雙重物理量傳感器的製作方法

2023-10-04 03:53:19 7

專利名稱：雙重物理量傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及雙重物理量傳感器。
背景技術：
在下述專利文獻1中，公開了以兩個壓力傳感器分別檢測被測定對象的壓力的雙重壓力傳感器。該專利文獻1的雙重壓力傳感器，例如能夠安裝在下述專利文獻2所記載的流量控制閥的閥主體，作為壓差傳感器使用。在該情況下，雙重壓力傳感器分別檢測出閥體上遊側的流體壓力和閥體下遊側的流體壓力，並輸出至控制流量控制閥的流量測定裝置。流量測定裝置基於上遊側的流體壓力與下遊側的流體壓力的壓差，計算出在流量控制閥的流路內流動的流體的流量。但是，作為壓力傳感器，存在具有輸出值根據使用時的溫度而變動的溫度特性的壓力傳感器。為了使用具有這樣的溫度特性的壓力傳感器來高精度地計算流體的流量， 需要正確地對壓力傳感器的輸出值進行溫度修正，從輸出值中除去由溫度變化引起的變動量。因此，在專利文獻1中，在兩個壓力傳感器中分別搭載溫度傳感器，使用該溫度傳感器的檢出溫度修正各壓力傳感器的檢測值。專利文獻1 日本特開2009-31003號公報專利文獻2 日本特開2009-115302號公報對於上述專利文獻1的雙重壓力傳感器而言，針對一個雙重壓力傳感器需要設置兩個溫度傳感器，因此，難以應對減少部件個數和成本削減的要求。

發明內容
於是，本發明的一個目的在於提供一種能夠減少部件個數和成本的雙重物理量傳感器。本發明的雙重物理量傳感器包括第一物理量檢測元件，其檢測第一被測定對象的物理量；第二物理量檢測元件，其檢測第二被測定對象的物理量；溫度檢測元件，其檢測第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件的溫度；第一修正部，進行從第一物理量檢測元件的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為第一被測定對象的測定信號輸出；以及第二修正部，進行從第二物理量檢測元件的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為第二被測定對象的測定信號輸出，其中，溫度檢測元件與第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件以相互接觸的狀態被一體化。根據該結構，能夠將一個溫度檢測元件與第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件以相互接觸的狀態一體化，因此能夠以一個溫度檢測元件檢測第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件的溫度。在上述雙重物理量傳感器中，也可以還具有發熱器，使第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件的溫度相同。
由此，即使在被測定對象或雙重物理量傳感器的周邊溫度變化的情況下，也能夠利用發熱器的發熱，使第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件的溫度上升至能夠排除因溫度變化帶來的影響的水平，因此能夠提高物理量的檢測精度。在上述雙重物理量傳感器中，也可以還具有發熱控制部，其控制發熱器的發熱量， 使得溫度檢測元件的檢出溫度成為預先決定的規定溫度。由此，例如能夠抑制發熱器的發熱量，使得不會上升至損傷第一物理量檢測元件和第二物理量檢測元件的溫度。根據本發明，能夠提供可減少部件個數和成本的雙重物理量傳感器。


圖1是實施方式的雙重壓力傳感器的單側截面圖；圖2是圖1所示的II-II線向視方向截面圖；圖3是實施方式的雙重壓力傳感器的功能結構圖；圖4是第一變形例的雙重壓力傳感器的功能結構圖；圖5是第二變形例的雙重壓力傳感器的功能結構圖；以及圖6是第三變形例的雙重壓力傳感器的功能結構圖。附圖標記說明1......雙重壓力傳感器；2......氣密容器；3AJB......壓力傳感器；
3h......導入孔；4......溫度傳感器；5......加熱器；6......基板；7......控制電路；
21......容器主體；21h......插通孔；22......蓋體；71......加熱器部；72A......第
一壓力檢測部；72B......第二壓力檢測部；73......溫度檢測部；74A......第一修
正部；74B......第二修正部；75......加熱器控制部；100......流量測定裝置；Al、
Bl......選擇器部；A2、B2......A/D變換部；A3、B3......修正運算部；A4、B4......修正
式存儲部。
具體實施例方式對本發明的實施方式進行說明。在以下的附圖的記載中，對相同或類似的部分標註相同或類似的符號。但是，附圖是示意性表示。由此，具體尺寸等應該與以下的說明相比照而進行判斷。此外，在附圖相互之間，也包括相互的尺寸關係、比率不同的部分。在本實施方式中，作為雙重物理量傳感器，例如說明具有兩個壓力傳感器的雙重壓力傳感器。另外，物理量並不限定於壓力，也能夠同樣地應用於其它物理量。圖1是實施方式的雙重壓力傳感器1的單側截面圖，圖2是圖1所示的II-II線向視方向截面圖。雙重壓力傳感器1構成為，包括氣密容器2、兩個壓力傳感器3A、3B、溫度傳感器4、加熱器5、基板6和控制電路7。氣密容器2具有由合成樹脂等形成的容器主體21和蓋體22。在以下的記載中，令氣密容器2中蓋體22所在的一側為上方，令容器主體21所在的一側為下方。容器主體21 是上方開口的有底箱型的容器。在容器主體21的底板分別形成有與兩個壓力傳感器3A JB 對應的插通孔21h。蓋體22隔著密封部件(未圖示)螺紋固定於容器主體21的上表面，從而氣密地密封容器主體21的開口部。
在容器主體21的內部，兩個壓力傳感器3A JB相互緊貼地並排設置，在這些壓力傳感器3A、3B的上表面設置有溫度傳感器4。壓力傳感器3AJB和溫度傳感器4以相互接觸的狀態被一體化。這樣，通過使兩個壓力傳感器3A、;3B彼此相互緊貼，能夠使壓力傳感器 3A、3B間的溫度差難以產生。壓力傳感器3AJB分別檢測出從各個導入孔池取入的被測定對象的壓力。作為被測定對象，例如有水或氣體等的流體。作為壓力傳感器3A、3B，例如有半導體壓力傳感器， 其具有形成有隔膜(厚度薄的感壓部)的半導體基板(矽)；以及在該半導體基板通過雜質或離子的注入技術而形成的擴散型應變片。擴散型應變片利用壓電電阻效應檢測由隔膜的被測定壓力引起的變形，並變換為電信號。壓力傳感器3A JB具有輸出的增益、補償根據使用溫度而變化的溫度特性。溫度傳感器4檢測出壓力傳感器3A、3B的溫度。加熱器5將壓力傳感器3A、!3B的周圍均勻地加熱至預先確定的規定溫度。規定溫度優選設定為比被測定對象能夠採取的溫度範圍的上限稍高的溫度。例如，在被測定對象能夠採取的溫度範圍為7°C 65°C的情況下，設定為比作為其上限的65°C稍高的70°C 75°C。從而，即使在由於外部氣溫的變化等， 被測定對象、雙重壓力傳感器的周邊溫度發生變化的情況下，也能夠利用加熱器5的發熱， 使壓力傳感器3A、3B的溫度上升至能夠排除溫度變化的影響的水平，因此能夠抑制在壓力傳感器3A、3B間產生溫度差的問題。由此，能夠提高壓力值的檢測精度。控制電路7設置在基板6上，控制雙重壓力傳感器1的各部的動作。控制電路7 實現以下記載的雙重壓力傳感器1的各功能。參照圖3說明實施方式的雙重壓力傳感器1 的功能結構。如圖3所示，雙重壓力傳感器1具有加熱器部71、第一壓力檢測部72A、第二壓力檢測部72B、溫度檢測部73、第一修正部74A、第二修正部74B。另外，圖3表示了在雙重壓力傳感器1的前級，設置有測定流體的流量的流量測定裝置100的情況的結構例。加熱器部71驅動加熱器5，將壓力傳感器3AJB加熱至預先決定的規定溫度。第一壓力檢測部72A從壓力傳感器3A取得檢出信號，將取得的檢出信號輸出至第一修正部74A。第二壓力檢測部72B從壓力傳感器:3B取得檢出信號，將取得的檢出信號輸出至第二修正部74B。溫度檢測部73從溫度傳感器4取得檢出溫度，將取得的檢出溫度輸出至第一修正部74A和第二修正部74B。第一修正部74A基於從溫度檢測部73取得的檢出溫度，修正從第一壓力檢測部 72A取得的檢出信號，將修正後的信號作為第一測定信號輸出至流量測定裝置100。第二修正部74B基於從溫度檢測部73取得的檢出溫度，修正從第二壓力檢測部72B取得的檢出信號，將修正後的信號作為第二測定信號輸出至流量測定裝置100。第一修正部74A和第二修正部74B分別具有選擇器部Al、Bi、A/D變換部A2、B2、 修正運算部A3、B3和修正式存儲部A4、B4。選擇器部Al、Bl例如是多路轉換器，分別從第一壓力檢測部72A或第二壓力檢測部72B和溫度檢測部73接收信號，選擇任意一個信號並輸出至A/D變換部A2、B2。A/D變換部A2、B2將從選擇器部A1、B1接收到的模擬信號變換為數位訊號並輸出至修正運算部A3、B3。修正運算部A3、B3對與從A/D變換部A2、B2接收到的數位訊號對應的壓力值，使用存儲在修正式存儲部A4、B4的修正式進行修正處理，將與修正處理後的壓力值對應的信號作為測定信號輸出至流量測定裝置100。作為修正式，例如能夠使用以溫度為變量的一次式或二次式等。修正式例如是，預先進行實驗等，對每個溫度求取由距離基準溫度的溫度變化引起的壓力值的變動，準備能夠將該變動量從檢出信號中除去的式子。艮口， 修正處理是進行從第一壓力檢測部72A或第二壓力檢測部72B的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正的處理。流量測定裝置100通過求取從第一修正部74A輸出的第一測定信號和從第二修正部74B輸出的第二測定信號的差值，計算出壓力傳感器3A、3B間的壓差。例如以將雙重壓力傳感器1安裝於流量控制閥的閥主體的情況為例，則該壓差能夠以下述方式使用。另外， 在該情況下，將壓力傳感器3A和壓力傳感器:3B配置為能夠分別測定閥體的上遊側的流體壓力和下遊側的流體壓力。流過流量控制閥的流路內的流體的流量Q，能夠使用閥體的上遊側流量和下遊側流量之間的流體的壓力差ΔΡ和由閥體的開度決定的流量係數(Cv值)，以下述式(1)計算得出。其中，下述式(1)的A是常數。
_0] Q = A*Cv* τ Δ P……(1)S卩，通過將由流量測定裝置100計算出的壓差代入上述式(1)的ΔΡ，能夠計算出流體的流量Q，能夠根據該流量Q控制閥體的開度。在將雙重壓力傳感器1安裝於流量控制閥的情況下，雙重壓力傳感器1和流量測定裝置100例如以下述方式動作。首先，當上遊側的被測定壓力通過閥體施加於壓力傳感器3Α的隔膜，下遊側的被測定壓力通過閥體施加於壓力傳感器3Β的隔膜時，各壓力傳感器3Α JB的隔膜根據被施加的壓力而變形，由於該變形，擴散型應變片的輸出電壓變化。接著，第一壓力檢測部72Α和第二壓力檢測部72Β基於輸出電壓的變化測定各自的壓力，將測定結果作為檢出信號輸出至第一修正部74Α或第二修正部74Β。在該情況下， 氣密容器2內的壓力作為基準壓力施加於隔膜，因此各壓力傳感器3Α、3Β的輸出電壓成為與各自的被測定壓力相當的絕對壓力的輸出電壓。接著，第一修正部74Α和第二修正部74Β使用從溫度檢測部73取得的檢出溫度， 分別執行與檢出信號對應的壓力值的修正處理，將其執行結果作為測定信號分別輸出至流量測定裝置100。接著，流量測定裝置100使用與從雙重壓力傳感器1接收到的各測定信號對應的壓力值來計算出壓差Δ P，將計算出的壓差Δ P代入上述式(1)並進行運算，從而計算出流過流量控制閥的流體的流量Q。如上所述，根據本實施方式的雙重壓力傳感器，能夠將溫度傳感器4與壓力傳感器3Α JB以相互接觸的狀態一體化，因此能夠由一個溫度傳感器4檢測出壓力傳感器3Α、3Β 的溫度。[變形例]利用上述實施方式說明了本發明，但構成該公開的一部分的記載和附圖並不限定本發明。本領域的技術人員能夠根據該公開明確各種代替的實施方式和運用技術等。
例如，在上述實施方式中設置有加熱器5，但也可以省略加熱器5。在圖4中表示該第一變形例的雙重壓力傳感器1的功能結構。如圖4所示，第一變形例的雙重壓力傳感器1在不包含圖3所示的實施方式的加熱器部71這一點上與上述實施方式的雙重壓力傳感器1不同。此外，在上述實施方式中不控制加熱器5的發熱量，但也可以使用溫度檢測部73 的檢出溫度對加熱器5的發熱量進行反饋控制，使得壓力傳感器3A、3B的溫度維持為預先設定的規定溫度。在圖5中表示該第二變形例的雙重壓力傳感器1的功能結構。如圖5所示，第二變形例的雙重壓力傳感器1在除了圖3所示的實施方式的各部分之外還包括加熱器控制部75這一點上與上述實施方式的雙重壓力傳感器1不同。加熱器控制部75控制加熱器5的發熱量，使得溫度檢測部73的檢出溫度成為預先設定的規定溫度。由此，例如能夠抑制加熱器5的發熱量，使得不會上升至損傷壓力傳感器3A、3B的溫度。在上述第二變形例中若對加熱器5的發熱量進行反饋控制，則壓力傳感器3A、;3B 的溫度維持為規定溫度，結果，修正壓力傳感器3A、3B的壓力值時使用的修正式的變量也維持為規定溫度。由此，在該情況下，也可以使用將變量固定為規定溫度的修正式來修正壓力值。在圖6中表示該第三變形例的雙重壓力傳感器1的功能結構。如圖6所示，第三變形例的雙重壓力傳感器1在除了圖3所示的實施方式的各部分之外還包括加熱器控制部75， 不將溫度檢測部73的檢出溫度輸入到第一修正部74A和第二修正部74B這一點上與上述實施方式的雙重壓力傳感器1不同。加熱器控制部75與上述第二變形例同樣，控制加熱器 5的發熱量，使得溫度檢測部73的檢出溫度成為預先設定的規定溫度。此外，在存儲於修正式存儲部A4、B4的修正式的變量中預先設定規定溫度。由此，能夠簡化修正式，因此能夠減少修正式的存儲區域。
權利要求
1.一種雙重物理量傳感器，其特徵在於，包括第一物理量檢測元件，其檢測第一被測定對象的物理量； 第二物理量檢測元件，其檢測第二被測定對象的物理量；溫度檢測元件，其檢測所述第一物理量檢測元件和所述第二物理量檢測元件的溫度； 第一修正部，其進行從所述第一物理量檢測元件的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為所述第一被測定對象的測定信號輸出；以及第二修正部，其進行從所述第二物理量檢測元件的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為所述第二被測定對象的測定信號輸出，其中，所述溫度檢測元件與所述第一物理量檢測元件和所述第二物理量檢測元件以相互接觸的狀態被一體化。
2.如權利要求1所述的雙重物理量傳感器，其特徵在於，還具有發熱器，其使所述第一物理量檢測元件和所述第二物理量檢測元件的溫度相同。
3.如權利要求1或2所述的雙重物理量傳感器，其特徵在於，還具有發熱控制部，其控制所述發熱器的發熱量，使得所述溫度檢測元件的檢出溫度成為預先決定的規定溫度。
4.如權利要求1 3中任一項所述的雙重物理量傳感器，其特徵在於，所述第一修正部和所述第二修正部使用所述溫度檢測元件的檢出溫度來進行所述修正。
5.如權利要求3所述的雙重物理量傳感器，其特徵在於，所述第一修正部和所述第二修正部使用所述規定溫度來進行所述修正。
全文摘要
本發明提供一種能夠減少部件個數和成本的雙重物理量傳感器。其包括壓力傳感器(3A)，其檢測第一被測定對象的壓力；壓力傳感器(3B)，其檢測第二被測定對象的壓力；溫度傳感器(4)，其檢測壓力傳感器(3A)和壓力傳感器(3B)的溫度；第一修正部，其進行從壓力傳感器(3A)的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為第一被測定對象的測定信號輸出；以及第二修正部，其進行從壓力傳感器(3B)的檢出信號中除去因溫度變化引起的變動量的修正，並將該修正後的信號作為第二被測定對象的測定信號輸出。溫度傳感器(4)與壓力傳感器(3A)和壓力傳感器(3B)為相互接觸的一體化狀態。
文檔編號G01L15/00GK102288357SQ20111016574
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月14日 優先權日2010年6月17日
發明者葛西彰男 申請人:株式會社山武