[发明专利]压力传感器及受压单元

说明书

技术领域

本发明特别涉及将压电元件用作压力检测元件的压力传感器及受压单元。

背景技术

作为由膜片(diaphragm)和双音叉振动片构成的压力传感器，公开有专利文献1和2，其中，膜片作为具有接受被测定压力而弯曲的挠性部的受压单元，双音叉振动片作为支撑固定在该膜片的支撑部上的感压元件。

对于专利文献1公开的压力传感器而言，当受到压力的膜片发生了弯曲时，由该弯曲引起的力经由上述支撑部而传递到双音叉振子，使上述双音叉振子也发生弯曲，由此在振子的振动臂(梁)方向上产生弹力作用。通过由该弹力作用产生的内部应力，使双音叉振子的谐振频率发生变化。可以通过将该谐振频率的变化转换成压力变化来检测压力变动。

上述感压元件具有感压部和连接在感压部两端的一对基部，将力的检测方向设定为检测轴，感压元件的上述一对基部的排列方向与上述检测轴成平行关系。对于双音叉型压电振子而言，梁(beam)的延伸方向与检测轴成平行关系。

但是存在这样的问题：当膜片的弯曲增大时，弯曲成圆弧状的膜片的中央部接触到双音叉振动片，导致双方发生损伤等。

因此，在专利文献2中，为了解决该问题，如图9所示在膜片1的中央区域设置厚壁部2，从而即使在膜片1的弯曲变大时，膜片1的弯曲也不会导致膜片1的中央区域变形成圆弧状。由此，能够防止膜片1的中央部3接触到双音叉振动片4。

【专利文献1】日本特开2004-132913号公报

【专利文献2】日本特开2007-327992号公报

这里，如专利文献1所述，在膜片的厚度均匀的情况下，当双音叉振动片的振动经由支撑部向膜片传递时，膜片自身开始振动，膜片的固有频率耦合到双音叉振子的谐振频率中。此时存在如下问题：当膜片的固有振动的谐振频率接近双音叉振子的谐振频率时，膜片的谐振频率在双音叉振子的谐振频率附近作为复谐振、乱真而出现，导致从与双音叉振子电连接的振荡电路振荡产生的频率发生变动。

此外，双音叉振子的振动状态可以由CI值来表示。图10(1)是表示CI值与压力之间的关系的曲线图。(2)是示意性地表示膜片的平面状振动状态的图。如(1)所示，当压力(kPa)发生变化时，存在在特定压力下CI(k-ohm)发生变化的位置(点A等)。在CI值发生变化的位置(CI值异常点，即发生了Dip的位置)，膜片的振动十分剧烈。

接下来，(2)表示发生了Dip的压力30(kPa)的点A和未发生Dip的压力100(kPa)的点B处的矩形的膜片的振动状态。对于存在Dip的点A情况，观测到膜片中央部的振动较大，与此相对，对于不存在Dip的点B的情况，与点A相比观测到膜片中央部的振动较小。

根据以上检验结果可推断出，在压力测定环境下，在压力发生变动的过程中，如图11(1)所示，在未发生Dip的压力下，不会由于压力变化而导致双音叉振动片的谐振频率发生移动。但是，如(2)所示，在发生了Dip的压力下，由于双音叉振动片的谐振频率接近膜片的频率而导致频率发生偏移和变动。

因此，像用手指触压振动的弦乐器的弦时抑制了振动那样，可以期待专利文献2所公开的如下效果，即：为了防止上述挠性部发生弯曲时上述中央部的变形，在上述中央部设置厚壁部，由此来抑制膜片的谐振。

这里，在为了抑制膜片振动而在膜片上配置厚壁部时，本发明人对膜片的挠性部的灵敏度与厚壁部的配置场所之间的相关关系进行了仿真，结果认识到，对于专利文献2所示的在膜片中央部配置厚壁部的结构而言，存在挠性部的弯曲灵敏度损失变大的问题。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决上述现有技术的问题，提供一种能够在不使挠性部的弯曲灵敏度劣化的情况下抑制膜片的振动的压力传感器及受压单元。

本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，可以作为以下方式或应用例来实现。

[应用例1]一种压力传感器，该感压传感器具有：感压元件，其具有感压部和与该感压部的两端连接的一对基部；以及受压单元，其在一个主面上具有受压面，并在该受压面背侧的另一个主面上设置有一对支撑部，所述一对支撑部覆盖上述感压元件的一个主面侧，并且分别支撑上述感压元件的上述一对基部，该压力传感器的特征在于，上述受压单元在相对于第1假想线和第2假想线中的至少任意一个假想线呈线对称的位置上具有厚壁部，其中，所述第1假想线通过所述另一个主面的中心并朝上述一对支撑部的排列方向延伸，所述第2假想线通过上述中心并朝与上述第1假想线垂直的方向延伸。