[发明专利]压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，其具备压敏元件以及隔板，并根据基于隔板的位移的、压敏元件的频率变化而对压力进行检测。

背景技术

目前，作为水压计、气压计、差压计等，已知一种将压电振动元件用作压敏元件的压力传感器。在这种结构的压力传感器中，在板状的水晶基板上具备形成了能够激励振动的电极布线的压敏元件。并且，被构成为使力的检测方向与压敏元件的检测轴相一致。通过采用这种结构，通过向检测轴的配置方向施加力(压力)，从而由压敏元件激励的振动的共振频率发生变化。因此，通过将共振频率的变化转换成力，从而能够实现对所施加的压力的检测。

作为以这种结构为基本的压力传感器，目前已知如在专利文献1、专利文献2中所公开的这种压力传感器。如图13所示，专利文献1中所公开的压力传感器100以气密壳体102、第一波纹管104、第二波纹管106、压电振动元件108以及振荡电路110为基本而构成。气密壳体102具有圆筒形的外壳，且内部设为真空或者惰性的气体环境。第一波纹管104以及第二波纹管106分别以覆盖被形成在构成气密壳体102的外壳的一对端板上的贯穿孔(压力输入口112、114)的方式，被设置于气密壳体102内部。在第一波纹管104与第二波纹管106之间设置有振子接合基座116。被配置在根据从压力输入口112、114施加的压力而进行伸缩的、第一波纹管104与第二波纹管106之间的振子接合基座116，根据第一波纹管104、第二波纹管106的伸缩而在端板之间进行移动。压电振动元件108被被配置于构成气密壳体102的某一个端板与振子接合基座116之间，并被构成为，共振频率根据随着振子接合基座116的移动所产生的应力而发生变化。振荡电路110与构成压电振动元件108的激励电极电连接，从而使压电振动元件108被激励，且实施对被激励的振动的检测。而且，可以通过所检测出的振动的共振频率的变化，来实现对施加在第一波纹管104与第二波纹管106之间的压力的压差的检测。

此外，如图14所示，专利文献2中所公开的压力传感器200以基体202、硅结构体204为基本而构成。在基体202的主表面上具有：由金属薄膜构成的电极206；以覆盖该电极206的方式而形成的电介质膜208。硅结构体204具有能够根据压力而变形的、具有导电性的隔板210，且以在使隔板210与电极206相对置时，在两者之间产生间隙212的方式，接合在基体202的主表面上。在这种结构的压力传感器200中，当隔板210受到压力而变形时，通过对由于与基体202的电介质膜208相接触的接触面积的变化而产生的、静电电容的变化进行检测，从而能够对被施加在隔板210上的压力进行检测。

在专利文献1、2所公开的压力传感器中，分别能够检测出差压、绝对压力。但是，在各个压力传感器中存在以下的结构上的问题。即，在专利文献1所公开的压力传感器中，存在由于气密壳体与压电振动元件的线膨胀率不同而产生的检测压力的误差较大的问题。此外，在专利文献2所公开的压力传感器中，存在由于因隔板的自重所产生的挠曲而产生检测压力的误差的问题。

针对这种问题，本申请申请人提出了专利文献3中所示的压力传感器300，以作为能够抑制由于线膨胀率的不同或自重的影响而产生的误差，从而实现高精度的压力检测的压力传感器。如图15所示，专利文献3中公开的压力传感器300以压电振动元件302、收容该压电振动元件302的外壳304、以及设置于外壳304的一端的隔板306为基本而构成。外壳304对与隔板306对置的另一端进行密封，从而使内部成为真空或惰性的气体环境。隔板306被构成为，具备中央区域308、可挠区域310以及外周区域312，并且位于可挠区域310的内周侧的中央区域308作为压敏部而发挥作用。压电振动元件302以在振动部314和振动部314的两端具备一对基部为基本而构成。压电振动元件302被构成为，使第一基部316a与隔板306的中央区域308相连接，且使从第二基部316b延伸设置的连接部318与被设置于隔板306的外周区域312的密封端子320相连接，从而实现与外部的电导通。根据这种结构的压力传感器300，由于压电振动元件302的两端与隔板306相连接，因此能够抑制由于线膨胀系数的不同而产生的检测压力的误差。