特許 6815900 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6815900

(24)【登録日】2020年12月25日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20210107BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 303T

   G01L9/00 303Q

【請求項の数】8

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-39487(P2017-39487)

(22)【出願日】2017年3月2日

(65)【公開番号】特開2018-146297(P2018-146297A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年1月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】野邉 彩子

(72)【発明者】

【氏名】須田 正之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 寛

(72)【発明者】

【氏名】大海 学

(72)【発明者】

【氏名】内山 武

(72)【発明者】

【氏名】篠原 陽子

【審査官】 公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８５９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４２３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０３０５５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−１４２３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２７６５２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ７／００−２３／３２

Ｇ０１Ｌ ２７／００−２７／０２

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にキャビティが形成され、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通孔を有する中空のセンサ本体と、
前記連通孔を除く前記キャビティの開口面を塞ぐように基端部から先端部に向けて一方向に延びる板状であり、前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する第１のカンチレバーと、
前記キャビティの外部に片持ち状態で支持され、前記キャビティの外部における流体の流れに応じて撓み変形する第２のカンチレバーと、
前記第１のカンチレバーの撓み変形に応じた前記第１のカンチレバーの抵抗変化と、前記第２のカンチレバーの撓み変形に応じた前記第２のカンチレバーの抵抗変化とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出する圧力検出部と
備え、
前記圧力検出部は、前記第１のカンチレバーの抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、前記第２のカンチレバーの抵抗変化に基づいて検出された前記流体の流れに起因する誤差成分を除外して、前記流体の圧力変動を検出する
ことを特徴とする圧力センサ。

【請求項2】

前記第１のカンチレバーの抵抗を有する第１のホイートストンブリッジ回路と、
前記第２のカンチレバーの抵抗を有する第２のホイートストンブリッジ回路と
を備え、
前記圧力検出部は、前記第１のホイートストンブリッジ回路の出力と、前記第２のホイートストンブリッジ回路の出力とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項3】

前記圧力検出部は、
前記第１のカンチレバーの抵抗と、前記第２のカンチレバーの抵抗とを有するホイートストンブリッジ回路を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記ホイートストンブリッジ回路において、前記第１のカンチレバーの抵抗と、前記第２のカンチレバーの抵抗とが直列に接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。

【請求項5】

前記ホイートストンブリッジ回路において、前記第１のカンチレバーの抵抗の第１端子と、前記第２のカンチレバーの抵抗の第１端子とが、検出電圧の供給線に接続されており、
前記圧力検出部は、前記第１のカンチレバーの抵抗の第２端子の電圧と、前記第２のカンチレバーの抵抗の第２端子の電圧とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出する
ことを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。

【請求項6】

前記第２のカンチレバーは、前記キャビティの外部における圧力変動に影響を与えないように、前記第１のカンチレバーの近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサ。

【請求項7】

前記第２のカンチレバーは、前記第１のカンチレバーと同一材質及び同一形状になるように構成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧力センサ。

【請求項8】

前記第２のカンチレバーは、前記第１のカンチレバーと同一の向きに配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、圧力変動を検出する圧力センサ（差圧センサ）として、例えば、キャビティが形成され、キャビティの内部と外部とを連通する連通開口を有する中空のセンサ本体と、センサ本体に片持ち状に支持され、キャビティの内部と外部の圧力差に応じて変形するカンチレバーとを備えるものが知られている（特許文献１参照）。このような圧力センサは、カンチレバーの変位により、圧力の変動を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２３４８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述した圧力センサでは、例えば、圧力センサの近傍に風がある場合に、風起因によりカンチレバーが変形することがあり、圧力変動を検出する際に、風起因変動分のノイズを含んで検出してしまう場合があった。そのため、上述した圧力センサでは、圧力変動を高精度に検出することが困難であった。

【0005】

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、圧力変動を高精度に検出することができる圧力センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、内部にキャビティが形成され、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通孔を有する中空のセンサ本体と、前記連通孔を除く前記キャビティの開口面を塞ぐように基端部から先端部に向けて一方向に延びる板状であり、前記キャビティの内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する第１のカンチレバーと、前記キャビティの外部に片持ち状態で支持され、前記キャビティの外部における流体の流れに応じて撓み変形する第２のカンチレバーと、前記第１のカンチレバーの撓み変形に応じた前記第１のカンチレバーの抵抗変化と、前記第２のカンチレバーの撓み変形に応じた前記第２のカンチレバーの抵抗変化とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出する圧力検出部と備え、前記圧力検出部は、前記第１のカンチレバーの抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、前記第２のカンチレバーの抵抗変化に基づいて検出された前記流体の流れに起因する誤差成分を除外して、前記流体の圧力変動を検出することを特徴とする圧力センサである。

【0008】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記第１のカンチレバーの抵抗を有する第１のホイートストンブリッジ回路と、前記第２のカンチレバーの抵抗を有する第２のホイートストンブリッジ回路とを備え、前記圧力検出部は、前記第１のホイートストンブリッジ回路の出力と、前記第２のホイートストンブリッジ回路の出力とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出することを特徴とする。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記圧力検出部は、前記第１のカンチレバーの抵抗と、前記第２のカンチレバーの抵抗とを有するホイートストンブリッジ回路を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記ホイートストンブリッジ回路において、前記第１のカンチレバーの抵抗と、前記第２のカンチレバーの抵抗とが直列に接続されていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記ホイートストンブリッジ回路において、前記第１のカンチレバーの抵抗の第１端子と、前記第２のカンチレバーの抵抗の第１端子とが、検出電圧の供給線に接続されており、前記圧力検出部は、前記第１のカンチレバーの抵抗の第２端子の電圧と、前記第２のカンチレバーの抵抗の第２端子の電圧とに基づいて、前記流体の圧力変動を検出することを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記第２のカンチレバーは、前記キャビティの外部における圧力変動に影響を与えないように、前記第１のカンチレバーの近傍に配置されていることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記第２のカンチレバーは、前記第１のカンチレバーと同一材質及び同一形状になるように構成されていることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の一態様は、上記の圧力センサにおいて、前記第２のカンチレバーは、前記第１のカンチレバーと同一の向きに配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、圧力変動を高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施形態による圧力センサの一例を示す機能ブロック図である。

【図2】第１の実施形態による圧力センサ部及び風センサ部の構成例を示す断面図である。

【図3】第１の実施形態による圧力センサ部の構成例を示す図である。

【図4】第１の実施形態における差圧センサの出力信号の一例を示す図である。

【図5】第１の実施形態における差圧センサの動作の一例を示す図である。

【図6】第２の実施形態による圧力センサ部及び風センサ部の構成例を示す断面図である。

【図7】第３の実施形態による圧力センサ部及び風センサ部の構成例を示す断面図である。

【図8】第４の実施形態による圧力センサ部及び風センサ部の構成例を示す断面図である。

【図9】第５の実施形態による圧力センサの一例を示す機能ブロック図である。

【図10】第６の実施形態による圧力センサの一例を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態による圧力センサについて図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による圧力センサ１の一例を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、圧力センサ１は、圧力検出回路部４０と、風検出回路部５０と、圧力検出部６０とを備えている。

【0018】

圧力検出回路部４０は、圧力伝達媒体（例えば、空気などの流体）の圧力（測定対象圧力）の変化を検出する検出回路である。圧力検出回路部４０は、後述するキャビティ１０（図２参照）の内部圧力と測定対象圧力（外部圧力）との差圧に応じた差圧検出値（圧力変動値）を検出する。また、圧力検出回路部４０は、ホイートストンブリッジ回路４１と、差動増幅回路４２とを備えている。

【0019】

ホイートストンブリッジ回路４１は、後述する圧力センサ部１１０が有する抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とを備えている。
抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ１に接続されており、キャビティ１０内外の差圧に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ１は、例えば、ピエゾ抵抗（後述するドープ層６）である。また、抵抗Ｒ２は、第１端がノードＮ１に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。

【0020】

また、抵抗Ｒ３は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ２に接続され、抵抗Ｒ４は、第１端がノードＮ２に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ１は、圧力センサ部１１０内に構成されており、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、圧力センサ部１１０の外部に備えられた外付け抵抗である。また、抵抗Ｒ２（参照抵抗Ｒｒｅｆ１）は、図示を省略するが、例えば、抵抗Ｒ１と同一の形状であり、且つ、撓み変形しないピエゾ抵抗である。抵抗Ｒ２は、例えば、抵抗Ｒ１と温度特性が同一になるように形成された抵抗であり、圧力センサ部１１０内に構成されてもよいし、圧力センサ部１１０の近傍の外部に備えられてもよい。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との温度特性を一致させることにより、圧力検出回路部４０は、温度変動による検出結果への影響を低減することができる。

【0021】

差動増幅回路４２は、例えば、計測アンプ（インスツルメンテーションアンプ）であり、ノードＮ１とノードＮ２との電位差を増幅して出力信号として出力する。差動増幅回路４２は、反転入力端子（−端子）がノードＮ１に接続され、非反転入力端子（＋端子）がノードＮ２に接続されている。

【0022】

風検出回路部５０は、圧力伝達媒体（例えば、空気などの流体）の流れ（例えば、圧力センサ１の近傍の風）を検出する検出回路である。風検出回路部５０は、キャビティ１０の外部における流体の流れ（例えば、風）を検出する。また、風検出回路部５０は、ホイートストンブリッジ回路５１と、差動増幅回路５２とを備えている。

【0023】

ホイートストンブリッジ回路５１は、後述する風センサ部１２０が有する抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）と、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ８とを備えている。
抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ３に接続されており、キャビティ１０の外部における風に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ５は、例えば、ピエゾ抵抗である。また、抵抗Ｒ６は、第１端がノードＮ３に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。

【0024】

また、抵抗Ｒ７は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ４に接続され、抵抗Ｒ８は、第１端がノードＮ４に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ５は、風センサ部１２０内に構成されており、抵抗Ｒ７及び抵抗Ｒ８は、風センサ部１２０の外部に備えられた外付け抵抗である。また、抵抗Ｒ６（参照抵抗Ｒｒｅｆ２）は、図示を省略するが、例えば、抵抗Ｒ５と同一の形状であり、且つ、撓み変形しないピエゾ抵抗である。抵抗Ｒ６は、例えば、抵抗Ｒ５と温度特性が同一になるように形成された抵抗であり、風センサ部１２０内に構成されてもよいし、風センサ部１２０の近傍の外部に備えられてもよい。なお、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との温度特性を一致させることにより、風検出回路部５０は、温度変動による検出結果への影響を低減することができる。

【0025】

差動増幅回路５２は、例えば、計測アンプ（インスツルメンテーションアンプ）であり、ノードＮ３とノードＮ４との電位差を増幅して出力信号として出力する。差動増幅回路５２は、反転入力端子（−端子）がノードＮ３に接続され、非反転入力端子（＋端子）がノードＮ４に接続されている。差動増幅回路５２は、風に起因する誤差成分である風起因変動分を出力する。

【0026】

ここで、図２及び図３を参照して、本実施形態による圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の構成について説明する。
図２は、本実施形態による圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の構成例を示す断面図である。また、図３は、本実施形態による圧力センサ部１１０の構成例を示す図である。
なお、図２及び図３において、本実施形態では、圧力センサ部１１０の厚み方向（Ｚ軸方向）に沿ったカンチレバー３側を上方、その反対側を下方といい、カンチレバー３の平面視で長手方向をＸ軸方向、カンチレバー３の平面視で長手方向（Ｘ軸方向）に直交する短手方向をＹ軸方向として説明する。図２に示す断面図は、ＸＺ軸平面の断面図を示している。また、図３に示す平面図は、図２における領域ＲＲのＸＹ軸平面の平面図を示している。

【0027】

圧力センサ部１１０は、センサ本体２と、先端部３ａが自由端とされ、基端部３ｂが片持ち支持されたカンチレバー３と、キャビティ１０を形成するキャビティ筐体２ａとを備えている。
センサ本体２は、例えば、ＳＯＩ基板などの基板であり、キャビティ筐体２ａを備え、当該キャビティ筐体２ａにより、上方に開口する中空の有底筒状に形成されている。センサ本体２の内部空間は、キャビティ（空気室）１０として機能する。すなわち、中空のセンサ本体２は、内部にキャビティ１０が形成されている。

【0028】

カンチレバー３（第１のカンチレバーの一例）は、基端部３ｂが枠部１３を介してセンサ本体２に接続され、且つ先端部３ａが自由端とされた片持ち梁構造とされ、キャビティ１０を覆うように配置されている。カンチレバー３は、ギャップＧ１を除くキャビティ１０の開口面を塞ぐように基端部３ｂから先端部に向けて一方向に延びる板状であり、キャビティ１０の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する。また、カンチレバー３は、レバー本体２０と、レバー本体２０とセンサ本体２とを接続するとともにレバー本体２０を片持ち状態で支持する複数のレバー支持部２１とを有し、キャビティ１０を覆うように配置される。なお、本実施形態では、カンチレバー３は、センサ本体２の開口部よりもキャビティ１０の内側に配置されている。

【0029】

ギャップＧ１は、平面視でキャビティ１０の内部に連通する領域内に形成され、空気をキャビティ１０の内外に流通させる連通孔として機能する。
カンチレバー３の基端部３ｂには、該カンチレバー３を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する平面視コ形状（Ｃ形状）のギャップＧ２（区画溝）が形成されている。このギャップＧ２は、カンチレバー３の基端部３ｂにおいて圧力センサ部１１０の短手方向（Ｙ軸方向）の中央部に配置されている。これにより、カンチレバー３は基端部３ｂを中心として撓み変形し易い構造とされている。

【0030】

２つのレバー支持部２１は、ギャップＧ２を挟んで短手方向（Ｙ軸方向）に並ぶように配置され、レバー本体２０と枠部１３とを接続するとともにレバー本体２０を片持ち状態で支持している。従って、カンチレバー３は、これらレバー支持部２１を中心に撓み変形する。
なお、２つのレバー支持部２１の短手方向（Ｙ軸方向）に沿った支持幅は、同等とされている。従って、カンチレバー３が撓み変形した際、一方のレバー支持部２１に作用する単位面積当たりの応力と、他方のレバー支持部２１に作用する単位面積当たりの応力とは同等とされている。

【0031】

上述したカンチレバー３には、ピエゾ抵抗（抵抗素子）であるドープ層６（不純物半導体層）が全面に亘って形成されている。このドープ層６は、例えばリン等のドープ材（不純物）がイオン注入法や拡散法等の各種の方法によりドーピングされることで形成されている。
ドープ層６のうち、カンチレバー３が形成された部分（レバー支持部２１に形成されている部分を含む）は、上述した抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）として機能する。抵抗Ｒ１は、レバー支持部２１の撓み量に応じて抵抗値が変化する。
また、ドープ層６の上面には、ドープ層６よりも電気抵抗率が小さい導電性材料（例えば、Ａｕ（金）等）からなる電極（Ｄ１、Ｄ２）が形成されている。この電極（Ｄ１、Ｄ２）は、平面視でカンチレバー３を囲む枠状に形成され、ギャップＧ１及びギャップＧ３によって、電極Ｄ１と、電極Ｄ２に分離されている。なお、電極Ｄ１は、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）の第１端として機能し、電圧Ｖｃｃの供給線が接続され、電極Ｄ２は、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）の第２端として機能し、差動増幅回路４２の反転入力端子（−端子）が接続される。

【0032】

風センサ部１２０は、カンチレバー４を備え、キャビティ１０を備えないことを除いて、圧力センサ部１１０と同一の構造を持っている。
カンチレバー４（第２のカンチレバーの一例）は、キャビティ１０の外部に片持ち状態で支持され、キャビティ１０の外部における流体の流れ（例えば、風）に応じて撓み変形する。カンチレバー４は、カンチレバー３と同一材質及び同一形状になるように構成されている。カンチレバー４は、キャビティ１０の外部における圧力変動に影響を与えないように、カンチレバー３の近傍に配置されている。なお、本実施形態において、カンチレバー４は、無風の状態において、カンチレバー３の平面と垂直になるように（ＸＺ平面に平行になるように）配置されている。

【0033】

カンチレバー４には、図示を省略するが、カンチレバー３と同様に、ピエゾ抵抗（抵抗素子）であるドープ層（不純物半導体層）が全面に亘って形成されている。このドープ層のうち、カンチレバー４が形成された部分（レバー支持部に形成されている部分を含む）は、上述した抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）として機能する。抵抗Ｒ５は、レバー支持部の撓み量に応じて抵抗値が変化する。

【0034】

また、風センサ部１２０には、図示を省略するが、カンチレバー３と同様に、２つの電極が形成されている。この２つの電極は、平面視でカンチレバー４を囲む枠状に形成され、ギャップによって分離されている。なお、２つの電極のうちの１つは、抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）の第１端として機能し、電圧Ｖｃｃの供給線が接続され、もう一方の電極は、抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）の第２端として機能し、差動増幅回路５２の反転入力端子（−端子）が接続される。

【0035】

図１の説明に戻り、圧力検出部６０は、カンチレバー３の撓み変形に応じたカンチレバー３の抵抗変化と、カンチレバー４の撓み変形に応じたカンチレバー４の抵抗変化とに基づいて、流体の圧力変動を検出する。圧力検出部６０は、例えば、カンチレバー３の抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、カンチレバー４の抵抗変化に基づいて検出された流体の流れに起因する誤差成分を除外して、流体の圧力変動を検出する。すなわち、圧力検出部６０は、圧力検出回路部４０の差動増幅回路４２が出力する差圧検出値から、風検出回路部５０の差動増幅回路５２が出力する風起因変動分（誤差成分）を減算した出力を、圧力変動情報として出力する。このように、圧力検出部６０は、ホイートストンブリッジ回路４１の出力と、ホイートストンブリッジ回路５１の出力とに基づいて、流体の圧力変動を検出する。

【0036】

ここで、圧力検出回路部４０が、カンチレバー３の抵抗変化（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１の抵抗変化）によって検出した差圧検出値には、圧力変動分と、風起因変動分（誤差成分）とが含まれている。また、風検出回路部５０は、カンチレバー４の抵抗変化（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２の抵抗変化）によって、風起因変動分（誤差成分）を検出する。圧力検出部６０は、下記の式（１）により、差圧検出値の圧力変動分のみを算出する。

【0037】

圧力変動情報＝圧力検出回路部４０の差圧検出値−風検出回路部５０の誤差検出値
＝（圧力変動分＋風起因変動分）−風起因変動分
＝圧力変動分 ・・・ （１）

【0038】

圧力検出部６０は、式（１）により、算出した差圧検出値の圧力変動分を、圧力変動情報として出力する。

【0039】

次に、図面を参照して、本実施形態により圧力センサ１の動作について説明する。
まず、図４及び図５を参照して、本実施形態における圧力センサ部１１０及び圧力検出回路部４０の動作について説明する。ここでは、圧力伝達媒体（例えば、空気）の圧力が変化した場合のカンチレバー３の動作と、その時の圧力検出回路部４０の出力特性について説明する。
なお、以下の説明において、空気の圧力は、外圧Ｐｏｕｔと表記することとする。外圧Ｐｏｕｔは、カンチレバー３のキャビティ筐体２ａへの配設面と対向する面（すなわち、図２における下面）側の圧力である。また、キャビティ１０内部の内圧を内圧Ｐｉｎと定義し、外圧Ｐｏｕｔとする。

【0040】

図４は、本実施形態における圧力検出回路部４０の出力信号の一例を示す図である。
ここで、図４（ａ）は、外圧Ｐｏｕｔ及び内圧Ｐｉｎの経時変化を示しており、図４（ｂ）は、圧力検出回路部４０の出力信号の経時変化を示している。
また、図５は、実施形態における圧力センサ部１１０の動作の一例を示す図であり、図２及び図３に示すカンチレバー３の動作の一例を模式的に示す断面図である。
ここで、図５（ａ）は、初期状態のカンチレバー３の断面図を示し、図５（ｂ）は、外圧Ｐｏｕｔが内圧Ｐｉｎより高い状態のカンチレバー３の断面図を示している。また、図５（ｃ）は、キャビティ１０内外の圧力が同じに戻った状態のカンチレバー３の断面図を示している。

【0041】

まず、図４（ａ）における期間Ａのように、外圧Ｐｏｕｔと内圧Ｐｉｎとが等しく、差圧ΔＰがゼロである場合には、図５（ａ）に示すように、カンチレバー３は、撓み変形しない。

【0042】

次に、図４（ａ）における時刻ｔ１以降の期間Ｂのように、例えば、外圧Ｐｏｕｔがステップ状に上昇すると、内圧Ｐｉｎは急激に変化できず、差圧ΔＰが生じるため、図５（ｂ）に示すように、カンチレバー３は、キャビティ１０内部に向けて撓み変形する。すると、当該カンチレバー３の撓み変形に応じて抵抗Ｒ１（ドープ層６）に応力が加わり、電気抵抗値が変化するので、図４（ｂ）に示すように、圧力検出回路部４０の出力信号が増大する。

【0043】

また、外圧Ｐｏｕｔの上昇以降（時刻ｔ１以降）において、ギャップＧ１を介してキャビティ１０の外部から内部へと空気が徐々に流動する。このため、図４（ａ）に示すように、内圧Ｐｉｎは、時間の経過とともに、外圧Ｐｏｕｔに遅れながら、かつ外圧Ｐｏｕｔの変動よりも緩やかな応答で上昇する。
その結果、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔに徐々に近づくので、カンチレバー３の撓みが徐々に小さくなり、時刻ｔ２以降において、図４（ｂ）に示すように、上述の出力信号が、徐々に低下する（期間Ｃ）。

【0044】

そして、図４（ａ）に示す時刻ｔ３以降の期間Ｄのように、内圧Ｐｉｎが外圧Ｐｏｕｔと同じになると、図５（ｃ）に示すように、カンチレバー３の撓み変形が解消され、図５（ａ）に示す初期状態に復帰する。さらに、図４（ｂ）に示すように、圧力検出回路部４０の出力信号も期間Ａの初期状態と同値に戻る。
なお、圧力検出回路部４０の出力信号は、初期状態における基準電圧と、抵抗Ｒ１（ドープ層６）の抵抗変化に基づいて増幅された信号との加算となる。初期状態における基準電圧は、カンチレバー３に加わる差圧ΔＰがゼロの場合の、図１に図示したホイートストンブリッジ回路４１のノードＮ１とノードＮ２との電圧差を差動増幅回路４２で増幅した電圧値となる。

【0045】

なお、上述した圧力センサ部１１０では、ＳＯＩ基板のシリコン活性層を利用して半導体プロセス技術によりカンチレバー３を形成できるので、非常に薄型化（例えば数十から数百ｎｍ厚）しやすい。したがって、圧力センサ部１１０では、微小な圧力変動の検出を精度よく行うことができる。
さらに、圧力センサ部１１０では、外圧Ｐｏｕｔが非常に緩やかに変化する場合、ギャップＧ１による空気の流動制限機能が作用せず、内圧Ｐｉｎは外圧Ｐｏｕｔに対して時間遅れせず、ほぼ同じ圧力値となり、差圧ΔＰが発生しない。圧力センサ部１１０では、これを逆に利用し、外圧Ｐｏｕｔが非常に遅い変化速度の場合（例えば、気象変化のような気圧変化の場合）、外圧Ｐｏｕｔの変化を無視することが可能となる。よって、圧力センサ部１１０は、気象変化のような気圧変化をノイズとして除去することが可能になる。

【0046】

なお、圧力センサ部１１０の近傍に風がある場合には、カンチレバー３が風に応じて撓み変形する。そのため、上述した圧力検出回路部４０の出力信号には、圧力変動分と風起因変動分とが含まれる。

【0047】

次に、本実施形態における風センサ部１２０及び風検出回路部５０の動作について説明する。
風センサ部１２０の構成は、キャビティ１０を備えない点を除いて、圧力センサ部１１０と同様の構成である。風センサ部１２０では、キャビティ１０を備えないため、カンチレバー４は、外圧Ｐｏｕｔが変化しても撓み変形しない。風センサ部１２０では、圧力センサ部１１０の近傍に風がある場合に、カンチレバー４が風に応じて撓み変形する。

【0048】

カンチレバー４の撓み変形に応じて抵抗Ｒ５（ドープ層）に応力が加わり、電気抵抗値が変化するので、風検出回路部５０は、風の強さに応じた出力信号を出力する。風検出回路部５０の出力信号は、初期状態における基準電圧と、抵抗Ｒ５（ドープ層）の抵抗変化に基づいて増幅された信号との加算となる。初期状態における基準電圧は、圧力センサ部１１０の近傍に風がない場合の、図１に図示したホイートストンブリッジ回路５１のノードＮ３とノードＮ４との電圧差を差動増幅回路５２で増幅した電圧値となる。
風検出回路部５０は、圧力センサ部１１０の近傍の風を起因とする誤差成分（風起因変動分）を出力信号に出力する。

【0049】

次に、本実施形態における圧力検出部６０の動作について説明する。
圧力検出部６０は、圧力検出回路部４０から出力される圧力変動分と風起因変動分とが含まれる出力信号の電圧変化を、差圧検出値として取得する。また、圧力検出部６０は、風検出回路部５０から出力される出力信号の電圧変化を風起因変動分（誤差成分）として取得する。圧力検出部６０は、取得した差圧検出値と風起因変動分（誤差成分）との差分により、差圧変動情報を生成する。圧力検出部６０は、例えば、上述した式（１）を用いて、差圧変動情報を生成する。そして、圧力検出部６０は、生成した当該差圧変動情報を外部に出力する。

【0050】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１は、中空のセンサ本体２と、カンチレバー３（第１のカンチレバー）と、カンチレバー４（第２のカンチレバー）と、圧力検出部６０とを備える。センサ本体２は、内部にキャビティ１０が形成され、キャビティ１０の内部と外部とを連通するギャップＧ１（連通孔）を有する。カンチレバー３は、ギャップＧ１を除くキャビティ１０の開口面を塞ぐように基端部３ｂから先端部３ａに向けて一方向に延びる板状であり、キャビティ１０の内部と外部との圧力差に応じて撓み変形する。カンチレバー４は、キャビティ１０の外部に片持ち状態で支持され、キャビティ１０の外部における流体の流れ（例えば、空気の流れである風）に応じて撓み変形する。圧力検出部６０は、カンチレバー３の撓み変形に応じたカンチレバー３の抵抗変化と、カンチレバー４の撓み変形に応じたカンチレバー４の抵抗変化とに基づいて、流体の圧力変動を検出する。

【0051】

これにより、本実施形態による圧力センサ１は、カンチレバー３の抵抗変化に基づいて検出した検出値（例えば、差圧検出値）から、流体の流れ（例えば、空気の流れである風）を起因とした誤差成分（例えば、風起因変動分）を低減することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ１は、例えば、圧力センサ１の近傍に風がある場合に、流体の圧力変動（例えば、圧力変動情報）に含まれる風起因変動分を低減することができる。よって、本実施形態による圧力センサ１は、圧力変動を高精度に検出することができる。

【0052】

また、本実施形態では、圧力検出部６０は、カンチレバー３の抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、カンチレバー４の抵抗変化に基づいて検出された流体の流れに起因する誤差成分（例えば、風起因変動分）を除外して、流体の圧力変動を検出する。
これにより、本実施形態による圧力センサ１は、誤差成分（例えば、風起因変動分）を除外することができるため、圧力変動を高精度に検出することができる。

【0053】

また、本実施形態による圧力センサ１は、ホイートストンブリッジ回路４１（第１のホイートストンブリッジ回路）と、ホイートストンブリッジ回路５１（第２のホイートストンブリッジ回路）とを備える。ホイートストンブリッジ回路４１は、カンチレバー３の抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）を有する。ホイートストンブリッジ回路５１は、カンチレバー４の抵抗Ｒ５（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）を有する。圧力検出部６０は、ホイートストンブリッジ回路４１の出力と、ホイートストンブリッジ回路５１の出力とに基づいて、流体の圧力変動を検出する。
これにより、本実施形態による圧力センサ１は、ホイートストンブリッジ回路という簡易な構成を利用して、さらに高精度に圧力変動を検出することができる。

【0054】

また、本実施形態では、カンチレバー４は、キャビティ１０の外部における圧力変動に影響を与えないように、カンチレバー３の近傍に配置されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ１は、圧力変動に影響を与えないように、カンチレバー４を配置することで、例えば、カンチレバー４を配置したことにより、圧力変動の検出精度が低下することを低減することができる。また、カンチレバー４をカンチレバー３の近傍に配置することにより、本実施形態による圧力センサ１は、カンチレバー３における風起因変動分を正確に検出して、当該風起因変動分による検出誤差を低減することができる。

【0055】

また、本実施形態では、カンチレバー４は、カンチレバー３と同一材質及び同一形状になるように構成されている。
これにより、カンチレバー４とカンチレバー３との特性（例えば、撓み変形による抵抗変化特性、温度特性など）を合せることができるため、本実施形態による圧力センサ１は、カンチレバー３における風起因変動分を正確に検出して、当該風起因変動分による検出誤差をさらに低減することができる。

【0056】

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による圧力センサ１ａについて説明する。
本実施形態では、圧力センサ１ａが、風センサ部１２０とは配置の異なる風センサ部１２０ａを備える場合の一例について説明する。

【0057】

図６は、第２の実施形態による圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０ａの構成例を示す断面図である。
図６に示すように、本実施形態による圧力センサ１ａは、圧力センサ部１１０と、風センサ部１２０ａを備えている。なお、本実施形態のおける圧力検出回路部４０、風検出回路部５０、及び圧力検出部６０は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明省略する。また、図６において、図２と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

【0058】

風センサ部１２０ａでは、カンチレバー４が、カンチレバー３と同一の向きになるように配置されている。
本実施形態において、圧力センサ部１１０と風センサ部１２０ａとは、同一の向きに配置されており、風センサ部１２０ａにおける圧力センサ部１１０との違いは、風センサ部１２０ａが、キャビティ筐体２ａを備えずに、キャビティ１０がない点である。風センサ部１２０ａにおけるその他の構成は、圧力センサ部１１０と同様である。

【0059】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１ａでは、カンチレバー４は、カンチレバー３と同一の向きに配置されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ１ａは、カンチレバー３における風起因変動分と、カンチレバー４における風起因変動分とを近づけることができる。よって、本実施形態による圧力センサ１ａは、さらに高精度に圧力変動を検出することができる。

【0060】

［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による圧力センサ１ｂについて説明する。
本実施形態では、圧力センサ１ｂが、風センサ部１２０とは配置の異なる風センサ部１２０ｂを備える場合の一例について説明する。

【0061】

図７は、第３の実施形態による圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０ｂの構成例を示す断面図である。
図７に示すように、本実施形態による圧力センサ１ｂは、圧力センサ部１１０と、風センサ部１２０ｂを備えている。なお、本実施形態のおける圧力検出回路部４０、風検出回路部５０、及び圧力検出部６０は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明省略する。また、図７において、図２と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

【0062】

風センサ部１２０ｂでは、カンチレバー４が、カンチレバー３と同一の向きになるように配置されているとともに、当該カンチレバー４が、圧力センサ部１１０におけるセンサ本体２の開口部の付近に配置されている。ここで、カンチレバー４は、センサ本体２の開口部の外部側に配置されている。また、カンチレバー４の先端部と、センサ本体２との間のギャップＧ４は、キャビティ１０の外部における圧力変動に影響を与えないように、カンチレバー３のギャップＧ１よりも広く形成されている。
また、本実施形態において、風センサ部１２０ｂにおけるその他の構成は、圧力センサ部１１０と同様である。

【0063】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１ｂでは、カンチレバー４は、カンチレバー３と同一の向きに配置されていとともに、カンチレバー４が、圧力センサ部１１０におけるセンサ本体２の開口部の付近に配置されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ１ｂは、カンチレバー４とカンチレバー３とを同一の向きに配置するとともに、第２の実施形態に比べて、カンチレバー４が、カンチレバー３により近い位置に配置されているため、カンチレバー３における風起因変動分と、カンチレバー４における風起因変動分とをさらに近づけることができる。

【0064】

［第４の実施形態］
次に、図面を参照して、第４の実施形態による圧力センサ１ｃについて説明する。
本実施形態では、圧力センサ１ｃが、風センサ部１２０とは配置の異なる風センサ部１２０ｃを備える場合の一例について説明する。

【0065】

図８は、第４の実施形態による圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０ｃの構成例を示す断面図である。
図８に示すように、本実施形態による圧力センサ１ｃは、圧力センサ部１１０と、風センサ部１２０ｃを備えている。なお、本実施形態のおける圧力検出回路部４０、風検出回路部５０、及び圧力検出部６０は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明省略する。また、図８において、図２及び図７と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

【0066】

風センサ部１２０ｃでは、カンチレバー４が、カンチレバー３と同一の向きになるように配置されているとともに、当該カンチレバー４が、圧力センサ部１１０におけるセンサ本体２の開口部の付近に配置されている。ここで、カンチレバー４は、センサ本体２の開口部の内部側（内側）に配置されている。また、カンチレバー４の先端部と、センサ本体２との間のギャップＧ４は、キャビティ１０の外部における圧力変動に影響を与えないように、カンチレバー３のギャップＧ１よりも広く形成されている。
また、本実施形態において、風センサ部１２０ｃにおけるその他の構成は、圧力センサ部１１０と同様である。

【0067】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１ｃでは、カンチレバー４は、カンチレバー３と同一の向きに配置されていとともに、カンチレバー４が、圧力センサ部１１０におけるセンサ本体２の開口部の付近に配置されている。カンチレバー４は、センサ本体２の開口部の内側（キャビティ１０内部側）に配置されている。
これにより、本実施形態による圧力センサ１ｃは、カンチレバー４とカンチレバー３とを同一の向きに配置するとともに、第３の実施形態に比べて、カンチレバー４が、カンチレバー３により近い位置に配置されているため、カンチレバー３における風起因変動分と、カンチレバー４における風起因変動分とをさらに近づけることができる。

【0068】

［第５の実施形態］
次に、図面を参照して、第５の実施形態による圧力センサ１ｄについて説明する。
本実施形態では、第１の実施形態の圧力検出部６０の変形例について説明する。本実施形態による圧力センサ１ｄは、圧力検出部６０の代わりに、１つのホイートストンブリッジ回路を利用して圧力変動情報を生成する圧力検出部６０ａを備える場合の一例である。

【0069】

図９は、第５の実施形態による圧力センサ１ｄの一例を示す機能ブロック図である。
図９に示すように、圧力センサ１ｄは、圧力検出部６０ａを備えており、圧力検出部６０ａは、圧力検出回路部４０ａと、出力処理部６１とを備えている。
また、図９において、図１と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

【0070】

圧力検出回路部４０ａは、圧力伝達媒体（例えば、空気などの流体）の圧力（測定対象圧力）の変化を検出する検出回路である。また、圧力検出回路部４０ａは、ホイートストンブリッジ回路４１ａと、差動増幅回路４２とを備えている。

【0071】

ホイートストンブリッジ回路４１ａは、圧力センサ部１１０が有する抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、風センサ部１２０が有する抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４とを備えている。すなわち、圧力検出部６０ａは、カンチレバー３の抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、カンチレバー４の抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とを有するホイートストンブリッジ回路４１ａを備えている。

【0072】

抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ１に接続されており、キャビティ１０内外の差圧に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ１は、例えば、カンチレバー３のピエゾ抵抗（ドープ層６）である。
また、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）は、第１端がノードＮ１に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されており、風に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ２は、例えば、カンチレバー４のピエゾ抵抗（ドープ層）である。なお、抵抗Ｒ２は、風起因変動分を検出するための抵抗として機能するとともに、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）を温度補償するためのレファレンス抵抗としても機能する。
ここで、ホイートストンブリッジ回路４１ａにおいて、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とが直列に接続されている。

【0073】

また、抵抗Ｒ３は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ２に接続され、抵抗Ｒ４は、第１端がノードＮ２に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ１は、圧力センサ部１１０内に構成されており、抵抗Ｒ２は、風センサ部１２０内に構成されている。また、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４は、圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の外部に備えられた外付け抵抗である。
なお、圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の構成は、図２及び図３に示す第１の実施形態の構成と同様である。

【0074】

差動増幅回路４２は、例えば、計測アンプ（インスツルメンテーションアンプ）であり、ノードＮ１とノードＮ２との電位差を増幅して出力信号として出力する。差動増幅回路４２は、反転入力端子（−端子）がノードＮ１に接続され、非反転入力端子（＋端子）がノードＮ２に接続されている。

【0075】

ここで、ノードＮ１の電位は、圧力変動分及び風起因変動分が含まれる圧力センサ部１１０のカンチレバー３の抵抗変化と、風起因変動分である風センサ部１２０のカンチレバー４の抵抗変化とで決定される。すなわち、ノードＮ１の電位は、カンチレバー３の抵抗変化のうちから、風起因変動分であるカンチレバー４の抵抗変化が除外された圧力変動分により変化する。そのため、差動増幅回路４２は、上述した式（１）と同等の処理を行っていることになり、差動増幅回路４２の出力は、風起因変動分が除外された圧力変動に相当する。

【0076】

このように、圧力検出回路部４０ａは、ホイートストンブリッジ回路４１ａを利用して、カンチレバー３の抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、カンチレバー４の抵抗変化に基づいて検出された流体の流れに起因する誤差成分を除外して、流体の圧力変動を検出するのと同等の処理を実行する。
また、出力処理部６１は、差動増幅回路４２の出力信号を、圧力変動情報に変換して、外部に出力する。

【0077】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１ｄでは、圧力検出部６０ａは、カンチレバー３の抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、カンチレバー４の抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とを有するホイートストンブリッジ回路４１ａを備える。
これにより、本実施形態による圧力センサ１ｄは、１つのホイートストンブリッジ回路４１ａを利用して、上述したように、風起因変動分が除外した圧力変動情報を生成することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ１ｄは、１つのホイートストンブリッジ回路４１ａを備えるという簡易な構成により、圧力変動を高精度に検出することができる。

【0078】

また、本実施形態では、ホイートストンブリッジ回路４１ａにおいて、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とが直列に接続されている。
これにより、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）は、風起因変動分が除外するとともに、差圧検出値の温度依存及び抵抗値バラツキによる検出誤差を低減するための参照抵抗としても機能する。よって、本実施形態による圧力センサ１ｄは、風起因変動分の影響を低減するとともに、温度変化の影響を低減して、さらに高精度に圧力変動を検出することができる。

【0079】

［第６の実施形態］
次に、図面を参照して、第６の実施形態による圧力センサ１ｅについて説明する。
本実施形態では、第５の実施形態の圧力検出部６０ａの変形例について説明する。本実施形態による圧力センサ１ｅは、１つのホイートストンブリッジ回路を利用して圧力変動情報を生成する場合の別の一例である。

【0080】

図１０は、第６の実施形態による圧力センサ１ｅの一例を示す機能ブロック図である。
図１０に示すように、圧力センサ１ｅは、圧力検出部６０ｂを備えており、圧力検出部６０ｂは、圧力検出回路部４０ｂと、出力処理部６１とを備えている。
また、図１０において、図９と同一の構成には同一の符号を付与してその説明を省略する。

【0081】

圧力検出回路部４０ｂは、圧力伝達媒体（例えば、空気などの流体）の圧力（測定対象圧力）の変化を検出する検出回路である。また、圧力検出回路部４０ｂは、ホイートストンブリッジ回路４１ｂと、差動増幅回路４２とを備えている。

【0082】

ホイートストンブリッジ回路４１ｂは、圧力センサ部１１０が有する抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、抵抗Ｒ２と、風センサ部１２０が有する抵抗Ｒ３（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）と、抵抗Ｒ４とを備えている。すなわち、圧力検出部６０ｂは、カンチレバー３の抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、カンチレバー４の抵抗Ｒ３（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とを有するホイートストンブリッジ回路４１ｂを備えている。

【0083】

抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ１に接続されており、キャビティ１０内外の差圧に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ１は、例えば、カンチレバー３のピエゾ抵抗（ドープ層６）である。また、抵抗Ｒ２は、第１端がノードＮ１に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。

【0084】

また、抵抗Ｒ３（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）は、第１端が電圧Ｖｃｃの供給線に、第２端がノードＮ２に接続されており、風に応じて抵抗が変化する。抵抗Ｒ３は、例えば、カンチレバー４のピエゾ抵抗（ドープ層）である。なお、抵抗Ｒ３は、風起因変動分を検出するための抵抗として機能するとともに、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）を温度補償するためのレファレンス抵抗（参照抵抗）としても機能する。

【0085】

ここで、ホイートストンブリッジ回路４１ｂにおいて、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）の第１端子と、抵抗Ｒ３（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）の第１端子とが、電圧Ｖｃｃ（検出電圧）の供給線に接続されている。
また、抵抗Ｒ４は、第１端がノードＮ２に、第２端が電源線ＧＮＤに接続されている。抵抗Ｒ１は、圧力センサ部１１０内に構成されており、抵抗Ｒ３は、風センサ部１２０内に構成されている。また、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ４は、圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の外部に備えられた外付け抵抗である。
なお、圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０の構成は、図２及び図３に示す第１の実施形態の構成と同様である。

【0086】

差動増幅回路４２は、例えば、計測アンプ（インスツルメンテーションアンプ）であり、ノードＮ１とノードＮ２との電位差を増幅して出力信号として出力する。差動増幅回路４２は、反転入力端子（−端子）がノードＮ１に接続され、非反転入力端子（＋端子）がノードＮ２に接続されている。

【0087】

ここで、ノードＮ１の電位は、圧力変動分及び風起因変動分が含まれる圧力センサ部１１０のカンチレバー３の抵抗変化により決定され、圧力変動分と風起因変動分との両方を含んでいる。また、ノードＮ２の電位は、風起因変動分が含まれる風センサ部１２０のカンチレバー４の抵抗変化により決定され、風起因変動分を含んでいる。そのため、差動増幅回路４２は、上述した式（１）と同等の処理を行っていることになり、差動増幅回路４２の出力は、風起因変動分が除外された圧力変動に相当する。

【0088】

このように、圧力検出回路部４０ｂは、ホイートストンブリッジ回路４１ｂを利用して、カンチレバー３の抵抗変化に基づいて検出された差圧検出値から、カンチレバー４の抵抗変化に基づいて検出された流体の流れに起因する誤差成分を除外して、流体の圧力変動を検出するのと同等の処理を実行する。

【0089】

以上説明したように、本実施形態による圧力センサ１ｅでは、圧力検出部６０ｂは、カンチレバー３の抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）と、カンチレバー４の抵抗Ｒ３（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）とを有するホイートストンブリッジ回路４１ｂを備える。
これにより、本実施形態による圧力センサ１ｅは、１つのホイートストンブリッジ回路４１ｂを利用して、上述したように、風起因変動分が除外した圧力変動情報を生成することができる。すなわち、本実施形態による圧力センサ１ｅは、１つのホイートストンブリッジ回路４１ｂを備えるという簡易な構成により、圧力変動を高精度に検出することができる。

【0090】

また、本実施形態では、ホイートストンブリッジ回路４１ｂにおいて、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）の第１端子と、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）の第１端子とが、検出電圧（電圧Ｖｃｃ）の供給線に接続されている。圧力検出部６０ｂは、抵抗Ｒ１（差圧検出抵抗Ｒｓｅｎ１）の第２端子（ノードＮ１）の電圧と、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）の第２端子（ノードＮ２）の電圧とに基づいて、流体の圧力変動を検出する。
これにより、抵抗Ｒ２（誤差検出抵抗Ｒｓｅｎ２）は、風起因変動分が除外するとともに、差圧検出値の温度依存及び抵抗値バラツキによる検出誤差を低減するための参照抵抗としても機能する。よって、本実施形態による圧力センサ１ｅは、風起因変動分の影響を低減するとともに、温度変化の影響を低減して、さらに高精度に圧力変動を検出することができる。

【0091】

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の第１の実施形態において、圧力検出部６０に圧力検出回路部４０及び風検出回路部５０が含まれない例を説明したが、圧力検出回路部４０及び風検出回路部５０が、圧力検出部６０に含まれるようにしてもよい。

【0092】

また、上記の第５及び第６の実施形態において、第１の実施形態の圧力センサ部１１０及び風センサ部１２０に対して圧力検出部６０ａ（圧力検出部６０ｂ）を適用する例を説明したが、これに限定されるものではない。圧力センサ部１１０及び第２〜第４の実施形態の風センサ部１２０ａ〜１２０ｃに対して圧力検出部６０ａ（圧力検出部６０ｂ）を適用するようにしてもよい。

【0093】

また、上述の圧力検出部６０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した風起因変動分を除外する処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【0094】

また、上記の各実施形態において、圧力センサ１（１ａ〜１ｅ）は、圧力伝達媒体の一例として、空気の圧力変動を検出する例を説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、他の気体、液体などの他の流体の圧力を検出するようにしてもよい。

【0095】

また、上述した圧力センサ１（１ａ〜１ｅ）が備える機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【符号の説明】

【0096】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 圧力センサ
２ センサ本体
２ａ キャビティ筐体
３、４ カンチレバー
３ａ 先端部
３ｂ 基端部
６ ドープ層（ピエゾ抵抗）
１０ キャビティ
１３ 枠部
２０ レバー本体
２１ レバー支持部
４０、４０ａ、４０ｂ 圧力検出回路部
４１、４１ａ、４１ｂ、５１ ホイートストンブリッジ回路
４２、５２ 差動増幅回路
５０ 風検出回路部
６０、６０ａ、６０ｂ 圧力検出部
６１ 出力処理部
１１０ 圧力センサ部
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ 風センサ部
Ｄ１、Ｄ２ 電極
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８ 抵抗
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４ ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】