[发明专利]压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及使用了感压元件和膜片的压力传感器，特别涉及如下技 术：减少由于组合不同种类的材料而导致的压力传感器的压力测定值的 温度变化的误差、以及由于膜片的重力导致的挠曲而产生的压力测定值 的误差。

背景技术

以往，公知有水压计、气压计、压力差计等使用压电振动元件作为 感压元件的压力传感器。所述压电振动元件例如在板状的压电基板上形 成电极图案，在力的检测方向上设定检测轴，当在所述检测轴的方向施 加压力时，所述压电振子的谐振频率变化，根据所述谐振频率的变化来 检测压力。在专利文献1中公开了第1现有技术的压力传感器。图21示 出第1现有技术的压力传感器。第1现有技术的压力传感器201具有： 气密壳体202，其内部为真空或具有非活性氛围气；第1压力输入口203a 和第2压力输入口204a，其分别贯通形成在气密壳体202的对置的第1 和第2壁面203、204上；圆筒型的第1波纹管210，其具有一端开口固 定在第1壁面203上且与第1压力输入口203a连通的轴孔；圆筒型的第 2波纹管211，其具有一端开口固定在第2壁面204上且与第2压力输入 口204a连通的轴孔，并且与第1波纹管210呈串联状配置；振动元件粘 接底座215，其固定配置在第1和第2波纹管210、211的各另一端210a、 211a彼此之间；薄板状的压电振动元件220，其由振动元件粘接底座215 支承；压电加强板221，其配置在之间隔着第2波纹管211而与压电振子 220对置的位置上；以及振荡电路230，其与压电振动元件上的电极图案 导通。压电振动元件220的一端固定在第2壁面204上，另一端固定在 振动元件粘接底座215上。压电加强板221的两端部由第2壁面204和 振动元件粘接底座215固定。并且，振动元件粘接底座215和气密壳体 202的内壁利用加强板用弹簧固定，提高针对X轴方向的冲击的耐久性。

压电振动元件220例如具有在石英基板上形成电极的结构。振动元 件粘接底座215具有：在由两个波纹管210、211的另一端部210a、211a 夹持的状态下固定的基部215a；以及从基部215a的外周向第2壁面突出 的支承片215b，压电振动元件220和压电加强板221的另一端部都与支 承片215b连接。

各压力输入口203a、204a与各波纹管210、211内部的轴孔连通， 另一方面，各波纹管内的轴孔彼此由振动元件粘接底座215的基部215a 保持为非连通状态。因此，由于从两个压力输入口203a、204a输入的压 力P1、P2的压力差造成的波纹管的伸缩，振动元件粘接底座215的位置 在波纹管的轴方向上进退。一端固定在振动元件粘接底座215上且另一 端固定在第2壁面204上的压电振动元件220由于从振动元件粘接底座 215传递的压力，承受针对轴方向的机械应力而变形，固有的谐振频率变 动。即，在连接了以气密状态配置在气密壳体202的适当部位的振荡电 路230和构成压电振动元件220的压电基板上的激励电极的状态下，通 过对激励电极通电来激励压电基板，根据此时的输出频率计算压力P1或 P2。

根据第1现有技术的压力传感器201，在压力P1输入到第1压力输 入口203a时，与该压力对应的力施加给压电振动元件220和压电加强板 221。由于压电加强板221的存在，对压电振动元件220仅施加来自长边 方向(石英振动元件的情况下为图中的Y轴方向)的力，压电振动元件 本来的压力-频率特性示出二次曲线。因此，根据压力P1，压电振动元件 220的谐振频率直线变化，能够得到高精度的压力传感器201。

并且，在专利文献2中公开了第2现有技术的压力传感器300。图 22示出第2现有技术的压力传感器300。第2现有技术的压力传感器300 构成为，在设置有由金属薄膜构成的电极307和以覆盖电极307的方式 形成的电介体膜308的基体306上，在膜片309和电极307对置、且在 膜片309和电介体膜308之间具有间隙310的状态下，接合硅构造体305， 该硅构造体305设置有能够根据压力而变形的、具有导电性的膜片309。 根据该结构，通过检测由于膜片309承受压力而与电介体膜308接触的 接触面积的变化导致的静电容量的变化，由此，能够检测该压力。

【专利文献1】日本特开2007-57395号公报

【专利文献1】日本特开2002-214058号公报