(57)【要約】【課題】  Ｓ／Ｎ比が向上された振動式圧力センサを実現する。【解決手段】  測定圧が加えられる測定ダイアフラムと、この測定ダイアフラムに設けられ駆動振動梁部と検出振動梁部とこの駆動振動梁部と検出振動梁部とを連結する連結梁部とを有するＨ型の振動梁とを具備する振動式圧力センサにおいて、  前記駆動振動梁部と検出振動梁部に対して剛性が小さくされた連結梁部を具備したことを特徴とする振動式圧力センサである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定圧が加えられる測定ダイアフラムと、この測定ダイアフラムに設けられ連結梁部を介して接続された駆動振動梁部と検出振動梁部とを具備する振動式圧力センサにおいて、
前記駆動振動梁部と検出振動梁部に対して剛性が小さくされた連結梁部
を具備したことを特徴とする振動式圧力センサ。
【請求項２】
前記連結梁部は、前記駆動振動梁部と検出振動梁部の幅より小さな幅とされたこと
を特徴とする請求項１記載の振動式圧力センサ。
【請求項３】
前記連結梁部は、前記駆動振動梁部と検出振動梁部の厚さより薄くされたこと
を特徴とする請求項１記載の振動式圧力センサ。
【請求項４】
前記駆動振動梁部と検出振動梁部と連結梁部とを覆って設けられ前記駆動振動梁部と検出振動梁部の厚さより薄くされたシェル
を具備したことを特徴とする請求項1乃至請求項３の何れかに記載の振動式圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓ／Ｎ比が向上された振動式圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
振動式圧力センサに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【特許文献１】特開平４−１１６７４８号（第４−５頁、図４、図６、図７）
【０００３】
図４は、従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図で、例えば、実開平４−１１６７４８号、考案の名称「振動形圧カ測定装置」に示されている。
図５は図４の要部拡大説明図詳細図、図６は図５の要部拡大説明図、図７，図８，図９は図４の動作説明図である。
振動形センサを圧カ測定装置に使用した例である。
【０００４】
図において、１は半導体単結晶からなるセンサチツプである。
２は、センサチップ１に設けられた凹部３により形成され測定圧Ｐｍを受圧する測定ダイアフラムである。
【０００５】
４は測定ダイアフラム２に埋込み設けられた歪み検出センサで、振動子が使用されている。
５は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェルで、振動子４を測定ダイアフラム２に封止する。
【０００６】
６は、振動子４の周囲の、振動子４と、測定ダイアフラム２およびシェル５との間に設けられた真空室である。
【０００７】
振動子４は、図７、図８に示す如く、永久磁石７による磁場と、振動子４に接続された閉ループ自励発振回路とにより、振動子４の固有振動で発振するように構成されている。
永久磁石７は、ヨーク８，ヨークホルダ９，スペーサ１１を介して、振動子４に対向して配置されている。
なお、図８において、振動子４はＨ形状が採用されている。
ここで、図９において、４１は駆動振動梁部、４２は検出振動梁部、４３は連結梁部である。
【０００８】
２１は、底部２２側にヨークホルダ９がすきま嵌めされ、振動子４の方向に底部２２が、ヨークホルダ９をスペーサ１１に押圧し、開口部２３側に支持体１２がすきま嵌めされ、開口縁部２４において支持体１２に溶接２５固定される弾性を有する断面Ｕ字形状のキャツプ体である。
【０００９】
キャップ体２１は、ヨークホルダ９と支持体１２に対して熱膨脹係数が近い材料からなり、振動子４と磁石７との相対位置を精度よく設定する。
２６は底部２２の中央部に設けられた孔である。
【００１０】
以上の構成において、測定ダイアフラム２に測定圧力Ｐｍが加わると、振動子４の軸カが変化し、固有振動数が変化するため、発振周波数の変化により測定圧カＰｍの測定が出来る。
この場合、振動子４の励振側に駆動電流ｉ０を流してＨ型の振動子４を励振させる。そのとき、検出側に発生する誘導起電力ｅoutにより共振周波数を検出する。
駆動電流ｉ０の半分程度はシェル５に漏れ、また、一部は連結部より出力側に漏れる。
【００１１】
また、誘導起電力eoutは振動子４とシェル５の抵抗に分圧されて出力される。
Ｈ型の振動子４はどの部分も同じ厚さ、幅で形成されている。
１次モードと２次モードの固有振動数の差が大きく、ゲージファクタも異なる。
振動子４とシェル５とは、ほぼ同じ厚さで形成されている。
ここで、図９に示す如く、Ｒ１は振動子４の抵抗、Ｒ２はシェル５の抵抗である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような装置においては、
（１）振動子４は１次の固有振動数をセンサ信号として使用しているが、１次の固有振動数の整数倍が２次の振動モードと等しくなる点が存在し、この点で２次の振動モードが励起される場合がある。
これが誤差の要因となるため、この点を避けて設計しているが、センサとして使用可能な周波数範囲を狭めている。
【００１３】
（２）振動子４とシェル部５が電気的に絶縁されていないため、駆動電流ｉ０がシェル側にもれる。
（３）振動子の励振側と検出側が電気的に絶縁されていないため、駆動電流ｉ０が検出側にもれ、クロストークレベルを増大させる。
上記（１）はセンサとして使用出来る周波数範囲の制約条件となり、（２）、（３）により、センサのＳ／Ｎ比が悪化する。
【００１４】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、さらに、Ｓ／Ｎ比に優れ、センサ周波数の可動範囲が大きく（感度が大きい）、使用上の制限をなくした高感度かつダイナミックレンジの大きな振動式センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような課題を達成するために、本発明では、請求項１の振動式圧力センサにおいては、
測定圧が加えられる測定ダイアフラムと、この測定ダイアフラムに設けられ連結梁部を介して接続された駆動振動梁部と検出振動梁部とを具備する振動式圧力センサにおいて、
前記駆動振動梁部と検出振動梁部に対して剛性が小さくされた連結梁部を具備したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２においては、請求項１記載の振動式圧力センサにおいて、
前記連結梁部は、前記駆動振動梁部と検出振動梁部の幅より小さな幅とされたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３においては、請求項１記載の振動式圧力センサにおいて、
前記連結梁部は、前記駆動振動梁部と検出振動梁部の厚さより薄くされたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４においては、請求項1乃至請求項３の何れかに記載の振動式圧力センサにおいて、
前記駆動振動梁部と検出振動梁部と連結梁部とを覆って設けられ前記駆動振動梁部と検出振動梁部の厚さより薄くされたシェルを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、次のような効果がある。
Ｈ型振動子の連結部分を入出力端子の幅よりも十分に小さくすることにより、
（１）２次モード共振の影響を取り除き、周波数の可動範囲を広くすることが出来る。
すなわち、感度を上げることが出来る振動式圧力センサが得られる。
【００２０】
（２）連結部の抵抗を大きくすることが出来て入力側と出力側を分離出来る。
これにより、クロストークレベルが下がりＳ/Ｎ比が改善される振動式圧力センサが得られる。
【００２１】
（３）振動子に対してシェルを薄くすることにより、シェル部に漏れる電流を小さく出来て、またセンサの出力を大きくすることが出来る。
これにより、Ｓ/Ｎ比が改善される振動式圧力センサが得られる。
即ち、Ｈ型振動子の連結部幅を小さく、シェルを薄くするだけで、２次モード共振の影響がなく、クロストークレベルが小さく、出力が大きい振動子を形成することが出来る振動式圧力センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１のＡ―Ｂ断面図、図３は図１の動作説明図である。
図において、図４と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図４と相違部分のみ説明する。
図において、連結梁部３１は、駆動振動梁部４１と検出振動梁部４２に対して剛性が小さくされている。
【００２３】
例えば、連結梁部３１は、駆動振動梁部４１と検出振動梁部４２の幅より充分に小さな幅とされている。
また、連結梁部３１は、駆動振動梁部４１と検出振動梁部４２の厚さより薄くされている。
シェル３２は、駆動振動梁部４１と検出振動梁部４２の厚さより薄くされている。
【００２４】
以上の構成において、
（１）図１のｂの幅をａの幅より十分に小さくし、例えば、１／５以下程度、厚さを５μm以下として連結梁部３１の断面２次モーメントを下げれば、１次のモードと２次のモードの固有振動数を近づけ、ゲージファクタをほぼ同じにすることが出来る。
また連結梁部３１の厚さを他部分よりも薄くすれば、更に効果が大きい。
【００２５】
こうすることにより、２次モードの固有振動数が１次モードの固有振動数の整数倍になることを防ぐことが出来る。
従って、図３に示す如く、周波数の広い範囲をセンサとして使用することが出来るため、結果として感度を上げることが出来る振動式圧力センサが得られる。
【００２６】
図３において、２次モードの固有振動数(1a)が、張力の広い範囲にわたり１次モードの整数倍（1s, 2*1s, 3*1s）の固有振動数と一致しない。
図１における、ｂ＝１０μm、ｃ＝７００μm、で振動子４１，４２，３１の厚さが１μmの場合の実験例である。
【００２７】
（２）図１のｂの幅をａの幅より十分に小さくすることにより、入力と出力の連結部３１の抵抗を大きくすることが出来て、入力部から出力部に漏れる電流を小さくすることが出来る振動式圧力センサが得られる。
【００２８】
入力の端子間抵抗値に比べて連結部３１の抵抗を10倍以上にすることが可能であり、実用上はほぼ絶縁に近い効果が得られ、クロストークレベルが下がりＳ／Ｎ比が現在よりも良くなる振動式圧力センサが得られる。
連結梁部３１の厚さを、他部分よりも薄くすれば、更に効果が大きい振動式圧力センサが得られる。
（３）振動子４１，４２，３１と比較してシェル３２を薄くすることにより、シェル３２の抵抗値が大きくなり、シェル３２に漏れる電流が小さくなる。
また、シェル３２の抵抗を大きくすることにより出力も大きくなり、Ｓ／Ｎ比が現在よりも良くなる振動式圧力センサが得られる。
【００２９】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００３０】
この結果、
Ｈ型振動子の連結部分３１を入出力端子の幅よりも十分に小さくすることにより、
（１）２次モード共振の影響を取り除き、周波数の可動範囲を広くすることが出来る。
すなわち、感度を上げることが出来る振動式圧力センサが得られる。
【００３１】
（２）連結部３１の抵抗を大きくすることが出来て入力側と出力側を分離出来る。
これにより、クロストークレベルが下がりＳ/Ｎ比が改善される振動式圧力センサが得られる。
【００３２】
（３）振動子４１，４２，３１に対してシェル３２を薄くすることにより、シェル部３２に漏れる電流を小さく出来て、またセンサの出力を大きくすることが出来る。
これにより、Ｓ/Ｎ比が改善される振動式圧力センサが得られる。
【００３３】
即ち、Ｈ型振動子の連結部３１の幅を小さく、シェル３２を薄くするだけで、２次モード共振の影響がなく、クロストークレベルが小さく、出力が大きい振動子を形成することが出来る振動式圧力センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１のＡ―Ｂ断面図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】従来の振動式圧力センサの一例を示す要部構成説明図である。
【図５】図４の要部拡大説明図である。
【図６】図５の要部拡大説明図である。
【図７】図４の動作説明図である。
【図８】図４の動作説明図である。
【図９】図４の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      センサチップ
２      測定ダイアフラム
３      凹部
４      歪み検出センサ
４１    駆動振動梁部
４２    検出振動梁部
５      シェル
６      真空室
７      永久磁石
８      ヨーク
９      ヨークホルダ
１１    スペーサ
２１    キャツプ体
２２    底部
２３    開口部
２４    開口縁部
２５    溶接
２６    孔
３１    連結梁部
３２    シェル
ｅout    誘導起電力
ｉ０    駆動電流
Ｐｍ    測定圧
Ｒ１    振動子の抵抗
Ｒ２    シェルの抵抗
【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】
2005140735.tif 000009
【図８】
2005140735.tif 000010
【図９】
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