを求めることができる。
【００５７】
次いで、演算処理部３０（測定対象圧力算出部）は、内圧Ｐｉｎ（ｉ）のうち（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎ：２以上の自然数）、最も時刻の早い１個目の内圧Ｐｉｎ（１）に初期値を設定する（ステップＳ７０６）。本実施形態にかかる内圧Ｐｉｎ（１）は、空気中で用いることを前提として、大気圧とする。次いで、演算処理部３０は、Ｐｉｎ（ｉ）と差圧ΔＰ（ｉ）とを加算して、外圧Ｐｏｕｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ７０７；測定対象圧力算出ステップ）。
【００５８】
次いで、演算処理部３０（流量算出部）は、差圧ΔＰ（ｉ）を用いて、キャビティ１０に流入する圧力伝達媒体の流量Ｑ（ｉ）を流量データベースから読みだす（ステップＳ７０８；流量算出ステップ）。ここで流量データベース（流量データベース部）は、図１０に示す差圧ΔＰと流量Ｑとの関係性を、差圧ΔＰの値ごとに格納したものである。ここで、流量データベースは、差圧計測用カンチレバー４を用い、図１１に示す構成で差圧と流量をあらかじめ計測して構築される。具体的には、ポンプ５０から供給される圧力伝達媒体を差圧計測用カンチレバー４に導き、差圧計測用カンチレバー４の表裏に差圧を発生させる。その時の正確な差圧ΔＰは微差圧計５１で計測し、同時に、ポンプ５０と差圧計測用カンチレバー４との間に設けられた流量計５２（マスフローメーター等）で流量Ｑを測定する。これにより、差圧ΔＰと差圧計測用カンチレバー４の表裏を流動する圧力伝達媒体の流量Ｑとの関係を得ることができる。つまり、演算処理部３０は、上記関係性から構築される流量データベースに基づいて、差圧ΔＰよりキャビティに流れ込む流量Ｑを特定できる。
【００５９】
なお、差圧ΔＰと流量Ｑとの関係性は、上述の差圧と流量との実測に依るものだけでなく、数値計算によっても求めることが可能である。例えば、差圧計測用カンチレバー４の寸法や材料特性、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧ΔＰ、圧力伝達媒体の特性等に基づいて、有限要素法等を利用した計算を行うことで上記関係性を特定できる。つまり、差圧計測用カンチレバー４に所定の差圧ΔＰが加わった場合、差圧計測用カンチレバー４が変形し、ギャップ１３が拡張する。そして、このギャップ１３を単位時間当たりに通過する圧力伝達媒体の量（流量）を、上記有限要素法等を用いた流体−構造連成解析によって計算する。そして、複数の差圧ΔＰごとに上記計算を繰り返し行うことで、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧ΔＰと流量Ｑとの関係性を特定できるので流量データベースを構築することができる。
【００６０】
次に、演算処理部３０は、流量Ｑ（ｉ）とキャビティの容積Ｖから、Δｔ時間後の内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）を算出する（ステップＳ７０９）。ここで、一定時間Δｔは非常に小さく、また、Δｔ毎の外圧Ｐｏｕｔの変化量が非常に小さいと仮定し、熱移動や圧力損失を無視できるほど小さいとする。このため、圧力伝達媒体がキャビティ１０に流入した分だけ内圧Ｐｉｎが上昇する。したがって、流量Ｑ（ｉ）、容積Ｖ、内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）内圧Ｐｉｎ（ｉ）の関係は以下の式（１）であらわすことができる。
【００６１】
Ｐｉｎ（ｉ）×Ｖ＝Ｐｉｎ（ｉ＋１）×（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）・・・（１）
このため、演算処理部３０は、Δｔ時間後のＰｉｎ（ｉ＋１）を、次の式（２）で得ることができる。
【００６２】
Ｐｉｎ（ｉ＋１）＝Ｖ／（Ｖ＋Ｑ（ｉ）×Δｔ）×Ｐｉｎ（ｉ）・・・（２）
次いで、演算処理部３０は、ステップＳ７０９にて得られたＰｉｎ（ｉ＋１）と、当初算出したＰｏｕｔ（ｉ）とを演算処理部３０を構成する記憶装置に格納する（ステップＳ７１０）。
【００６３】
次いで、演算処理部３０は、ｉにｉ＋１を代入し（ステップＳ７１１）、ｉがＮを上回ったか否かを判断して（ステップＳ７１２）、ｉがＮ以下と判断した場合（ステップＳ７１２；Ｎ）、ステップＳ７０７〜Ｓ７１０の処理を繰り返す（繰返し処理ステップ）。この際、演算処理部３０（内圧更新部）は、ステップＳ７０７にて使用する内圧Ｐｉｎを、ステップＳ７０９にて算出したＰｉｎ（ｉ＋１）に更新する（内圧更新ステップ）。
【００６４】
そして、演算処理部３０は、ｉがＮを上回ったと判断した場合（ステップＳ７１２；Ｙ）、本処理を終了する。これにより、演算処理部３０は、Δｔ時間毎にＮ個の外圧Ｐｏｕｔが記憶装置内部に蓄積することができる。この情報は、Ｎ×Δｔ期間中に、外圧Ｐｏｕｔがどのように変化したかを示している。
【００６５】
なお、上記Δｔ（所定時間）は、圧力変化測定装置１に備わる図示しないユーザインターフェース部を介してユーザが適宜設定できるように構成してもよい。
上記により、演算処理部３０は、検出回路２２の出力信号から容易に得られなかった外圧Ｐｏｕｔの時間経緯、つまり外圧Ｐｏｕｔの変化量を計測することができる。
【００６６】
「変形例１」
（データベースを使用しない算出例）
第１の実施形態に係る演算処理部３０は、図７の外圧Ｐｏｕｔの変化量の算出フローを実行するに際して、ステップＳ７０５では差圧データベースを、ステップＳ７０８では流量データベースを、それぞれ用いた。
【００６７】
この際、本変形例のように、演算処理部３０は、上記流量データベースと、差圧データベースをあらかじめ準備せずとも、外圧Ｐｏｕｔの変化量を計算できる。以下では、当該手法について述べる。
【００６８】
まず、圧力変化測定装置１と別途用意した絶対圧センサ（実測値取得部）とを上下動する装置（上下動装置）に設置する。この上下動装置は、できるだけ高低差が大きく、一定速度で上下動する時間（上下動周期）の長い装置が好ましい。ここでは、上下動装置としてエレベーターを利用し、１階から６階までを往復させるものとする。このときの絶対圧センサの出力を図１２に、差圧計測用カンチレバー４の変位測定部５の出力信号を図１３に示す。
【００６９】
ここで、演算処理部３０は、図１２の絶対圧センサの気圧変化勾配と、差圧計測用カンチレバー４の変位測定部５の出力信号とから、気圧上昇時と気圧下降時の仮の感度を算出しておく。絶対圧センサでは、気圧上昇時と下降時はどちらも、２０．６Ｐａ／ｓｅｃであり、仮の感度は、気圧上昇時で−３．４ｍＶ／Ｐａ／ｓｅｃ、気圧下降時で−４．９ｍＶ／Ｐａ／ｓｅｃである。
また、演算処理部３０は、差圧によってキャビティ内に流入する空気流量を仮定する。ここでは、９．５×１０-12ｍ3／Ｐａ・ｓｅｃと仮定した。
【００７０】
そして、演算処理部３０は、この仮の空気流量（仮の流通量）と、仮の感度に基づいて、変位測定部５の出力信号を気圧変化量へと換算する。このとき、図７の処理の流れで用いたデータベースの代わりに、仮の空気流量と仮の感度を用いる。その換算結果を図１４示す。ここで、図１４において、実線は上記仮の空気流量と仮の感度に基づく大気圧（測定対象圧力の仮定値）の算出結果であり、破線は絶対圧センサによる大気圧の実測値である。
【００７１】
図１４から把握されるように、両者の傾向は似ているものの、気圧が変化するときに時間差があり、仮の空気流量と仮の感度が実際と一致していないとわかる。ここで、気圧上昇時と気圧下降時の感度の比率を固定したまま、空気流量と感度の数値を変動させ、絶対圧センサの出力に類似する数値を求める。空気流量を２．７５×１０-11ｍ3／Ｐａ・ｓｅｃ、センサ感度を気圧上昇時−１０ｍＶ／Ｐａ／ｓｅｃ、気圧下降時−１４．４ｍＶ／Ｐａ／ｓｅｃで気圧変化量を換算した結果を図１５に示す。ここで、図１５において、実線は上記仮の空気流量と仮の感度に基づく大気圧の算出結果であり、破線は絶対圧センサによる大気圧の実測値である。この場合、図１５から把握されるように、図１４に比べて両者の気圧変化時の時間差が相当少なくなる。
【００７２】
以上より、演算処理部３０は、気圧変化の場合に時間差が少なく、気圧変化量も絶対圧センサと比較して非常に小さいことから、上記のセンサ感度と空気流量を用いて、データベースを用いずとも気圧変化量を換算することができる。また、演算処理部３０は、非常に大きな気圧変化を作り出して換算することから、小さな気圧変化の場合の誤差を小さくすることができる。これは、気圧変化の変化幅に比例して誤差が小さくなるためである。上記のように、煩雑なデータベースを測定することなく、演算処理部３０に必要な係数を求めることができ、気圧変化量の換算を行うことができる。
【００７３】
（第二の実施形態）
第二の実施形態に係る圧力変化測定装置１の構成を図１６に示す。なお、本実施形態に係る圧力変化測定装置１のうち、第一の実施形態に係る圧力変化測定装置１と同様の構成については、同じ名称および符号を用い、その説明を省略する。
【００７４】
ここで、第二の実施形態に係る圧力変化測定装置１が、第一の実施形態に係る圧力変化測定装置と異なる点は、差圧計測用カンチレバー４を用いず、図１６に示す熱式差圧計４０を用いて構成される点である。
【００７５】
図１６に示す圧力変化測定装置１は、熱式差圧計４０と、熱式差圧計４０の一端に設けられたキャビティ筐体３と、熱式差圧計４０の検出回路２２に接続された演算処理部３０と、で構成される。
【００７６】
熱式差圧計４０は、一般的に微細な流路４３内に設けられた一対の温度センサ４１と、各温度センサ４１から等距離な位置に設置されたヒーター４２（熱源）と、から構成され、連通孔がキャビティ筐体３の開口部側と連接された通路形状からなる。熱式差圧計４０では、ヒーター４２が発熱していると、流路４３内部の圧力伝達媒体が過熱される。そして、熱式差圧計４０では、圧力伝達媒体が停止していると、ヒーター４２を中心に熱が広がり、流路４３内において左右対称の温度分布が得られる。この場合、各々の温度センサ４１からは同じ出力値が得られる。
【００７７】
ここで、圧力伝達媒体は、流路４３両端に差圧が発生すると、高い圧力側の流路４３端から低い圧力側の流路４３端へと流動する。この時の流路４３内部の温度分布は、下流側に押し流されるため、上流側の温度が低く、下流側の温度が高くなる。
【００７８】
このため、下流側の温度センサ４１の出力値が大きくなる。そのため、熱式差圧計４０では、この時の上流側と下流側の温度センサ４１の出力値の差から圧力伝達媒体の流速が得られるので、この流速から流路４３両端の差圧を検知することができる。
【００７９】
そのため、熱式差圧計４０を備える圧力変化測定装置１は、演算処理部３０が熱式差圧計４０の検出回路２２からの出力信号と、熱式差圧計４０の基本特性である流量データベースと差圧データベースとを用いて外圧Ｐｏｕｔの変化量を計測することができる。
【００８０】
このような熱式差圧計４０はカンチレバー式差圧計と比較して、流路両端に加わる差圧と圧力伝達媒体の流量との関係が比例する範囲が広いため、圧力変化量への換算を比較的容易に行なうことができる。
【００８１】
（外圧の変化量の算出フロー）
次に、第二の実施形態に係る圧力変化測定装置１の演算処理部３０の実現する外圧の変化量の算出フローについて、図１７を用いて説明する。ここでは、検出回路からの出力信号とほぼ同時に演算処理を行うことで、リアルタイムに近い時間差で外圧Ｐｏｕｔを求めることができる。
【００８２】
まず、演算処理部３０は、検出回路２２の出力信号の値を取得する（ステップＳ８０１）。
次いで、演算処理部３０は、ステップＳ８０１で取得した検出回路２２の出力信号値を、検出回路２２を構成する増幅回路２２ａの増幅率（ゲイン値）で除算することで、ブリッジ回路から出力される電圧値を算出する。次いで、演算処理部３０は、ブリッジ回路を構成する抵抗素子の抵抗値と、ブリッジ回路に供給される電圧とから、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値を算出する（ステップＳ８０２）。
【００８３】
次いで、演算処理部３０は、ピエゾ抵抗２０の電気抵抗値に基づいて、差圧計測用カンチレバーに加わる差圧ΔＰ（１）を差圧データベースから呼び出す（ステップＳ８０３）。
【００８４】
そして、演算処理部３０は、内圧Ｐｉｎ（ｉ）のうち（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎ：２以上の自然数）、最も時刻の早い１個目の内圧Ｐｉｎ（１）に初期値を設定する（ステップＳ８０４）。ここでは、空気中で用いることを前提として、大気圧とする。
次いで、演算処理部３０は、Ｐｉｎ（ｉ）に差圧ΔＰ（ｉ）を加算して、外圧Ｐｏｕｔ（ｉ）を算出する（ステップＳ８０５）。
【００８５】
次いで、演算処理部３０は、ステップＳ８０５にて算出した差圧ΔＰ（ｉ）を基づいて、キャビティ１０に流入する圧力伝達媒体（ここでは空気）の流量Ｑ（ｉ）を流量データベースから読みだす（ステップＳ８０６）。
次に、演算処理部３０は、流量Ｑ（ｉ）とキャビティの容積Ｖから、Δｔ時間後の内圧Ｐｉｎ（ｉ＋１）を、上述の式（２）に基づいて算出する（ステップＳ８０７）。
【００８６】
次いで、演算処理部３０は、ステップＳ８０７にて得られたＰｉｎ（ｉ＋１）と、ステップＳ８０５にて算出したＰｏｕｔ（ｉ）とを記憶装置に格納する（ステップＳ８０８）。
【００８７】
次いで、演算処理部３０は、ｉにｉ＋１を代入し（ステップＳ８０９）、Δｔ時間待機した後、検出回路２２の出力信号を取得し、ゲイン値で除算し、ピエゾ抵抗の電気抵抗値を算出する（ステップＳ８１０）。  次いで、演算処理部３０は、Ｓ８１０にて算出した電気抵抗値に基づいて、差圧計測用カンチレバーに加わる差圧ΔＰ（ｉ）を差圧データベースから呼び出す（ステップＳ８１１）。
【００８８】
次いで、演算処理部３０は、ｉがＮを上回ったか否かを判断して（ステップＳ８１２）、ｉがＮ以下と判断した場合（ステップＳ８１２；Ｎ）、つまり、測定期間Δｔ×Ｎの間、ステップＳ８０５〜Ｓ８１１の処理を繰り返し実行する（ステップＳ８１２）。そして、演算処理部３０は、ｉがＮを上回ったと判断した場合（ステップＳ８１２；Ｙ）、本処理を終了する。したがって、演算処理部３０は、Δｔ時間毎にＮ個の外圧Ｐｏｕｔを記憶装置の内部に蓄積することができる。この情報は、Ｎ×Δｔ期間中に、外圧Ｐｏｕｔがどのように変化したかを示している。
上記により、演算処理部３０は、検出回路２２の出力信号から容易に得られなかった外圧Ｐｏｕｔの時間経緯、つまり外圧Ｐｏｕｔの変化量を計測することができる。
【００８９】
（第三の実施形態）
第三の実施形態に係る圧力変化測定装置１について述べる。なお、前述の第一及び第二の実施形態に係る圧力変化測定装置１と同様の構成については、同じ名称および符号を用い、その説明を省略する。
【００９０】
ここで、第三の実施形態に係る圧力変化測定装置１は、第一の実施形態に係る圧力変化測定装置１と同じ構成からなる。ただし、本実施形態に係る圧力変化測定装置１は、差圧計測用カンチレバー４の動特性、特にダンピングについて考慮した演算処理部３０の処理を行う点で第一の実施形態に係る圧力変化測定装置１と異なる。すなわち、第一の実施形態では、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧に比例し、かつ時間遅れなく差圧計測用カンチレバー４が変形する場合について述べたが、本実施形態に係る演算処理部３０は、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧の変化が非常に早く、差圧計測用カンチレバー４の変形が差圧に対して時間遅れが生じる場合に有効な処理となる。
【００９１】
（外圧の変化量の算出フロー）
第三の実施形態に係る圧力変化測定装置１の演算処理部３０が実現する外圧の変化量の算出フローについて、図１８のフローチャートを用いて説明する。
【００９２】
まず、検出回路２２の出力信号を記憶装置に格納し、電気抵抗値を算出するまでの処理は、第一の実施形態に係る演算処理部３０の処理と同様である（ステップＳ７０１〜Ｓ７０４）。
【００９３】
ここで、演算処理部３０は、ステップＳ７０４にて得られた電気抵抗値N個から、差圧計測用カンチレバー４先端の変位N個を算出する（Ｓ９０１）。すなわち、演算処理部３０は、当該取得した電気抵抗値からピエゾ抵抗２０の応力を算出することで、差圧計測用カンチレバー４先端の変位を算出することができる。ここで、演算処理部３０は、図１９に示すように、光学式変位計５３（例えばレーザー変位計等）を用いて、差圧計測用カンチレバー４先端の変位量と電気抵抗値との関係を測定し、図２０に示すような抵抗変化率ΔＲ／Ｒごとのカンチレバー変形量を予め記憶したデータベースを作成しておいてもよい。
【００９４】
次に、演算処理部３０は、ステップＳ９０１にて算出した差圧計測用カンチレバー４先端の変位量と、差圧計測用カンチレバー４の動特性と、からカンチレバーに実際に加わる差圧ΔＰを求める（Ｓ９０２）。ここでは、図２１に示すように、予め、差圧計測用カンチレバーを加振し、レーザードップラー振動計５４等を利用して、共振周波数近傍での周波数とカンチレバー４先端での変位量とを計測しておく。図２２に示す測定結果を用いて、差圧計測用カンチレバー４を一自由度の質量バネダンパにモデル化することができる。このモデルに対して、外力を加えた場合の変位を得る伝達関数を求めることができる。この伝達関数の逆関数を計算し、変位から外力を得る数式を得ることで、差圧計測用カンチレバー４先端の変位から加わる差圧ΔＰを求めることができる。
次に、内圧Ｐｉｎ（１）に初期値を設定する（Ｓ７０６）。ここでは、大気圧−ΔＰ（１）を設定する。以下の処理は、第一の実施形態と同様の処理を行う。
【００９５】
これにより、差圧計測用カンチレバー４に加わる差圧ΔＰの変化が非常に早い場合でも、差圧計測用カンチレバー４の変形が差圧ΔＰに対して生じる時間遅れを補正することができ、検出回路２２の出力信号から、より正確な外圧の変化量を検出することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  圧力変化測定装置
２  ＳＯＩ基板
３  キャビティ筐体
４  差圧計測用カンチレバー（カンチレバー）
５  変位測定部
１０  キャビティ
１２  蓋部
１３  ギャップ
１５  貫通孔
２０  ピエゾ抵抗
２２  検出回路
３０  演算処理部（差圧算出部、測定対象圧力算出部、流量算出部、内圧更新部）
４０  熱式差圧計
４１  温度センサ
４２  ヒーター
４３  流路
５０  ポンプ
５１  微差圧計
５２  流量計（マスフローメーター）
５３  光学式変位計（レーザー変位計）
５４  レーザードップラー振動計
【要約】
圧力変化測定装置１に備わる演算処理部３０は、差圧計測用カンチレバー４の出力信号に基づいて、キャビティ１０の内部圧力と測定対象圧力との差圧を求める差圧算出部と、設定されたキャビティ１０の内部圧力と差圧算出部により算出された差圧とに基づいて、測定対象圧力を算出する測定対象圧力算出部と、差圧算出部により算出された差圧に基づいて、キャビティ１０内外を流通する圧力伝達媒体の所定時間単位の流通量を算出する流量算出部と、流量算出部により算出された流通量とキャビティ１０の容積とに基づいて、所定時間後のキャビティ１０の内部圧力を算出し、当該算出した内部圧力で測定対象圧力算出部にて用いるキャビティ１０の内部圧力の設定値を更新する内圧更新部と、を有する。【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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