气压传感器转让专利
申请号 : CN200710147404.3
文献号 : CN101153826B
文献日 : 2010-09-22
发明人 : 笠岛多闻
申请人 : 新科实业有限公司
摘要 :
本发明提供一种结构简单、并能高精度地测定气压的气压传感器。本发明所涉及的一种气压传感器，其包括内部形成有密封空间的密封筐体、形成该密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以改变所述密封空间容积的第1薄板件、以及接触于该第1薄板件上并用于测量该薄板件的固有振动频率的第一PZT；还包括具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触的第2薄板件、以及具有与第一PZT相同的温度特性且接触于所述第2薄板件上并用于测量该薄板件的固有振动频率的第二PZT。
权利要求 :
1.一种气压传感器，包括内部形成有密封空间的密封筐体、形成该密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以改变所述密封空间容积的第1薄板件、以及，接触于该第1薄板件上并用于测量该第1薄板件的固有振动频率的第一PZT，其特征在于该气压传感器还包括：第2薄板件，其具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触；
第二PZT，其具有与第一PZT相同的温度特性并接触于所述第2薄板件上并用于测量该第2薄板件的固有振动频率。
2.如权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：所述第1薄板件与第2薄板件，两者的材质及厚度均相同。
3.如权利要求2所述的气压传感器，其特征在于：所述第2薄板件是由第1薄板件延伸所形成。
4.如权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：该气压传感器具有所述第一PZT与所述第二PZT一体形成的一体型PZT。
5.如权利要求4所述的气压传感器，其特征在于：所述一体型PZT用于测量由所述第一PZT与所述第二PZT测出的所述各固有振动频率的合成振动频率。
6.如权利要求1所述的气压传感器，其特征在于：该气压传感器还具有激励所述密封筐体的加振用PZT。
7.如权利要求4所述的气压传感器，其特征在于：所述一体型PZT具有激励所述密封筐体的激振功能。
8.如权利要求4所述的气压传感器，其特征在于：所述激振用PZT产生台阶状脉冲信号从而对所述密封筐体进行激振。
9.如权利要求7所述的气压传感器，其特征在于：所述一体型PZT产生台阶状脉冲信号从而加振所述密封筐体。
10.一种气压传感器单元，其特征在于包括：权利要求1所述的气压传感器、以及计算由该气压传感器测量的第一PZT及第二PZT的各固有振动频率之差的运算部。
11.如权利要求10所述的气压传感器单元，其特征在于：该气压传感器单元具备由所述第一PZT与所述第二PZT一体形成的一体型PZT，该一体型PZT用于测量由所述第一PZT与所述第二PZT测出的各固有振动频率的合成振动频率；所述运算部根据由该一体型PZT测出的合成振动频率计算所述第一及第二PZT的各固有振动频率，并同时计算其差值。
12.一种硬盘驱动器，其特征在于：该硬盘驱动器上承载有权利要求1所述的气压传感器。
13.一种硬盘驱动器，其特征在于：该硬盘驱动器上承载有权利要求10所述的气压传感器单元。
14.如权利要求12所述的硬盘驱动器，其特征在于包括：依据所述气压传感器的第一PZT及第二PZT的测量值测定外气压的气压计测设备、以及依据测定出的外气压来控制包括在硬盘驱动器内的磁盘的磁头滑块飞行高度的飞行高度控制设备。
15.如权利要求13所述的硬盘驱动器，其特征在于包括：根据所述气压传感器的第一PZT及第二PZT的测量值测定外气压的气压计测设备、以及根据测定出的外气压来控制包括在硬盘驱动器内的磁盘的磁头滑块飞行高度的飞行高度控制设备。
16.一种气压传感器的制造方法，其特征在于包括：
第1工序，形成内部有密封空间的密封筐体，该密封筐体至少在其一部分壁面上具有可根据外气压的变化而变形从而改变所述密封空间容积的薄板件；
第2工序，把用于测量所述薄板件固有振动频率的第一PZT接触地配设在所述薄板件上，同时把具有与所述第一PZT相同温度特性且用于测量薄板件突出部的固定频率的第二PZT接触地配设在该薄板件突出部上，其中，薄板件突出部是延伸所述薄板件而形成使得其突设于所述密封筐体。
17.如权利要求16所述的气压传感器的制造方法，其特征在于：在所述第2工序中，配设由所述第一PZT与所述第二PZT一体形成的一体型PZT。
18.如权利要求16所述的气压传感器的制造方法，其特征在于：在所述第2工序之后，相继进行配设用于激励所述密封筐体的激振用PZT的第3工序。
19.一种气压测定方法，其特征在于包括：
测量工序，通过温度特性相同的PZT分别测量第1薄板件的固有振动频率及第2薄板件的固有振动频率，其中，所述第1薄板件形成内部有密封空间的密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形从而改变所述密封空间的容积，所述第2薄板件具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触；
气压计算工序，根据测出的各固有振动频率计算气压。
20.如权利要求19所述的气压测定方法，其特征在于：所述测量工序可测量所述第1及第2薄板件的各固有振动频率之差；所述气压计算工序则根据测出的各固有振动频率计算气压。
21.如权利要求19所述的气压测定方法，其特征在于：在进行所述测量工序之前，还进行激励所述密封筐体的激振工序。
22.一种磁头滑块飞行高度的控制方法，其特征在于：该方法包括权利要求19所述的气压测定工序方法，还包括在进行所述气压计算工序之后，根据该计算出的气压对磁头滑块飞行高度进行控制的飞行高度控制工序。
说明书 :
技术领域
本发明涉及气压传感器，尤其是涉及振动式气压传感器。
背景技术
作为测定大气压的气压传感器，在专利文献日本专利第3191459号公报中揭示了一种振动式气压传感器。所谓振动式气压传感器，即是一种利用压电元件来测量根据气体压力而变化的振子的固有振动频率，并测定气压的传感器。这种气压传感器可用于测量高度。
然而，在振动式气压传感器中，由于测量振子的固有振动频率的压电元件具有温度漂移性，即外界温度变化时特性也随之变化的性质，因此会发生由周围温度的变化引起测量误差等的问题。具体地说，在温度20～85℃范围内，用PZT测量的固有振动频率约有3kHz的变化，特别是在高温时其变化量更大。因此，即使只发生了3kHz的测量误差，而把上述气压传感器使用到高度计上时也会出现300m的误差。从而导致测量精度低等问题。
有鉴于此，提供一种能改善上述现有技术中存在的缺陷的气压传感器实为必要。
然而，在振动式气压传感器中，由于测量振子的固有振动频率的压电元件具有温度漂移性，即外界温度变化时特性也随之变化的性质，因此会发生由周围温度的变化引起测量误差等的问题。具体地说，在温度20～85℃范围内，用PZT测量的固有振动频率约有3kHz的变化，特别是在高温时其变化量更大。因此，即使只发生了3kHz的测量误差，而把上述气压传感器使用到高度计上时也会出现300m的误差。从而导致测量精度低等问题。
有鉴于此，提供一种能改善上述现有技术中存在的缺陷的气压传感器实为必要。
发明内容
下面将以具体实施方式说明一种气压传感器及其制造方法、以及具备该气压传感器的硬盘驱动器、以及使用该气压传感器进行的气压测定方法及采用该气压测定方法的磁头飞行高度控制方法，而且所述气压传感器具有结构简单、能高精度地测定气压等特点。
本发明的一个实施方式提供一种气压传感器，其包括内部形成有密封空间的密封筐体；形成该密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积的第1薄板件；接触于该第1薄板件上并用于测量该薄板件的固有振动频率的第一PZT，进一步还包括：具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触的第2薄板件；以及，具有与第一PZT相同的温度特性且接触于所述第2薄板件上并用于测量该薄板件固有振动频率的第二PZT。
根据本技术方案，首先，使形成于密封筐体内部的密封空间处于真空或全空气状态。当气压传感器位于具有预定气压的场所时，所述密封空间则根据外气压进行膨胀或收缩。此时，随着膨胀或收缩所述第1薄板件变形，并改变其固有振动频率。通过用第一PZT测量该第1薄板件的固有振动频率，可测出随着气压变化的固有振动频率，从而也可以测定外气压。而且，具有与第1薄板件相同特性的第2薄板件接触地配置在所述密封筐体的外部，但该第2薄板件不受外气压变化的影响。从而，测出该第2薄板件的固有振动频率，并通过与所述第1薄板件的固有振动频率相比较(例如，计算各固有振动频率之差)来消除具有相同温度特性的第一及第二PZT的温度漂移所带来的影响，以此可以测定气压。综上所述，本发明涉及的气压传感器其结构简便，并能进行高精度的气压测定。
优选的，在本实施方式中，所述第1薄板件与第2薄板件由相同的材质形成且形成厚度相同。尤其是，所述第2薄板件是延伸设置所述第1薄板件而形成的。据此，由于所述第1及第2薄板件是用同一部件形成的，因而可以更准确地进行固有振动频率的比较，也可以更高精度地进行气压测定。
优选的，在本实施方式中，所述气压传感器具有第一PZT与第二PZT一体形成的一体型PZT。此时，该一体型PZT可检测所述第一PZT与第二PZT检测出的各固有振动频率的合成振动频率。据此，由于所述第一PZT及第二PZT由相同的PZT所形成，因而可以更精确地从分别测出的各固有振动频率中排除温度漂移产生的影响，从而可以实现气压测定的高精度化。特别是，通过测量用相同的PZT测得的各固有振动频率被合成的合成振动频率，并基于此操作可以使用运算部计算各固有振动频率，同时可以计算其差值来测定气压，从而实现了结构的简易化。
优选的，在本实施方式中，所述气压传感器具有激励所述密封筐体的激振用PZT。或者优选的，所述一体型PZT具有激励所述密封筐体的激振功能。而且，所述激振用PZT，或者所述一体型PZT通过产生台阶状的脉冲信号来进行对所述密封筐体的激振。由此，可以在适当时机通过所述激振用PZT或一体型PZT对所述密封筐体进行激振，并如上所述测出第1及第2薄板件的各固有振动频率后可以进行气压的测定。
本发明的另一个实施方式提供一种承载有上述气压传感器(或者，具有运算部的气压传感器单元)的硬盘驱动器，尤其是该硬盘驱动器还包括依据所述气压传感器的第一及第二PZT的测量值测定外气压的气压计测设备、以及依据测定的外气压控制磁头滑块飞行高度的飞行高度控设备。据此，在硬盘驱动器中，首先可以根据由上述气压传感器的PZT测出来的测量值来测定所在场所的外气压，并且可以根据测定出的气压值对需要微小飞行高度的磁头滑块的飞行高度进行控制。从而能实现磁头滑块飞行高度的稳定化，并能提高硬盘驱动器的读写精度。
本发明的又一个实施方式提供一种气压传感器的制造方法，其包括：形成一密封筐体的第1工序，而该密封筐体内部有密封空间且至少在一部分壁面上具有可根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积的薄板件；以及把用于测量所述薄板件固有振动频率的第一PZT接触地配设在所述薄板件上，同时把具有与所述第一PZT相同的温度特性且用于测量薄板件突出部的固定频率的第二PZT接触地配设在该薄板件突出部上的第2工序，其中，该薄板件突出部是延伸所述薄板件而形成的，以此使得该薄板件突出部突设于所述密封筐体。优选的，在所述第2工序中，配设了由第一PZT与第二PZT一体形成的一体型PZT。而且，在本实施方式中，还包括在进行所述第2工序之后相继进行的配设用于激励所述密封筐体的激振用PZT的第3工序。
本发明的又一个实施方式提供一种气压测定方法，其包括：通过温度特性相同的PZT分别测出第1薄板件的固有振动频率及第2薄板件的固有振动频率的测量工序，其中所述第1薄板件形成内部有密封空间的密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积，所述第2薄板件具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触；以及根据测出的各固有振动频率测定气压的气压计算工序。而且，所述测量工序可以测出第1及第2薄板件的各固有振动频率，而所述气压计算工序可以根据测出的各固有振动频率之差来计算气压。优选的，在进行所述检测工序之前，还进行激励所述密封筐体的激振工序。
本发明的又一个实施方式提供一种磁头滑块的飞行高度控制方法，其包括上述气压计算工序，以及该气压计算工序之后进行的依据所测定的气压来控制磁头滑块飞行高度的飞行高度控制工序。
与现有技术相比较，本发明具有如上所述的结构特性及其功能，据此，在同一部件中，分别测量受气压影响的薄板件及不受气压影响的薄板件的各自的固有振动频率，从而可以排除作为测量用传感器的PZT的温度漂移所带来的影响，并能进行高精度的气压测定。而且，又能提供结构简单且高精度的气压传感器。
本发明的一个实施方式提供一种气压传感器，其包括内部形成有密封空间的密封筐体；形成该密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积的第1薄板件；接触于该第1薄板件上并用于测量该薄板件的固有振动频率的第一PZT，进一步还包括：具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触的第2薄板件；以及，具有与第一PZT相同的温度特性且接触于所述第2薄板件上并用于测量该薄板件固有振动频率的第二PZT。
根据本技术方案，首先，使形成于密封筐体内部的密封空间处于真空或全空气状态。当气压传感器位于具有预定气压的场所时，所述密封空间则根据外气压进行膨胀或收缩。此时，随着膨胀或收缩所述第1薄板件变形，并改变其固有振动频率。通过用第一PZT测量该第1薄板件的固有振动频率，可测出随着气压变化的固有振动频率，从而也可以测定外气压。而且，具有与第1薄板件相同特性的第2薄板件接触地配置在所述密封筐体的外部，但该第2薄板件不受外气压变化的影响。从而，测出该第2薄板件的固有振动频率，并通过与所述第1薄板件的固有振动频率相比较(例如，计算各固有振动频率之差)来消除具有相同温度特性的第一及第二PZT的温度漂移所带来的影响，以此可以测定气压。综上所述，本发明涉及的气压传感器其结构简便，并能进行高精度的气压测定。
优选的，在本实施方式中，所述第1薄板件与第2薄板件由相同的材质形成且形成厚度相同。尤其是，所述第2薄板件是延伸设置所述第1薄板件而形成的。据此，由于所述第1及第2薄板件是用同一部件形成的，因而可以更准确地进行固有振动频率的比较，也可以更高精度地进行气压测定。
优选的，在本实施方式中，所述气压传感器具有第一PZT与第二PZT一体形成的一体型PZT。此时，该一体型PZT可检测所述第一PZT与第二PZT检测出的各固有振动频率的合成振动频率。据此，由于所述第一PZT及第二PZT由相同的PZT所形成，因而可以更精确地从分别测出的各固有振动频率中排除温度漂移产生的影响，从而可以实现气压测定的高精度化。特别是，通过测量用相同的PZT测得的各固有振动频率被合成的合成振动频率，并基于此操作可以使用运算部计算各固有振动频率，同时可以计算其差值来测定气压，从而实现了结构的简易化。
优选的，在本实施方式中，所述气压传感器具有激励所述密封筐体的激振用PZT。或者优选的，所述一体型PZT具有激励所述密封筐体的激振功能。而且，所述激振用PZT，或者所述一体型PZT通过产生台阶状的脉冲信号来进行对所述密封筐体的激振。由此，可以在适当时机通过所述激振用PZT或一体型PZT对所述密封筐体进行激振，并如上所述测出第1及第2薄板件的各固有振动频率后可以进行气压的测定。
本发明的另一个实施方式提供一种承载有上述气压传感器(或者，具有运算部的气压传感器单元)的硬盘驱动器，尤其是该硬盘驱动器还包括依据所述气压传感器的第一及第二PZT的测量值测定外气压的气压计测设备、以及依据测定的外气压控制磁头滑块飞行高度的飞行高度控设备。据此，在硬盘驱动器中，首先可以根据由上述气压传感器的PZT测出来的测量值来测定所在场所的外气压，并且可以根据测定出的气压值对需要微小飞行高度的磁头滑块的飞行高度进行控制。从而能实现磁头滑块飞行高度的稳定化，并能提高硬盘驱动器的读写精度。
本发明的又一个实施方式提供一种气压传感器的制造方法，其包括：形成一密封筐体的第1工序，而该密封筐体内部有密封空间且至少在一部分壁面上具有可根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积的薄板件；以及把用于测量所述薄板件固有振动频率的第一PZT接触地配设在所述薄板件上，同时把具有与所述第一PZT相同的温度特性且用于测量薄板件突出部的固定频率的第二PZT接触地配设在该薄板件突出部上的第2工序，其中，该薄板件突出部是延伸所述薄板件而形成的，以此使得该薄板件突出部突设于所述密封筐体。优选的，在所述第2工序中，配设了由第一PZT与第二PZT一体形成的一体型PZT。而且，在本实施方式中，还包括在进行所述第2工序之后相继进行的配设用于激励所述密封筐体的激振用PZT的第3工序。
本发明的又一个实施方式提供一种气压测定方法，其包括：通过温度特性相同的PZT分别测出第1薄板件的固有振动频率及第2薄板件的固有振动频率的测量工序，其中所述第1薄板件形成内部有密封空间的密封筐体的至少一部分壁面并根据外气压的变化而变形以使改变所述密封空间容积，所述第2薄板件具有与所述第1薄板件相同的振动特性并在所述密封筐体的外部与该密封筐体相接触；以及根据测出的各固有振动频率测定气压的气压计算工序。而且，所述测量工序可以测出第1及第2薄板件的各固有振动频率，而所述气压计算工序可以根据测出的各固有振动频率之差来计算气压。优选的，在进行所述检测工序之前，还进行激励所述密封筐体的激振工序。
本发明的又一个实施方式提供一种磁头滑块的飞行高度控制方法，其包括上述气压计算工序，以及该气压计算工序之后进行的依据所测定的气压来控制磁头滑块飞行高度的飞行高度控制工序。
与现有技术相比较，本发明具有如上所述的结构特性及其功能，据此，在同一部件中，分别测量受气压影响的薄板件及不受气压影响的薄板件的各自的固有振动频率，从而可以排除作为测量用传感器的PZT的温度漂移所带来的影响，并能进行高精度的气压测定。而且，又能提供结构简单且高精度的气压传感器。
附图说明
图1A是密封筐体的基本组成示例图，图中表示的是底座。
图1B是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把环套装配在底座上的状态。
图1C是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把振动板装配在环套上的状态。
图1D是密封筐体的基本组成示例图，图中表示的是图1C的截面图。
图2A是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把PZT装配在振动板上的状态。
图2B是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把PZT装配在振动板上的状态。
图3A是本发明第一实施例所述的密封筐体的结构图。
图3B是本发明第一实施例所述的密封筐体的结构图。
图3C是在图3A中示出的第一实施例所述之密封筐体的振动板上装配了PZT之后的结构图。
图4A是气压测定方法的说明图，图中表示了气压与PZT频率之间的关系。
图4B是气压测定方法的说明图，图中表示了高气压状态下PZT的频率及温度漂移之间的关系。
图4C是气压测定方法的说明图，图中表示了低气压状态下PZT的频率及温度漂移之间的关系。
图5A是在图3C示出的密封筐体上搭载了激振用PZT之后的状态结构图。
图5B是在图3C示出的密封筐体上搭载了激振用PZT之后的状态结构图。
图6是表示气压传感器以及控制其动作的控制装置之组成示例的模块图。
图7是表示气压传感器以及控制其动作的控制装置之另一组成示例的模块图。
图8是表示控制装置动作的说明图。
图9是表示密封筐体另一种组成的示例图。
图10是搭载有第二实施例所述之气压传感器的硬盘驱动器的组成概略图。
图11是图10中示出的硬盘驱动器的组成模块图。
图1B是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把环套装配在底座上的状态。
图1C是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把振动板装配在环套上的状态。
图1D是密封筐体的基本组成示例图，图中表示的是图1C的截面图。
图2A是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把PZT装配在振动板上的状态。
图2B是密封筐体的基本组成示例图，图中表示了把PZT装配在振动板上的状态。
图3A是本发明第一实施例所述的密封筐体的结构图。
图3B是本发明第一实施例所述的密封筐体的结构图。
图3C是在图3A中示出的第一实施例所述之密封筐体的振动板上装配了PZT之后的结构图。
图4A是气压测定方法的说明图，图中表示了气压与PZT频率之间的关系。
图4B是气压测定方法的说明图，图中表示了高气压状态下PZT的频率及温度漂移之间的关系。
图4C是气压测定方法的说明图，图中表示了低气压状态下PZT的频率及温度漂移之间的关系。
图5A是在图3C示出的密封筐体上搭载了激振用PZT之后的状态结构图。
图5B是在图3C示出的密封筐体上搭载了激振用PZT之后的状态结构图。
图6是表示气压传感器以及控制其动作的控制装置之组成示例的模块图。
图7是表示气压传感器以及控制其动作的控制装置之另一组成示例的模块图。
图8是表示控制装置动作的说明图。
图9是表示密封筐体另一种组成的示例图。
图10是搭载有第二实施例所述之气压传感器的硬盘驱动器的组成概略图。
图11是图10中示出的硬盘驱动器的组成模块图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。
本发明实施例所涉及的气压传感器具有能分别从根据气压的影响改变固有振动频率的振动件、以及随着气压的变化其固有振动频率不发生改变的振动件中测出各自的固有振动频率的特点，因此可以在排除检测传感器PZT的温度漂移影响的情况下进行气压测定。以下，将以具体实施例说明气压传感器的具体组成。另外，作为气压传感器的使用例还将说明把该气压传感器承载于硬盘驱动器上时的情况。当然，所述气压传感器的利用并不局限于此。
第一实施例
下面参照图1至图9说明本发明的第一实施例。图1至图3是表示气压传感器组成的示图。图4是用于说明气压测定方法的说明图。图5至图6也是表示气压传感器组成的示图。图7至图8是表示变形例中的气压传感器组成的示图。图9是表示气压传感器另一种组成示例的示图。
[组成]
本实施例所涉及的气压传感器具备内部形成有密封空间14的密封筐体1。该密封筐体1的组成示例及制造方法请参照图1至图3。
首先，图1A～图1D是表示密封筐体1的基本组成的示图。该密封筐体1由不锈钢制成，其包括：作为底板的圆板状底座11；作为侧壁的圆环状环套12；以及作为上盖的薄板状振动板13(第1薄板件)。具体地说，底座11(参照图1A)可以是如直径为3mm、厚度为200～400μm、不易变形并具有较高刚性的部件。而且，配置在所述底座11上的圆环状环套12(参照图1B)其外形比所述底座11小一圈，可以是如直径为2.4mm、厚度为200～400μm、与所述底座11一样不易变形并具有较高刚性的部件。还有，配置在所述环套12上的振动板13，遮盖由所述底座11与所述环套12包围构成的空间14的上部开口部，从而在其内部形成密封空间14(参照图1C)，该振动板13可以是直径为2.4mm(与所述环套12的直径相同)、厚度为18μm的、相较于所述底座11及环套12厚度较薄的一种部件。
对于所述底座11、环套12与振动板13，可以通过扩散粘结或焊接、铜焊、树脂粘结等方式将各个接触面牢固地接合起来，从而形成图1C所示的外观大致呈圆柱形的密封筐体1。而且，如图1D中用双点划线表示截面的截面图所示，形成于所述密封筐体1内部的空间14通过所述接合将处于空气无法流入/流出的封闭状态。另外，该内部空间14可以是真空态，也可以是填满空气的状态。
而且，所述振动板13具有一定程度的强度(厚度)，从而在所述密封筐体1的外部气压(外气压)发生变化时随着其变化而变形，从而可以改变所述密封空间14的容积。例如，作为气压传感器的密封筐体1位于具有预定气压的地方时，随着外气压变化所述密封空间14会发生膨胀或收缩现象，此时，为了使所述膨胀或收缩成为可能，所述振动板13将进行向上方鼓起或向下方凹进的变形。假设，所述密封空间14中填满了空气，并且其内部气压为1033hpa(海拔0m)时，若把所述密封筐体1移动到海拔3000m的地方，则外气压会降低到704hpa。这样的话，由于内部空气的膨胀，所述振动板13会发生向上方鼓起的变形，而其变形量就是外气压的应变量。从而，根据与所述环套12的接合所述振动板13呈现向周围扩张的状态，此时该振动板13的固有振动频率也会发生变化。即，振动板13的张力可以用气压的函数来表示，因此，固有振动频率也将作为气压的应变量而发生变化。如上所述，从海拔0m到3000m之间，根据气压的变化所述振动板13的固有振动频率也发生了约30kHz的变化。此时，响应气压变化而发生的固有振动频率的变化量能带来10Hz/m的衰变。
而为了用所述密封筐体1测定气压，最好是测量振动板13的固有振动频率。为此，如图2A所示，优选的将测量所述振动板13之固有振动频率的PZT(第一PZT)接触地设置在该振动板13上为好。另外，如图2B所示，环套12中用点线表示说明了振动板用PZT21与环套12之间的位置关系。
而且，在本实施例中，为了补偿PZT21的温度漂移还采用了如下所述的组成结构。首先，如图3A所示，大致呈长方形的突出振动板15(第2薄板件；薄板件突出部)是所述振动板13从其部分外周起继续向着外侧延伸突出所形成的。由于该突出振动板15与所述振动板13是一体形成的，因而两者的材质及形成厚度均相同。即，该突出振动板15的厚度与所述振动板13的厚度均为18μm，比所述底座11及所述环套12的厚度薄。在通常状态下，该振动板13与该突出振动板15具有相同的振动特性。而且，突出振动板15是从振动板13的外周向着外部突出形成的，因此，如图3B所示比所述环套12的外框还要突出一些，该突出振动板15一端连接着振动板13并处于被所述环套12支撑的状态。另外，该突出振动板15的另一端是自由端，呈悬梁状。因此，当所述密封筐体1发生振动时，该突出振动板15也会随着振动。然而，如上所述，虽然根据气压的变化使所述振动板13的张力发生变化从而导致该振动板13的固有振动频率也发生改变，但是由于所述突出振动板15是突设在所述密封筐体1上的，因而不会受到气压变化的影响，故其固有振动频率也不会发生改变。总之，由于突出振动板15是与所述振动板13一体形成的，因此，例如在填充了1033hpa的空气并达到了所需的气压状态的情况下，该振动板13与所述突出振动板15具有相同的固有振动频率，而在其他气压的状态下(非1033hpa状态)，则分别具有不同的固有振动频率。
另外，如图3C所示，在本实施例中所述突出振动板15上还装配有用于测量该突出振动板15之固有振动频率的突出振动板用PZT22(第二PZT)。特别是，在本实施例中，该突出振动板用PZT22与上述振动板用PZT21一体形成一根棍状PZT2(一体型PZT)。换句话说，PZT2是在所述振动板13及突出振动板15的上方跨过所述环套12而配置的，其中，振动板用PZT21的一部分位于振动板13上，突出振动板用PZT22的一部分突出振动板15上。而且，由于各PZT21、22是一体形成的结构，因此其具有相同的温度特性，即根据温度的变化所测得的固有振动频率也随之变化的所谓的温度漂移特性。相应地，通过用各PZT21、22测量的固有振动频率之差可以消除所述PZT2的温度漂移。对于这种措施，以下参照图4进行说明。
首先，用“fa”表示所述振动板13的固有振动频率、用“fb”表示突出振动板15的固有振动频率。此时如上所述，由于突出振动板15不受气压影响，因此其固有振动频率不发生变化；而振动板13的固有振动频率却随着外气压的变化而变化(参照图4A)。即，通过振动板用PZT21测得的振动板13的固有振动频率fa被表示为外气压的函数。在此，如上所述，由于振动板PZT21与突出振动板PZT22具有温度漂移特性，因此如图4B、图4C的虚线所表示，随着周围的温度的改变，各PZT21、22的实际测量值也将发生偏移。然而，由于各PZT21、22构成同一个PZT2，具有相同的温度漂移特性，因此，可以通过计算测得的各固有振动频率fa、fb之差来消除温度漂移。即测出各固有振动频率差“fa-fb”，而该“fa-fb”是以fb为基准的气压的函数，其可以精确地测定气压的变化。而且，通过读取由各PZT21、22一体形成的PZT2所测量的振动频率，可以计测所述各固有振动频率之差“fa-fb”。具体的说，在PZT2中可以测量振动板13与突出振动板15的各固有振动频率的合成振动频率，因此，通过测量该合成振动频率并进行规定的运算即可以测得所述各固有振动频率之差“fa-fb”。
例如，按照以下方式可以从PZT2的测量值中计算出各固有振动频率fa、fb。首先，PZT检测的信号是时间信号，并且测量频率fa与fb被合成的衰减振动(fa+fb)。之后，对该合成振动频率取样，再将获得的数据用离散FFT(DFT)算法分解成各个频率，从而可以检测fa、fb。此时，通过反复进行上述处理使之达到平均水平，这样可以提高数据的正确性。另外，振动板的固有振动频率较高时，高出的那部分可以通过提高取样频率来对应，而且扩大PZT的输出电压为宜。
而且，为了以上述方式测量振动板13及突出振动板15的固有振动频率，需要激励各振动板13、15的振动，因而也可以设置激振用PZT3。例如，如图5A、图5B所示，在密封筐体1的底座11上设置了与上述测量用PZT2不同的激振用PZT3，施加电压使该加振用PZT3振动，并对该密封筐体1进行激振。此时，为了实际激励密封筐体1即气压传感器10而测量其固有振动频率，需要设置可控制激振及测量操作的控制装置40(运算部)。参照图6，说明为控制气压传感器10的测量动作而形成的结构示例。如该图所示，在装配有PZT2、3的气压传感器10上连接控制装置40，形成气压传感器单元。而且通过编入规定程序，在所述控制装置40中配设激振控制部41及测量控制部42。其中，激振控制部41向激振用PZT3施加电压，激励所述密封筐体1振动的同时，将开始激振的信息通知给测量控制部42。同样地，激振控制部41停止向激振用PZT3施加电压，从而激励所述密封筐体1的振动，并将开始激振的信息通知给测量控制部42。该测量控制部42接收激振控制部41传送的激振开始的信息后，立即测量通过测量用PZT2测出的固有振动频率值，并计算之差fa-fb。接着，通过测量控制部42或其他运算装置并根据已检测的固有振动频率值计算出气压值。
也可以不设置加振用PZT3，而将测量用PZT2用于激振操作中。此种情况下，如图7所示，以所述方式使配设在控制装置40上的激振控制部41与测量控制部42对一个PZT2进行操作。这时，激振控制部41可以如图8的符号V所表示，可以对所述PZT2施加用于激励该PZT2的台阶状脉冲电压，或者切断被施加的台阶状电压。而且，当施加电压或切断电压时，把已开始激振的信息通知给测量控制部42。而如图8中的虚线所表示，接收激振开始的通知后测量控制部42会立即工作，以此检测通过PZT2测出的固有振动频率。由此，通过切换一个PZT2，就可以将其利用到激振、测量中。
另外，在所述激振用PZT3或激振及测量两用的PZT2中也可以使用薄膜层压型PZT。通过使用薄膜层压型PZT，可以施加更小的电压来进行激振。从而，如下所述，通常为了测定气压而需要运行气压传感器时，可以实现运行时所需电力的省电化。
[制造方法]
下面说明所述气压传感器10的制造方法。首先，如图1所示，堆积所述底座11、环套12、振动板13，使得在其内部形成封闭空间14，再分别将这些部件牢固地固定起来，从而形成密封筐体1(第1工序)。此时，由于振动板13上延伸形成有突出振动板15，这样就形成了图3A所示的密封筐体1。
其次，设置由各PZT21、22一体形成的PZT2，使得振动板用PZT21位于振动板13上、突出振动板用PZT22位于突出振动板15上(第2工序)。
接着，如图5所示，在密封筐体1的底座11上配设激振用PZT3(第3工序)。另外，也可以在设置所述测量用PZT2之前先将该激振用PZT3设置到密封筐体1上。或者，也可以不设置该激振用PZT3，此时可以把用于测量振动的PZT2用在激振操作中。
由此形成气压传感器10。之后，将其安装到需要的机器或场所中，并在各PZT2、3上连接与控制装置40相连的信号线。
[操作]
下面对具有上述结构并由控制装置40所控制的气压传感器10的操作进行说明。首先，从控制装置40向激振用PZT3或PZT2发送激振指令，即施加电压或停止施加电压的指令，从而激励激振用PZT3或PZT2，并对密封筐体1进行激振(激振工序)。
之后，控制装置40将立即测量由PZT2测得的振动板13之固有振动频率fa与突出振动板15之固有振动频率fb的合成振动频率(测量工序)。其次，利用控制装置40或其他运算装置并根据所测出的合成振动频率，按照规定的运算处理计算两者之差即fa-fb，再依据该差值fa-fb计算外气压(气压计算工序)。例如，使用各固有振动频率之差fa-fb，并参照保存在控制装置40中的预先设定好的各固有振动频率之差与气压之间的对应表，或按照预先设定的计算式进行计算，以此可以计算出外气压。
如上所述，在本发明中，通过形成具备密封筐体1、PZT2(3)的气压传感器10，以及根据PZT2的固有振动频率，可以测定外气压的气压值。此时，尤其是由于测量了受气压影响的振动板13及不受气压影响的突出振动板15的各固有振动频率之差，因而可以抑制PZT2的温度漂移以便能高精度地测定气压值。
可以理解，上述密封筐体1的形状仅为本发明的一种示例，其形状并不局限于此。而且，在上述实施例中，说明了振动板13用来构成密封筐体1的部分壁面的情况，而该密封筐体1的其他壁面也可以与所述振动板13一样由薄板所形成。又例如，所述密封筐体1也可以形成为如图9所示的结构。如同图所示，该密封筐体1由所述底座11与环套12一体成型而成的凹状皿部16、以及形成有所述突出振动板15的振动板13所构成。具体地说，凹状皿部16是使用压力机对一张不锈钢薄板进行冲压成型加工而成，其中央部形成有一具有规定深度的凹部18。而且，该凹部18的开口部周围形成有环状防护板17，其与所述振动板13贴在一起。这样所述凹部18则被振动板13堵住，从而形成封闭空间。
由于密封筐体1采用的是不锈钢材料，故很容易形成上述形状，进而无需引入半导体程序，以及较低的成本下也能制造出高精度的小型的电子部件。
还有，在本实施例中说明了振动板用PZT21与突出振动板用PZT22一体成型形成PZT2的情况，当然，本发明实施例也可以采用PZT21、22各自分开而分别设置于振动板13及突出振动板15上的结构。
再者，在本实施例中说明了由PZT2、3激振时，施加的信号为具有多个频率的台阶状脉冲信号的情况，当然也可以施加正弦波震动等其他形态的信号，以此对密封筐体1进行激振。
另外，当需要配置PZT3时，最好将该PZT3设置在相对于测量用PZT2两者相互平行的位置上。以便使振动板13、15的振动加大，容易读取检测信号。
第二实施例
下面将参照图10至图11说明本发明的第二实施例。本实施例中，所述气压传感器承载于硬盘驱动器上。以下详细说明其结构及操作。其中，图10是硬盘驱动器的内部结构图，图11是其结构模块图。
在本实施例中，硬盘驱动器100包括有磁盘、承载有磁头的磁头折片组合、控制基板101等部件，采用与普通硬盘驱动器相同的结构。而且，与上述第一实施例中说明的产品具有相同的结构，即至少有具备密封筐体1及PZT2的气压传感器10装配在控制基板101上。之外，可以配设激振用PZT3，也可以配设覆盖密封筐体1的遮盖筐体。而且，该气压传感器10尤其是PZT2与承载在控制基板101上的控制装置120相连接，以使控制其操作。另外，所述为气压传感器10搭载位置的一个示例，也可以将其设置在其他位置上。
参照图11，通过编入规定程序，所述控制装置120中配设有气压计测处理部121(气压计测设备)及飞行量控制部122(飞行量控制设备)。气压计测处理部121将起到与上述第一实施例中说明的激振控制部41及测量控制部42相同的作用。即，例如，对于气压传感器10的PZT2，所述气压计测处理部121会对其施加激振指令(激振工序)，同时也会对从各振动板13、15中测出的振动频率进行检测(测量工序)。之后根据测得的振动频率计算外气压的气压值(气压计算工序)。并将该计算出的外气压值通知传送给飞行量控制部122。其后，该飞行量控制部122根据算出的外气压值控制相对于磁盘的磁头滑块的飞行量。这是由于根据气压的变化，对规定飞行高度无法控制，从而会发生磁头滑块的飞行高度过高或不足等现象的缘故。
另外，控制磁头滑块的飞行量，例如可以采用改变相对于磁盘的磁头折片组合本身的承载高度的方式，或者也可以采用如日本专利文献特开2006-114202号公报中所揭示，伸缩设置在磁头滑块的空气流流入侧的伸缩部件，从而调整流入磁盘与磁头滑块之间的空气流量的方式来进行控制。并且，采用所谓热膨胀技术，在磁头滑块内设置电阻及线圈等的发热体或者是微小热致动器，从而通过加热发热体在ABS面上形成突起，以此来调整飞行量。当然，磁头滑块的飞行量的控制方法可以任意采用适当的方法。
如上所述，在本实施例中的硬盘驱动器100中，依据使用上述气压传感器10的PZT2测量的值，可以在被设场所中测定外气压，并根据所测定出的气压值，可以对需要微小飞行量的磁头滑块的飞行高度进行合理的控制。从而能实现磁头滑块飞行高度的稳定化，并能提高硬盘驱动器100的读写精度。
在上述说明中，如图10所示举出了把气压传感器10设置在硬盘驱动器100的控制基板101上时的示例，当然其设置位置并不限定于此，也可以将气压传感器10设置在硬盘驱动器100内部中，尤其是可以设置在容纳磁盘(图未示)的内部空间(磁盘收容部)中。据此，由于发热该磁盘收容部与外部具有不同的气压，因此不会影响磁头滑块的飞行高度从而可以更精确地测定所述空间的气压，并能更合理地控制磁头滑块的飞行高度。
本发明所涉及的气压传感器，可以搭载于硬盘驱动器等受气压影响的电子设备中，或在高度计中使用，具有产业上的可利用性。
本发明实施例所涉及的气压传感器具有能分别从根据气压的影响改变固有振动频率的振动件、以及随着气压的变化其固有振动频率不发生改变的振动件中测出各自的固有振动频率的特点，因此可以在排除检测传感器PZT的温度漂移影响的情况下进行气压测定。以下，将以具体实施例说明气压传感器的具体组成。另外，作为气压传感器的使用例还将说明把该气压传感器承载于硬盘驱动器上时的情况。当然，所述气压传感器的利用并不局限于此。
第一实施例
下面参照图1至图9说明本发明的第一实施例。图1至图3是表示气压传感器组成的示图。图4是用于说明气压测定方法的说明图。图5至图6也是表示气压传感器组成的示图。图7至图8是表示变形例中的气压传感器组成的示图。图9是表示气压传感器另一种组成示例的示图。
[组成]
本实施例所涉及的气压传感器具备内部形成有密封空间14的密封筐体1。该密封筐体1的组成示例及制造方法请参照图1至图3。
首先，图1A～图1D是表示密封筐体1的基本组成的示图。该密封筐体1由不锈钢制成，其包括：作为底板的圆板状底座11；作为侧壁的圆环状环套12；以及作为上盖的薄板状振动板13(第1薄板件)。具体地说，底座11(参照图1A)可以是如直径为3mm、厚度为200～400μm、不易变形并具有较高刚性的部件。而且，配置在所述底座11上的圆环状环套12(参照图1B)其外形比所述底座11小一圈，可以是如直径为2.4mm、厚度为200～400μm、与所述底座11一样不易变形并具有较高刚性的部件。还有，配置在所述环套12上的振动板13，遮盖由所述底座11与所述环套12包围构成的空间14的上部开口部，从而在其内部形成密封空间14(参照图1C)，该振动板13可以是直径为2.4mm(与所述环套12的直径相同)、厚度为18μm的、相较于所述底座11及环套12厚度较薄的一种部件。
对于所述底座11、环套12与振动板13，可以通过扩散粘结或焊接、铜焊、树脂粘结等方式将各个接触面牢固地接合起来，从而形成图1C所示的外观大致呈圆柱形的密封筐体1。而且，如图1D中用双点划线表示截面的截面图所示，形成于所述密封筐体1内部的空间14通过所述接合将处于空气无法流入/流出的封闭状态。另外，该内部空间14可以是真空态，也可以是填满空气的状态。
而且，所述振动板13具有一定程度的强度(厚度)，从而在所述密封筐体1的外部气压(外气压)发生变化时随着其变化而变形，从而可以改变所述密封空间14的容积。例如，作为气压传感器的密封筐体1位于具有预定气压的地方时，随着外气压变化所述密封空间14会发生膨胀或收缩现象，此时，为了使所述膨胀或收缩成为可能，所述振动板13将进行向上方鼓起或向下方凹进的变形。假设，所述密封空间14中填满了空气，并且其内部气压为1033hpa(海拔0m)时，若把所述密封筐体1移动到海拔3000m的地方，则外气压会降低到704hpa。这样的话，由于内部空气的膨胀，所述振动板13会发生向上方鼓起的变形，而其变形量就是外气压的应变量。从而，根据与所述环套12的接合所述振动板13呈现向周围扩张的状态，此时该振动板13的固有振动频率也会发生变化。即，振动板13的张力可以用气压的函数来表示，因此，固有振动频率也将作为气压的应变量而发生变化。如上所述，从海拔0m到3000m之间，根据气压的变化所述振动板13的固有振动频率也发生了约30kHz的变化。此时，响应气压变化而发生的固有振动频率的变化量能带来10Hz/m的衰变。
而为了用所述密封筐体1测定气压，最好是测量振动板13的固有振动频率。为此，如图2A所示，优选的将测量所述振动板13之固有振动频率的PZT(第一PZT)接触地设置在该振动板13上为好。另外，如图2B所示，环套12中用点线表示说明了振动板用PZT21与环套12之间的位置关系。
而且，在本实施例中，为了补偿PZT21的温度漂移还采用了如下所述的组成结构。首先，如图3A所示，大致呈长方形的突出振动板15(第2薄板件；薄板件突出部)是所述振动板13从其部分外周起继续向着外侧延伸突出所形成的。由于该突出振动板15与所述振动板13是一体形成的，因而两者的材质及形成厚度均相同。即，该突出振动板15的厚度与所述振动板13的厚度均为18μm，比所述底座11及所述环套12的厚度薄。在通常状态下，该振动板13与该突出振动板15具有相同的振动特性。而且，突出振动板15是从振动板13的外周向着外部突出形成的，因此，如图3B所示比所述环套12的外框还要突出一些，该突出振动板15一端连接着振动板13并处于被所述环套12支撑的状态。另外，该突出振动板15的另一端是自由端，呈悬梁状。因此，当所述密封筐体1发生振动时，该突出振动板15也会随着振动。然而，如上所述，虽然根据气压的变化使所述振动板13的张力发生变化从而导致该振动板13的固有振动频率也发生改变，但是由于所述突出振动板15是突设在所述密封筐体1上的，因而不会受到气压变化的影响，故其固有振动频率也不会发生改变。总之，由于突出振动板15是与所述振动板13一体形成的，因此，例如在填充了1033hpa的空气并达到了所需的气压状态的情况下，该振动板13与所述突出振动板15具有相同的固有振动频率，而在其他气压的状态下(非1033hpa状态)，则分别具有不同的固有振动频率。
另外，如图3C所示，在本实施例中所述突出振动板15上还装配有用于测量该突出振动板15之固有振动频率的突出振动板用PZT22(第二PZT)。特别是，在本实施例中，该突出振动板用PZT22与上述振动板用PZT21一体形成一根棍状PZT2(一体型PZT)。换句话说，PZT2是在所述振动板13及突出振动板15的上方跨过所述环套12而配置的，其中，振动板用PZT21的一部分位于振动板13上，突出振动板用PZT22的一部分突出振动板15上。而且，由于各PZT21、22是一体形成的结构，因此其具有相同的温度特性，即根据温度的变化所测得的固有振动频率也随之变化的所谓的温度漂移特性。相应地，通过用各PZT21、22测量的固有振动频率之差可以消除所述PZT2的温度漂移。对于这种措施，以下参照图4进行说明。
首先，用“fa”表示所述振动板13的固有振动频率、用“fb”表示突出振动板15的固有振动频率。此时如上所述，由于突出振动板15不受气压影响，因此其固有振动频率不发生变化；而振动板13的固有振动频率却随着外气压的变化而变化(参照图4A)。即，通过振动板用PZT21测得的振动板13的固有振动频率fa被表示为外气压的函数。在此，如上所述，由于振动板PZT21与突出振动板PZT22具有温度漂移特性，因此如图4B、图4C的虚线所表示，随着周围的温度的改变，各PZT21、22的实际测量值也将发生偏移。然而，由于各PZT21、22构成同一个PZT2，具有相同的温度漂移特性，因此，可以通过计算测得的各固有振动频率fa、fb之差来消除温度漂移。即测出各固有振动频率差“fa-fb”，而该“fa-fb”是以fb为基准的气压的函数，其可以精确地测定气压的变化。而且，通过读取由各PZT21、22一体形成的PZT2所测量的振动频率，可以计测所述各固有振动频率之差“fa-fb”。具体的说，在PZT2中可以测量振动板13与突出振动板15的各固有振动频率的合成振动频率，因此，通过测量该合成振动频率并进行规定的运算即可以测得所述各固有振动频率之差“fa-fb”。
例如，按照以下方式可以从PZT2的测量值中计算出各固有振动频率fa、fb。首先，PZT检测的信号是时间信号，并且测量频率fa与fb被合成的衰减振动(fa+fb)。之后，对该合成振动频率取样，再将获得的数据用离散FFT(DFT)算法分解成各个频率，从而可以检测fa、fb。此时，通过反复进行上述处理使之达到平均水平，这样可以提高数据的正确性。另外，振动板的固有振动频率较高时，高出的那部分可以通过提高取样频率来对应，而且扩大PZT的输出电压为宜。
而且，为了以上述方式测量振动板13及突出振动板15的固有振动频率，需要激励各振动板13、15的振动，因而也可以设置激振用PZT3。例如，如图5A、图5B所示，在密封筐体1的底座11上设置了与上述测量用PZT2不同的激振用PZT3，施加电压使该加振用PZT3振动，并对该密封筐体1进行激振。此时，为了实际激励密封筐体1即气压传感器10而测量其固有振动频率，需要设置可控制激振及测量操作的控制装置40(运算部)。参照图6，说明为控制气压传感器10的测量动作而形成的结构示例。如该图所示，在装配有PZT2、3的气压传感器10上连接控制装置40，形成气压传感器单元。而且通过编入规定程序，在所述控制装置40中配设激振控制部41及测量控制部42。其中，激振控制部41向激振用PZT3施加电压，激励所述密封筐体1振动的同时，将开始激振的信息通知给测量控制部42。同样地，激振控制部41停止向激振用PZT3施加电压，从而激励所述密封筐体1的振动，并将开始激振的信息通知给测量控制部42。该测量控制部42接收激振控制部41传送的激振开始的信息后，立即测量通过测量用PZT2测出的固有振动频率值，并计算之差fa-fb。接着，通过测量控制部42或其他运算装置并根据已检测的固有振动频率值计算出气压值。
也可以不设置加振用PZT3，而将测量用PZT2用于激振操作中。此种情况下，如图7所示，以所述方式使配设在控制装置40上的激振控制部41与测量控制部42对一个PZT2进行操作。这时，激振控制部41可以如图8的符号V所表示，可以对所述PZT2施加用于激励该PZT2的台阶状脉冲电压，或者切断被施加的台阶状电压。而且，当施加电压或切断电压时，把已开始激振的信息通知给测量控制部42。而如图8中的虚线所表示，接收激振开始的通知后测量控制部42会立即工作，以此检测通过PZT2测出的固有振动频率。由此，通过切换一个PZT2，就可以将其利用到激振、测量中。
另外，在所述激振用PZT3或激振及测量两用的PZT2中也可以使用薄膜层压型PZT。通过使用薄膜层压型PZT，可以施加更小的电压来进行激振。从而，如下所述，通常为了测定气压而需要运行气压传感器时，可以实现运行时所需电力的省电化。
[制造方法]
下面说明所述气压传感器10的制造方法。首先，如图1所示，堆积所述底座11、环套12、振动板13，使得在其内部形成封闭空间14，再分别将这些部件牢固地固定起来，从而形成密封筐体1(第1工序)。此时，由于振动板13上延伸形成有突出振动板15，这样就形成了图3A所示的密封筐体1。
其次，设置由各PZT21、22一体形成的PZT2，使得振动板用PZT21位于振动板13上、突出振动板用PZT22位于突出振动板15上(第2工序)。
接着，如图5所示，在密封筐体1的底座11上配设激振用PZT3(第3工序)。另外，也可以在设置所述测量用PZT2之前先将该激振用PZT3设置到密封筐体1上。或者，也可以不设置该激振用PZT3，此时可以把用于测量振动的PZT2用在激振操作中。
由此形成气压传感器10。之后，将其安装到需要的机器或场所中，并在各PZT2、3上连接与控制装置40相连的信号线。
[操作]
下面对具有上述结构并由控制装置40所控制的气压传感器10的操作进行说明。首先，从控制装置40向激振用PZT3或PZT2发送激振指令，即施加电压或停止施加电压的指令，从而激励激振用PZT3或PZT2，并对密封筐体1进行激振(激振工序)。
之后，控制装置40将立即测量由PZT2测得的振动板13之固有振动频率fa与突出振动板15之固有振动频率fb的合成振动频率(测量工序)。其次，利用控制装置40或其他运算装置并根据所测出的合成振动频率，按照规定的运算处理计算两者之差即fa-fb，再依据该差值fa-fb计算外气压(气压计算工序)。例如，使用各固有振动频率之差fa-fb，并参照保存在控制装置40中的预先设定好的各固有振动频率之差与气压之间的对应表，或按照预先设定的计算式进行计算，以此可以计算出外气压。
如上所述，在本发明中，通过形成具备密封筐体1、PZT2(3)的气压传感器10，以及根据PZT2的固有振动频率，可以测定外气压的气压值。此时，尤其是由于测量了受气压影响的振动板13及不受气压影响的突出振动板15的各固有振动频率之差，因而可以抑制PZT2的温度漂移以便能高精度地测定气压值。
可以理解，上述密封筐体1的形状仅为本发明的一种示例，其形状并不局限于此。而且，在上述实施例中，说明了振动板13用来构成密封筐体1的部分壁面的情况，而该密封筐体1的其他壁面也可以与所述振动板13一样由薄板所形成。又例如，所述密封筐体1也可以形成为如图9所示的结构。如同图所示，该密封筐体1由所述底座11与环套12一体成型而成的凹状皿部16、以及形成有所述突出振动板15的振动板13所构成。具体地说，凹状皿部16是使用压力机对一张不锈钢薄板进行冲压成型加工而成，其中央部形成有一具有规定深度的凹部18。而且，该凹部18的开口部周围形成有环状防护板17，其与所述振动板13贴在一起。这样所述凹部18则被振动板13堵住，从而形成封闭空间。
由于密封筐体1采用的是不锈钢材料，故很容易形成上述形状，进而无需引入半导体程序，以及较低的成本下也能制造出高精度的小型的电子部件。
还有，在本实施例中说明了振动板用PZT21与突出振动板用PZT22一体成型形成PZT2的情况，当然，本发明实施例也可以采用PZT21、22各自分开而分别设置于振动板13及突出振动板15上的结构。
再者，在本实施例中说明了由PZT2、3激振时，施加的信号为具有多个频率的台阶状脉冲信号的情况，当然也可以施加正弦波震动等其他形态的信号，以此对密封筐体1进行激振。
另外，当需要配置PZT3时，最好将该PZT3设置在相对于测量用PZT2两者相互平行的位置上。以便使振动板13、15的振动加大，容易读取检测信号。
第二实施例
下面将参照图10至图11说明本发明的第二实施例。本实施例中，所述气压传感器承载于硬盘驱动器上。以下详细说明其结构及操作。其中，图10是硬盘驱动器的内部结构图，图11是其结构模块图。
在本实施例中，硬盘驱动器100包括有磁盘、承载有磁头的磁头折片组合、控制基板101等部件，采用与普通硬盘驱动器相同的结构。而且，与上述第一实施例中说明的产品具有相同的结构，即至少有具备密封筐体1及PZT2的气压传感器10装配在控制基板101上。之外，可以配设激振用PZT3，也可以配设覆盖密封筐体1的遮盖筐体。而且，该气压传感器10尤其是PZT2与承载在控制基板101上的控制装置120相连接，以使控制其操作。另外，所述为气压传感器10搭载位置的一个示例，也可以将其设置在其他位置上。
参照图11，通过编入规定程序，所述控制装置120中配设有气压计测处理部121(气压计测设备)及飞行量控制部122(飞行量控制设备)。气压计测处理部121将起到与上述第一实施例中说明的激振控制部41及测量控制部42相同的作用。即，例如，对于气压传感器10的PZT2，所述气压计测处理部121会对其施加激振指令(激振工序)，同时也会对从各振动板13、15中测出的振动频率进行检测(测量工序)。之后根据测得的振动频率计算外气压的气压值(气压计算工序)。并将该计算出的外气压值通知传送给飞行量控制部122。其后，该飞行量控制部122根据算出的外气压值控制相对于磁盘的磁头滑块的飞行量。这是由于根据气压的变化，对规定飞行高度无法控制，从而会发生磁头滑块的飞行高度过高或不足等现象的缘故。
另外，控制磁头滑块的飞行量，例如可以采用改变相对于磁盘的磁头折片组合本身的承载高度的方式，或者也可以采用如日本专利文献特开2006-114202号公报中所揭示，伸缩设置在磁头滑块的空气流流入侧的伸缩部件，从而调整流入磁盘与磁头滑块之间的空气流量的方式来进行控制。并且，采用所谓热膨胀技术，在磁头滑块内设置电阻及线圈等的发热体或者是微小热致动器，从而通过加热发热体在ABS面上形成突起，以此来调整飞行量。当然，磁头滑块的飞行量的控制方法可以任意采用适当的方法。
如上所述，在本实施例中的硬盘驱动器100中，依据使用上述气压传感器10的PZT2测量的值，可以在被设场所中测定外气压，并根据所测定出的气压值，可以对需要微小飞行量的磁头滑块的飞行高度进行合理的控制。从而能实现磁头滑块飞行高度的稳定化，并能提高硬盘驱动器100的读写精度。
在上述说明中，如图10所示举出了把气压传感器10设置在硬盘驱动器100的控制基板101上时的示例，当然其设置位置并不限定于此，也可以将气压传感器10设置在硬盘驱动器100内部中，尤其是可以设置在容纳磁盘(图未示)的内部空间(磁盘收容部)中。据此，由于发热该磁盘收容部与外部具有不同的气压，因此不会影响磁头滑块的飞行高度从而可以更精确地测定所述空间的气压，并能更合理地控制磁头滑块的飞行高度。
本发明所涉及的气压传感器，可以搭载于硬盘驱动器等受气压影响的电子设备中，或在高度计中使用，具有产业上的可利用性。