6.圧力・差圧センサ

圧力センサも荷重センサなど他の力学量センサと同様、力を直接変換するのではなく、変形あるいはひずみを検出しこれを力の大きさとする方法で圧力検出を行う。

6.1 機械式
圧力を受け変形する部品は、ブルドン管、ベローズあるいはダイアフラムである。ブルドン管、ベローズは圧力により変形する量が大きく、この変形量を機械的に拡大することで圧力値を表示する圧力計に使用される。ダイアフラムは単純な円盤であり応用範囲が広く電気的に圧力を検出する。圧力センサにはほとんどダイアフラムが使用されている。ダイアフラムが圧力を受けると変位とひずみが生じる。一般的にダイアフラムが厚い場合は変位は小さくひずみが大きく、薄い場合は変位が大きくひずみは小さい。従って高圧ではひずみ検出が有利で低圧では変位検出が有利となり、圧力レンジにより適当な圧力エレメントを選択することが性能、価格とも妥当な選択方法といえる。

6.2 非機械式
フィルタの目詰まり検出のような、微圧あるいは低圧の測定には変位検出形のキャパシタンス形圧力計が適する。(図(1)1)。また、プレス機械などの高圧の測定にはひずみ検出形(ひずみゲージ形)圧力センサが適当である(図(1)2)。血圧、水深などは微圧、高圧の中間にあり、用途に応じ低価格の拡散形圧力センサ、耐食性に優れるセラミック製キャパシタンスセンサ、高精度の振動検出形圧力センサなどが使用される。最近では拡散形を改良したSOI形圧力センサも開発されている(図(1)3)。SOIはセンサ回路とダイアフラムの電気的絶縁を絶縁体により完全にしたものであり、いままで拡散形ではできなかった導電性媒体の測定も可能としている。

図(1)1 シリコンダイアフラム型静電容量型圧力センサ(SCS)の構造

図(1)2 半導体歪ゲージ型圧力センサ(SOISS)の構造

図(1)3 SOI型圧力センサの構造