JPH0972803A - Fluctuating pressure detection sensor - Google Patents
Fluctuating pressure detection sensorInfo
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ部に電源を必要とせず、増幅器、AD
コンバータ等の付属回路が必要ない簡単な構造の変動圧
力検出センサを提供する。
【解決手段】 透磁率の高い材質で形成した薄膜62を
容器体61の中央部に張設配置すると共に、この薄膜6
2を2つの磁極で挟み込むようにして永久磁石63を配
設する。容器体61の薄膜62によって仕切られた各気
室68,69は、それぞれ導圧管51,52によってフ
ルイディック素子の導圧孔(図示しない)に接続され
る。フルイディック素子におけるフルイディック発振は
導圧管51,52間の差圧となって薄膜62を振動さ
せ、この振動は薄膜62の近傍における磁界変化を生じ
させる。薄膜62の近傍に配設された磁気センサ65
は、この磁場変化を検出し、大バルクハウゼン効果によ
り生じた高い電圧パルスを出力する。この電圧パルスを
カウントしてフルイディック発振周波数を得て、流量に
換算する。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To use an amplifier and an AD without requiring a power source for a sensor unit
Provided is a fluctuating pressure detection sensor having a simple structure that does not require an auxiliary circuit such as a converter. SOLUTION: A thin film 62 formed of a material having a high magnetic permeability is stretched and arranged in the center of a container body 61, and the thin film 6 is formed.
The permanent magnet 63 is arranged so as to sandwich 2 between the two magnetic poles. The air chambers 68 and 69 partitioned by the thin film 62 of the container 61 are connected to pressure guiding holes (not shown) of the fluidic element by pressure guiding tubes 51 and 52, respectively. The fluidic oscillation in the fluidic element causes a pressure difference between the pressure guiding tubes 51 and 52 to vibrate the thin film 62, and this vibration causes a magnetic field change in the vicinity of the thin film 62. Magnetic sensor 65 disposed near the thin film 62
Detects this magnetic field change and outputs a high voltage pulse generated by the large Barkhausen effect. This voltage pulse is counted to obtain the fluidic oscillation frequency and converted into a flow rate.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はガス等の流体の圧力
変動を検出するための変動圧力検出センサに係り、例え
ばフルイディック流量計におけるフルイディック発振の
検出に用いられる変動圧力検出センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluctuating pressure detection sensor for detecting a pressure fluctuation of a fluid such as gas, and more particularly to a fluctuating pressure detection sensor used for detecting a fluidic oscillation in a fluidic flow meter.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスメータ等に利用される流量計とし
て、フルイディック流量計が知られている。この流量計
は、噴流を発生させるノズルの下流側に、一対の側壁に
よって流路拡大部を形成すると共に、側壁の外側に設け
られたリターンガイドによって、ノズルを通過した流体
を各側壁の外側に沿ってノズルの噴出口側へ導く一対の
フィードバック流路を形成したもので、ノズルを通過し
た流体が一対のフィードバック流路を交互に流れる現象
(以下、フルイディック発振という。)の周波数が流体
の流量と関係することを利用した流量計である。2. Description of the Related Art A fluidic flowmeter is known as a flowmeter used for gas meters and the like. This flowmeter forms a flow path expansion part by a pair of side walls on the downstream side of a nozzle that generates a jet flow, and a return guide provided on the outer side of the side wall allows the fluid that has passed through the nozzle to flow to the outer side of each side wall. A pair of feedback flow paths that lead to the nozzle outlet side are formed along the flow path, and the frequency of a phenomenon in which the fluid that has passed through the nozzle alternately flows through the pair of feedback flow paths (hereinafter referred to as fluidic oscillation) It is a flow meter that utilizes the relationship with the flow rate.
【0003】図7は、従来のフルイディック流量計の全
体概略構成を表すものである。この流量計は、上記のよ
うに構成されたフルイディック素子100と、フルイデ
ィック発振を検出する圧電膜センサ110と、圧電膜セ
ンサ110の出力を基に流量を演算する演算回路120
によって構成されている。圧電膜センサ110は、上記
ノズルの噴出口側に設けられた2つの導圧孔から導き出
したガス圧112,113の差圧に応じて振動するよう
に配設された圧電膜114と、この圧電膜114の振動
によって発生する微弱電圧を増幅する増幅器(AMP)
115と、この増幅器115のアナログ出力をディジタ
ルパルスに変換するアナログ・ディジタル変換器(AD
C)116とを備えている。そして、圧電膜センサ11
0によって上記2つの導圧孔における差圧を検出し、そ
の差圧の変化に基づいてフルイディック発振を検出し、
この発振周波数(パルス)を演算回路120でカウント
して流量を算出するようになっている。FIG. 7 shows an overall schematic configuration of a conventional fluidic flow meter. This flow meter includes a fluidic element 100 configured as described above, a piezoelectric film sensor 110 that detects fluidic oscillation, and an arithmetic circuit 120 that calculates a flow rate based on the output of the piezoelectric film sensor 110.
It is constituted by. The piezoelectric film sensor 110 is provided with a piezoelectric film 114 arranged so as to vibrate according to a pressure difference between gas pressures 112 and 113 introduced from two pressure guide holes provided on the ejection port side of the nozzle, and the piezoelectric film 114. Amplifier (AMP) that amplifies a weak voltage generated by the vibration of the membrane 114
115 and an analog / digital converter (AD) for converting the analog output of the amplifier 115 into a digital pulse.
C) 116. Then, the piezoelectric film sensor 11
0 detects the differential pressure between the two pressure guiding holes, and detects the fluidic oscillation based on the change in the differential pressure.
The oscillating frequency (pulse) is counted by the arithmetic circuit 120 to calculate the flow rate.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように、従来、フ
ルイディック流量計におけるフルイディック発振を検出
するには、圧電膜センサのほか、増幅器、ADコンバー
タ等が必要であると共に、圧電膜センサは電源を必要と
していた。そのため、構造および回路構成が複雑化する
という問題点があった。As described above, conventionally, in order to detect the fluidic oscillation in the fluidic flowmeter, in addition to the piezoelectric film sensor, an amplifier, an AD converter, etc. are required, and the piezoelectric film sensor is I needed a power supply. Therefore, there is a problem that the structure and the circuit configuration are complicated.
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、センサ部に電源を必要とせず、増幅
器、ADコンバータ等の付属回路が必要のない簡単な構
造の変動圧力検出センサを提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a fluctuating pressure detection sensor having a simple structure that does not require a power source for a sensor unit and does not require an auxiliary circuit such as an amplifier or an AD converter. To provide.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の変動圧力
検出センサは、透磁率の高い材質で形成されると共に磁
界中に張設配置され、流体圧力の変動に応じて振動する
薄膜と、この薄膜の近傍に配置され、前記薄膜の振動に
よって生じた磁場変化を検出する磁気センサとを備えて
いる。A fluctuating pressure detection sensor according to a first aspect of the present invention comprises a thin film which is formed of a material having a high magnetic permeability and which is stretched and arranged in a magnetic field and which vibrates in response to a change in fluid pressure. A magnetic sensor is provided in the vicinity of the thin film and detects a magnetic field change caused by the vibration of the thin film.
【0007】この変動圧力検出センサでは、流体圧力の
変動に応じて薄膜が振動することによりその近傍の磁界
が変化し、この変化が磁気センサによって検出される。In this fluctuating pressure detection sensor, the thin film vibrates in response to fluctuations in the fluid pressure to change the magnetic field in the vicinity thereof, and this change is detected by the magnetic sensor.
【0008】請求項2記載の変動圧力検出センサは、請
求項1記載の変動圧力検出センサにおいて、前記磁界
が、対向する磁極を有する磁石によって形成されると共
に、前記薄膜が、この対向する磁極間に配設されるよう
に構成したものである。この変動圧力検出センサでは、
磁界強度を大きくできるため、検出感度が良好となる。The fluctuating pressure detection sensor according to a second aspect is the fluctuating pressure detection sensor according to the first aspect, wherein the magnetic field is formed by a magnet having magnetic poles facing each other, and the thin film is formed between the magnetic poles facing each other. It is configured to be arranged in. With this fluctuating pressure detection sensor,
Since the magnetic field strength can be increased, the detection sensitivity becomes good.
【0009】請求項3記載の変動圧力検出センサは、請
求項2記載の変動圧力検出センサにおいて、前記磁気セ
ンサが、前記磁極の一方に形成された空洞内に配設され
るように構成したものである。この変動圧力検出センサ
では、磁界変化の最も大きい領域にセンサが配設される
ので、微小な磁界変化の検出も可能となる。A fluctuating pressure detecting sensor according to a third aspect is the fluctuating pressure detecting sensor according to the second aspect, wherein the magnetic sensor is arranged in a cavity formed in one of the magnetic poles. Is. In this fluctuating pressure detection sensor, since the sensor is arranged in the region where the magnetic field change is the largest, it is possible to detect a minute magnetic field change.
【0010】請求項4記載の変動圧力検出センサは、請
求項1記載の変動圧力検出センサにおいて、前記磁界
が、棒状磁石によって形成されると共に、前記薄膜が、
この棒状磁石の一方の磁極に対向して配設されるように
構成したものである。この変動圧力検出センサでは、構
造が単純となる。A fluctuating pressure detection sensor according to a fourth aspect is the fluctuating pressure detection sensor according to the first aspect, wherein the magnetic field is formed by a bar magnet and the thin film is formed by:
The bar magnet is arranged so as to face one of the magnetic poles. This fluctuating pressure detection sensor has a simple structure.
【0011】請求項5記載の変動圧力検出センサは、流
体圧力の変動に応じて振動する磁性を帯びた薄膜と、こ
の薄膜の近傍に配置され、前記薄膜の振動によって生じ
た磁界変化を検出する磁気センサとを備えている。According to another aspect of the present invention, there is provided a fluctuating pressure detecting sensor, which is provided with a magnetic thin film which vibrates in response to a change in fluid pressure, and which is arranged in the vicinity of the thin film and detects a magnetic field change caused by the vibration of the thin film. And a magnetic sensor.
【0012】この変動圧力検出センサでは、流体圧力の
変動に応じて磁性薄膜が振動することにより、この薄膜
自体による磁界が変化し、その変化が磁気センサによっ
て検出される。In this fluctuating pressure detection sensor, the magnetic thin film vibrates according to the fluctuation of the fluid pressure, so that the magnetic field of the thin film itself changes, and the change is detected by the magnetic sensor.
【0013】請求項6記載の変動圧力検出センサは、請
求項1ないし請求項5のいずれか1に記載の変動圧力検
出センサにおいて、前記磁気センサを、大バルクハウゼ
ン効果を利用したセンサで構成したものである。A fluctuating pressure detection sensor according to a sixth aspect is the fluctuating pressure detection sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the magnetic sensor is a sensor utilizing the large Barkhausen effect. It is a thing.
【0014】この変動圧力検出センサでは、出力信号は
波高の大きいディジタルパルスであるため、増幅器やア
ナログ・ディジタル変換器等の付属回路が不要となる。In this fluctuating pressure detection sensor, since the output signal is a digital pulse having a large wave height, an auxiliary circuit such as an amplifier or an analog / digital converter is unnecessary.
【0015】[0015]
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0016】図1は本発明の一実施の形態に係る変動圧
力検出センサを適用するフルイディック素子の要部断面
を表わすものである。なお、本実施の形態は、ガスメー
タとして使用するフルイディック流量計に適用した例で
ある。FIG. 1 shows a cross section of the essential part of a fluidic element to which a fluctuating pressure detection sensor according to an embodiment of the present invention is applied. The present embodiment is an example applied to a fluidic flow meter used as a gas meter.
【0017】図1に示すように、このフルイディック素
子は、気体(ガス)を導入するための入口部11と気体
を排出するための出口部12とを有する本体10を備え
ている。本体10内には隔壁13が設けられている。こ
の隔壁13と入口部11との間には気体流路14が形成
され、隔壁13と出口部12との間に気体流路15が形
成されている。隔壁13には開口部16が設けられ、気
体流路14内には、開口部16を閉塞可能な遮断弁17
が設けられている。本体10の外側にはソレノイド18
が固定され、このソレノイド18のプランジャ19が、
本体10の側壁を貫通して遮断弁17に接合されてい
る。遮断弁17と本体10との間におけるプランジャ1
9の周囲にはばね20が設けられ、このばね20が遮断
弁17を開口部16側へ付勢している。As shown in FIG. 1, this fluidic element comprises a main body 10 having an inlet portion 11 for introducing gas and an outlet portion 12 for discharging gas. A partition wall 13 is provided in the main body 10. A gas flow path 14 is formed between the partition wall 13 and the inlet portion 11, and a gas flow path 15 is formed between the partition wall 13 and the outlet portion 12. An opening 16 is provided in the partition wall 13, and a shutoff valve 17 capable of closing the opening 16 is provided in the gas flow path 14.
Is provided. A solenoid 18 is provided outside the main body 10.
Is fixed, and the plunger 19 of this solenoid 18
It penetrates the side wall of the main body 10 and is joined to the shutoff valve 17. Plunger 1 between shutoff valve 17 and body 10
A spring 20 is provided around 9 and biases the shutoff valve 17 toward the opening 16.
【0018】気体流路15内には、入口部11から導入
した気体を通過させて噴流を配設させるノズル部21が
設けられている。このノズル部21の上流側には、気体
の流れを整えるための整流部材22が設けられている。
ノズル部21の下流側には、拡大された流路を形成する
一対の側壁23,24が設けられている。この側壁2
3,24の間には、所定の間隔を開けて、上流側に第1
ターゲット25、下流側に第2ターゲット26がそれぞ
れ配設されている。側壁23,24の外側には、ノズル
部21を通過した気体を各側壁23,24の外周部に沿
ってノズル部21の噴出口側へ帰還させる一対のフィー
ドバック流路27,28を形成するリターンガイド29
が配設されている。フィードバック流路27,28の各
出口部分と出口部12との間には、リターンガイド29
の背面と本体10とによって、一対の排出路31,32
が形成されている。ノズル部21の噴出口の近傍には、
ノズル部21を通過した気体の流れる方向の切り替わり
を検出するための変動圧力検出センサ(後述)に通じる
導圧孔33,34が設けられている。In the gas passage 15, there is provided a nozzle portion 21 which allows the gas introduced from the inlet portion 11 to pass therethrough and arranges a jet flow. A rectifying member 22 for regulating the flow of gas is provided on the upstream side of the nozzle portion 21.
On the downstream side of the nozzle portion 21, a pair of side walls 23 and 24 that form an enlarged flow path are provided. This side wall 2
A predetermined space is provided between the No. 3 and No. 24, and a first space is provided on the upstream side.
The target 25 and the second target 26 are disposed on the downstream side, respectively. A pair of feedback flow paths 27, 28 are formed outside the side walls 23, 24 to return the gas passing through the nozzle part 21 to the ejection port side of the nozzle part 21 along the outer circumferences of the side walls 23, 24. Guide 29
Are arranged. A return guide 29 is provided between each outlet of the feedback flow paths 27 and 28 and the outlet 12.
A pair of discharge paths 31, 32 are formed by the back surface of the body and the main body 10.
Are formed. In the vicinity of the ejection port of the nozzle portion 21,
Pressure guiding holes 33 and 34 are provided which communicate with a fluctuating pressure detection sensor (described later) for detecting switching of the flow direction of the gas passing through the nozzle portion 21.
【0019】次に、以上のような構成のフルイディック
素子の概略動作を説明する。入口部11から導入された
気体は、気体流路14、開口部16、気体流路15、整
流部材22を順に経て、ノズル部21に入る。ノズル部
21を通過した気体は、噴流となって噴出口より噴出さ
れる。噴出口より噴出された気体は、コアンダ効果によ
り一方の側壁に沿って流れる。ここでは、まず側壁23
に沿って流れるものとする。側壁23に沿って流れた気
体は、更にフィードバック流路27を経て、ノズル部2
1の噴出口側へ帰還され、排出路31を経て出口部12
より排出される。このとき、ノズル部21より噴出され
た気体は、フィードバック流路27を流れてきた気体に
よって方向が変えられ、今度は他方の側壁24に沿って
流れるようになる。この気体は、更にフィードバック流
路28を経て、ノズル部21の噴出口側へ帰還され、排
出路32を経て出口部12より排出される。すると、ノ
ズル部21より噴出された気体は、今度は、フィードバ
ック流路28を流れてきた気体によって方向が変えら
れ、再び側壁23、フィードバック流路27に沿って流
れるようになる。以上の動作を繰り返すことにより、ノ
ズル部21を通過した気体は一対のフィードバック流路
27,28を交互に流れるフルイディック発振を行う。
このフルイディック発振の周波数(または周期)は流量
(流速)と対応関係があり、流量の増大と共に周波数も
増大する。Next, the general operation of the fluidic element having the above-mentioned structure will be described. The gas introduced from the inlet part 11 enters the nozzle part 21 through the gas flow path 14, the opening part 16, the gas flow path 15, and the rectifying member 22 in this order. The gas that has passed through the nozzle portion 21 becomes a jet stream and is jetted from the jet outlet. The gas ejected from the ejection port flows along one side wall due to the Coanda effect. Here, first, the side wall 23
Shall flow along. The gas that has flowed along the side wall 23 further passes through the feedback flow path 27, and then the nozzle portion 2
1 is returned to the jet outlet side, passes through the discharge passage 31 and the outlet portion 12
Is more exhausted. At this time, the gas ejected from the nozzle portion 21 is changed in direction by the gas flowing through the feedback flow path 27, and now flows along the other side wall 24. This gas is further returned to the ejection port side of the nozzle portion 21 via the feedback flow path 28, and is discharged from the outlet portion 12 via the discharge passage 32. Then, the direction of the gas ejected from the nozzle portion 21 is changed by the gas flowing through the feedback channel 28, and the gas flows again along the side wall 23 and the feedback channel 27. By repeating the above operation, the gas that has passed through the nozzle portion 21 performs fluidic oscillation that alternately flows through the pair of feedback flow paths 27 and 28.
The frequency (or cycle) of this fluidic oscillation has a correlation with the flow rate (flow velocity), and the frequency increases as the flow rate increases.
【0020】図2は図1における導圧孔33,34およ
び変動圧力検出センサを含む断面を拡大して表すもので
ある。この図に示すように、本体10の底部の外側に
は、変動圧力検出センサ37が設けられている。また、
導圧孔33,34には、それぞれ導圧管51,52の一
端が接続されている。この導圧管51,52の他端は、
変動圧力検出センサ37の各圧力導入口に接続されてい
る。そして、この変動圧力検出センサ37によって、導
圧孔33における圧力と導圧孔34における圧力との差
(以下、単に差圧という。)を検出し、その差圧の変化
に基づいてフルイディック発振を検出するようになって
いる。また、導圧管51,52および変動圧力検出セン
サ37は、本体10の底部の外側に固定されたケース5
5によって覆われている。FIG. 2 is an enlarged view of a cross section including the pressure guiding holes 33 and 34 and the fluctuating pressure detection sensor in FIG. As shown in this figure, a fluctuating pressure detection sensor 37 is provided outside the bottom of the main body 10. Also,
One ends of pressure guiding pipes 51 and 52 are connected to the pressure guiding holes 33 and 34, respectively. The other ends of the pressure guiding tubes 51, 52 are
It is connected to each pressure introduction port of the fluctuating pressure detection sensor 37. Then, the fluctuating pressure detection sensor 37 detects the difference between the pressure in the pressure guiding hole 33 and the pressure in the pressure guiding hole 34 (hereinafter, simply referred to as differential pressure), and based on the change in the differential pressure, fluidic oscillation. It is designed to detect The pressure guiding tubes 51, 52 and the fluctuating pressure detection sensor 37 are fixed to the case 5 fixed to the outside of the bottom of the main body 10.
5 is covered.
【0021】図3は図2における変動圧力検出センサ3
7の断面を表すものである。この変動圧力検出センサ3
7は、導圧管51と導圧管52との間に配設されてこれ
らの導圧管51,52に接合された容器体61と、この
容器体61により形成される気室のほぼ中央部に張設さ
れた薄膜62と、この薄膜62を挟むようにして薄膜6
2から微小等距離を隔てて対向する2つの磁極(S極、
N極)を有する“C”の字型の永久磁石63と、永久磁
石63のN極側に薄膜62と垂直方向に穿設された空洞
64の内部に配設された磁気センサ65と、磁気センサ
65からの出力信号を外部に出力するための出力端子6
6とを備えている。FIG. 3 shows the fluctuating pressure detection sensor 3 in FIG.
7 shows a cross section of No. 7. This fluctuating pressure detection sensor 3
Reference numeral 7 denotes a container body 61 disposed between the pressure guiding pipes 51 and 52 and joined to the pressure guiding pipes 51, 52, and a container body 61 extending substantially over the center of the air chamber formed by the container body 61. The thin film 62 provided and the thin film 6 sandwiching the thin film 62
Two magnetic poles (S pole,
A "C" -shaped permanent magnet 63 having an N pole), a magnetic sensor 65 disposed inside a cavity 64 formed in the N pole side of the permanent magnet 63 in a direction perpendicular to the thin film 62, and a magnetic sensor Output terminal 6 for outputting the output signal from the sensor 65 to the outside
6 is provided.
【0022】薄膜62は、導圧管51の側と導圧管52
の側とを遮断するように(ガスが相互に流通しないよう
に)張り渡され、容器体61をほぼ同容積の2つの気室
68,69に分割している。永久磁石63は容器体61
の壁を貫いて配設されているが、その貫通部分では気密
が保持されている。磁気センサ65と出力端子66との
間を接続するリード線70もまた容器体61の壁を貫通
しているが、その貫通部分においても気密は保持されて
いる。永久磁石63はその内部に磁気回路を形成し、N
極からS極へ向かう磁力線が薄膜62をほぼ垂直に貫い
ている。薄膜62は、例えば鉄のような透磁率の高い材
質で形成されており、磁力線はほとんど弱まることなく
薄膜62を貫いている。The thin film 62 is formed on the pressure guiding tube 51 side and the pressure guiding tube 52 side.
The chamber body 61 is divided into two air chambers 68 and 69 having substantially the same volume by being stretched over so as to shut off the other side (so that gases do not flow to each other). The permanent magnet 63 is a container body 61.
Is arranged so as to penetrate through the wall, but the airtightness is maintained at the penetrating portion. The lead wire 70 connecting between the magnetic sensor 65 and the output terminal 66 also penetrates the wall of the container body 61, but airtightness is also maintained in the penetrating portion. The permanent magnet 63 forms a magnetic circuit therein, and N
A magnetic field line extending from the pole to the S pole penetrates the thin film 62 almost vertically. The thin film 62 is formed of a material having a high magnetic permeability, such as iron, and the lines of magnetic force penetrate the thin film 62 without being weakened.
【0023】磁気センサ65は、ただ1回の磁壁移動で
すべての磁化過程が完了するという大バルクハウゼン効
果を利用したもので、磁歪材料である鉄系のアモルファ
ス金属繊維の周囲に検出コイルを巻き廻した簡単な構造
からなっている。このセンサは、地球磁場(0.2エル
ステッド)程度の弱い交番磁界を与えることにより大バ
ルクハウゼンジャンプと呼ばれる非可逆的な磁束反転を
起こし、電源なしにコイルの両端に高いパルス電圧を得
ることができるもので、コイルに誘起される電圧は磁界
の変化速度に依存せず一定であるという優れた特性を有
している。例えば、図4(a)に示すような交番磁界
(Hm =2エルステッド)を与えると、コイルの両端に
は同図(b)に示すような電圧パルス(ep =100〜
300mV以上)が誘起される。The magnetic sensor 65 utilizes the large Barkhausen effect in which all the magnetization processes are completed by only one domain wall movement, and a detection coil is wound around an iron-based amorphous metal fiber which is a magnetostrictive material. It has a simple structure that is rotated. This sensor causes an irreversible flux reversal called a large Barkhausen jump by giving a weak alternating magnetic field of the earth's magnetic field (0.2 Oersted), and can obtain a high pulse voltage across the coil without a power supply. However, it has an excellent characteristic that the voltage induced in the coil is constant without depending on the changing speed of the magnetic field. For example, when an alternating magnetic field (H m = 2 oersted) as shown in FIG. 4A is applied, a voltage pulse (e p = 100 to
300 mV or more) is induced.
【0024】次に、以上のような構成のフルイディック
流量計の動作を説明する。Next, the operation of the fluidic flow meter having the above structure will be described.
【0025】図1のフルイディック素子において、ノズ
ル部21を通過した気体が一対のフィードバック流路2
7,28を交互に流れるフルイディック発振が生ずる
と、導圧管51と導圧管52との間には、このフルイデ
ィック発振周波数に対応した差圧変化が生じ、これに応
じて薄膜62が振動する。このため、薄膜62の近傍に
は磁界の変化が生じ、これが磁気センサ65によって検
出されて出力端子66から高い電圧パルスが出力され
る。フルイディック発振の周波数(または周期)は流量
(流速)と対応関係があり、流量の増大と共に周波数も
増大する。そこで、磁気センサ65からの電圧パルスを
図示しない演算回路によってカウントし換算することに
より流量を求めることができる。In the fluidic element shown in FIG. 1, the gas passing through the nozzle portion 21 has a pair of feedback channels 2.
When fluidic oscillation that alternately flows through 7 and 28 occurs, a differential pressure change corresponding to this fluidic oscillation frequency occurs between the pressure guiding tube 51 and the pressure guiding tube 52, and the thin film 62 vibrates accordingly. . Therefore, a magnetic field changes in the vicinity of the thin film 62, which is detected by the magnetic sensor 65 and a high voltage pulse is output from the output terminal 66. The frequency (or cycle) of fluidic oscillation has a correlation with the flow rate (flow velocity), and the frequency increases as the flow rate increases. Therefore, the flow rate can be obtained by counting and converting the voltage pulse from the magnetic sensor 65 by an arithmetic circuit (not shown).
【0026】このように、本実施の形態では、磁気セン
サ65からの出力信号は、十分な電圧値を有するディジ
タルパルスであるため、従来必要であった増幅器やAD
C等の付属回路や、電源が不要であり、簡単な構造で変
動圧力検出センサを実現できる。また、薄膜62と磁気
センサ65とは非接触で配置できるため、薄膜62によ
る気体(ガス)のシール性は良好である。As described above, in this embodiment, the output signal from the magnetic sensor 65 is a digital pulse having a sufficient voltage value.
An auxiliary circuit such as C and a power supply are not required, and a fluctuating pressure detection sensor can be realized with a simple structure. Further, since the thin film 62 and the magnetic sensor 65 can be arranged in non-contact with each other, the thin film 62 has a good gas sealability.
【0027】なお、本実施の形態では、磁気センサ65
と演算回路との間に電圧フォロワや波形整形器等の回路
を設けることでより安定な動作を確保することができ
る。また、本実施の形態では、検出感度をよくするため
に、磁気センサ65を永久磁石63に穿設した空洞64
内に配設するようにしたが、これに限定されるものでは
なく、永久磁石63の外部近傍に配設するようにしても
よい。In this embodiment, the magnetic sensor 65 is used.
By providing a circuit such as a voltage follower or a waveform shaper between the operation circuit and the arithmetic circuit, more stable operation can be ensured. Further, in the present embodiment, in order to improve detection sensitivity, the magnetic sensor 65 is provided in the cavity 64 formed in the permanent magnet 63.
Although it is arranged inside, it is not limited to this, and may be arranged near the outside of the permanent magnet 63.
【0028】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。Next, another embodiment of the present invention will be described.
【0029】図5は、本発明の本発明の他の実施の形態
に係る変動圧力検出センサ38の断面構成を表すもの
で、図1および図2に示したフルイディック流量計に適
用されるものである。ここで、図3と同一構成部分には
同一符号を付して、その説明は省略する。FIG. 5 shows a sectional configuration of a fluctuating pressure detection sensor 38 according to another embodiment of the present invention, which is applied to the fluidic flowmeter shown in FIGS. 1 and 2. Is. Here, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0030】この変動圧力検出センサ38は、図3にお
ける“C”の字型の永久磁石63に代えて、棒状(平板
状)の永久磁石71を、その一方の磁極(ここではN
極)が薄膜62に対向するように複数の支持部材72,
73等によって固設する。これにより、磁力線はN極か
ら出て薄膜62をほぼ垂直に貫き、S極に達する。永久
磁石71のほぼ中央部には空洞74を穿設し、ここに磁
気センサ65を薄膜62から微小距離を隔てて配設す
る。その他の構成は図3と同様であり、また、その動作
も、上記実施の形態に係る変動圧力検出センサと同様で
あるので、説明を省略する。In this fluctuating pressure detection sensor 38, instead of the "C" -shaped permanent magnet 63 in FIG. 3, a rod-shaped (plate-shaped) permanent magnet 71 is used, and one magnetic pole (N in this case).
A plurality of support members 72 so that the poles) face the thin film 62,
It is fixed by 73 etc. As a result, the magnetic line of force exits the N pole, penetrates the thin film 62 almost vertically, and reaches the S pole. A cavity 74 is bored at a substantially central portion of the permanent magnet 71, and a magnetic sensor 65 is arranged at a minute distance from the thin film 62 therein. Other configurations are the same as those in FIG. 3, and the operation thereof is also the same as that of the fluctuating pressure detection sensor according to the above-mentioned embodiment, and therefore the description thereof is omitted.
【0031】この変動圧力検出センサは、単純な構造を
有しているため、図3の変動圧力検出センサに比べて製
作が容易である。Since this fluctuating pressure detection sensor has a simple structure, it is easier to manufacture than the fluctuating pressure detection sensor of FIG.
【0032】次に、本発明の更に他の実施の形態につい
て説明する。Next, still another embodiment of the present invention will be described.
【0033】図6は、本発明の本発明の他の実施の形態
に係る変動圧力検出センサ39の断面構成を表すもの
で、図1および図2に示したフルイディック流量計に適
用されるものである。ここで、図3と同一構成部分には
同一符号を付して、その説明は省略する。FIG. 6 shows a sectional configuration of a fluctuating pressure detection sensor 39 according to another embodiment of the present invention, which is applied to the fluidic flowmeter shown in FIGS. 1 and 2. Is. Here, the same components as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0034】この変動圧力検出センサ39は、図3にお
ける薄膜62に代えて、磁性を帯びた薄膜(以下、磁性
薄膜という)81を使用したものであり、磁界を与える
ための永久磁石が不要である。磁性薄膜81のほぼ中央
部近傍には、磁気センサ65が支持部材82,83等に
より固設されている。その他の構成は図3と同様であ
る。This fluctuating pressure detection sensor 39 uses a magnetic thin film (hereinafter referred to as a magnetic thin film) 81 in place of the thin film 62 in FIG. 3, and does not require a permanent magnet for giving a magnetic field. is there. A magnetic sensor 65 is fixedly mounted on the magnetic thin film 81 near the center thereof by means of supporting members 82, 83 and the like. Other configurations are the same as those in FIG.
【0035】導圧管51と導圧管52との間の差圧が大
きく、しかも磁性薄膜81の変位を大きく設定できる場
合には、薄膜自体に磁性を帯びさせることにより、永久
磁石を省略することができ、構造がさらに簡単になって
製作が容易となる。但し、この場合には、感度の確保の
ため、振動する磁性薄膜81に接触しない範囲で磁気セ
ンサ65を磁性薄膜81にできるだけ近づけて配設する
ことが望ましい。When the pressure difference between the pressure guiding tube 51 and the pressure guiding tube 52 is large and the displacement of the magnetic thin film 81 can be set to be large, the permanent magnet can be omitted by making the thin film itself magnetic. It is possible, and the structure is simpler and the manufacturing is easier. However, in this case, in order to secure the sensitivity, it is desirable to dispose the magnetic sensor 65 as close as possible to the magnetic thin film 81 in a range that does not contact the vibrating magnetic thin film 81.
【0036】なお、以上の実施形態ではいずれも、本発
明をフルイディック流量計に適用した場合について説明
したが、これに限定されるものではないことはいうまで
もない。In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to the fluidic flow meter has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の変動
圧力検出センサによれば、流体圧力の変動に応じて薄膜
が振動することにより変化する磁界を磁気センサによっ
て検出するようにしたので、センサ部に電源を必要とせ
ず、増幅器、ADコンバータ等の付属回路が不要にな
り、構造が簡単になるという効果がある。また、薄膜と
磁気センサとは非接触で配置できるので、薄膜による流
体のシール性が良好になる。As described above, according to the fluctuating pressure detection sensor of the first aspect, the magnetic sensor detects the magnetic field which changes due to the vibration of the thin film in response to the fluctuation of the fluid pressure. There is an effect that the sensor section does not require a power source and an auxiliary circuit such as an amplifier and an AD converter is unnecessary, and the structure is simplified. Further, since the thin film and the magnetic sensor can be arranged in non-contact with each other, the sealing property of the fluid by the thin film becomes good.
【0038】特に、請求項2記載の変動圧力検出センサ
によれば、磁界強度を大きくできるため、検出感度が良
好となるという効果がある。Particularly, according to the fluctuating pressure detection sensor of the second aspect, since the magnetic field strength can be increased, there is an effect that the detection sensitivity becomes good.
【0039】また、請求項3記載の変動圧力検出センサ
によれば、磁界変化の最も大きい領域に磁気センサを配
設することができるので、検出感度がより良好になると
いう効果がある。Further, according to the fluctuating pressure detection sensor of the third aspect, since the magnetic sensor can be arranged in the region where the magnetic field change is the largest, there is an effect that the detection sensitivity becomes better.
【0040】請求項4記載の変動圧力検出センサによれ
ば、構造が単純となるため、製作が容易になるという効
果がある。According to the fluctuating pressure detection sensor of the fourth aspect, since the structure is simple, there is an effect that the manufacture is easy.
【0041】請求項5記載の変動圧力検出センサによれ
ば、薄膜自体に磁性を帯びさせることにより外部から磁
界を与える必要がないため、構造がより簡単になるとい
う効果がある。According to the fluctuating pressure detection sensor of the fifth aspect, since it is not necessary to apply a magnetic field from the outside by making the thin film itself magnetic, there is an effect that the structure becomes simpler.
【0042】請求項6記載の変動圧力検出センサによれ
ば、磁気センサを、大バルクハウゼン効果を利用したセ
ンサで構成したので、出力信号として波高の大きいディ
ジタルパルスを得ることができる。このため、従来必要
であった増幅器やアナログ・ディジタル変換器等の付属
回路が不要となり、構造の簡略化とコスト低減に効果が
ある。According to the fluctuating pressure detection sensor of the sixth aspect, since the magnetic sensor is composed of a sensor utilizing the large Barkhausen effect, it is possible to obtain a digital pulse having a large wave height as an output signal. Therefore, an auxiliary circuit such as an amplifier and an analog / digital converter, which has been conventionally required, is not required, which is effective in simplifying the structure and reducing the cost.
【図1】本発明の一実施の形態に係る変動圧力検出セン
サが適用されるフルイディック流量計の要部を表す断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a fluidic flow meter to which a fluctuating pressure detection sensor according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】図1の流量計における導圧孔および変動圧力検
出センサを表す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a pressure guiding hole and a fluctuating pressure detection sensor in the flow meter of FIG.
【図3】本発明の一実施の形態に係る変動圧力検出セン
サの構成を表す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a fluctuating pressure detection sensor according to an embodiment of the present invention.
【図4】磁気センサの特性を表す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a magnetic sensor.
【図5】本発明の他の実施の形態に係る変動圧力検出セ
ンサの構成を表す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a fluctuating pressure detection sensor according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の更に他の実施の形態に係る変動圧力検
出センサの構成を表す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a fluctuating pressure detection sensor according to still another embodiment of the present invention.
【図7】従来のフルイディック流量計の概略構成を表す
ブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional fluidic flow meter.
37,38,39 変動圧力検出センサ 51,52 導圧管 61 容器体 62 薄膜 63,71 永久磁石 65 磁気センサ 81 磁性薄膜 37, 38, 39 Fluctuating pressure detection sensor 51, 52 Pressure guide tube 61 Container body 62 Thin film 63, 71 Permanent magnet 65 Magnetic sensor 81 Magnetic thin film
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 真一 東京都八王子市北野町543−15Continued Front Page (72) Inventor Shinichi Sato 543-15 Kitano-cho, Hachioji-shi, Tokyo
Claims (6)
界中に張設配置され、流体圧力の変動に応じて振動する
薄膜と、 この薄膜の近傍に配置され、前記薄膜の振動によって生
じた磁場変化を検出する磁気センサとを備えたことを特
徴とする変動圧力検出センサ。1. A thin film which is made of a material having high magnetic permeability and which is stretched and arranged in a magnetic field and vibrates in response to fluctuations in fluid pressure; and a thin film which is arranged in the vicinity of this thin film and is generated by the vibration of the thin film. A fluctuating pressure detection sensor comprising: a magnetic sensor that detects a change in a magnetic field.
よって形成されると共に、前記薄膜はこの対向する磁極
間に配設されていることを特徴とする請求項1記載の変
動圧力検出センサ。2. The fluctuating pressure detection sensor according to claim 1, wherein the magnetic field is formed by a magnet having opposing magnetic poles, and the thin film is disposed between the opposing magnetic poles.
成された空洞内に配設されていることを特徴とする請求
項2記載の変動圧力検出センサ。3. The fluctuating pressure detection sensor according to claim 2, wherein the magnetic sensor is provided in a cavity formed in one of the magnetic poles.
と共に、前記薄膜はこの棒状磁石の一方の磁極に対向し
て配設されていることを特徴とする請求項1記載の変動
圧力検出センサ。4. The fluctuating pressure detection sensor according to claim 1, wherein the magnetic field is formed by a bar-shaped magnet, and the thin film is disposed so as to face one magnetic pole of the bar-shaped magnet.
帯びた薄膜と、 この薄膜の近傍に配置され、前記薄膜の振動によって生
じた磁界変化を検出する磁気センサとを備えたことを特
徴とする変動圧力検出センサ。5. A magnetic thin film that vibrates in response to a change in fluid pressure, and a magnetic sensor that is arranged in the vicinity of the thin film and detects a magnetic field change caused by the vibration of the thin film. Fluctuating pressure detection sensor.
果を利用したセンサであることを特徴とする請求項1な
いし請求項5のいずれか1に記載の変動圧力検出セン
サ。6. The fluctuating pressure detection sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a sensor utilizing a large Barkhausen effect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25458195A JPH0972803A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Fluctuating pressure detection sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25458195A JPH0972803A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Fluctuating pressure detection sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972803A true JPH0972803A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=17267032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25458195A Pending JPH0972803A (en) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | Fluctuating pressure detection sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972803A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081225A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Instrumentarium Corporation | Paramagnetic oxygen sensing apparatus and method |
| US7992444B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-08-09 | Seiko Epson Corporation | Pressure detection device and pressure detection method |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP25458195A patent/JPH0972803A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081225A1 (en) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Instrumentarium Corporation | Paramagnetic oxygen sensing apparatus and method |
| US7081745B2 (en) | 2002-03-22 | 2006-07-25 | Ge Healthcare Finland Oy | Paramagnetic oxygen sensing apparatus and method |
| US7992444B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-08-09 | Seiko Epson Corporation | Pressure detection device and pressure detection method |
| US8590386B2 (en) | 2008-02-28 | 2013-11-26 | Seiko Epson Corporation | Pressure detection device and pressure detection method |
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