JPH05296861A - 圧電圧力センサ - Google Patents
圧電圧力センサInfo
- Publication number
- JPH05296861A JPH05296861A JP12796092A JP12796092A JPH05296861A JP H05296861 A JPH05296861 A JP H05296861A JP 12796092 A JP12796092 A JP 12796092A JP 12796092 A JP12796092 A JP 12796092A JP H05296861 A JPH05296861 A JP H05296861A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric body
- pressure sensor
- pressure
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定する圧力を圧電体に受け、圧電効果によ
り発生する電荷量を測定して圧力を測定する圧電圧力セ
ンサを高性能な装置とする。 【構成】 例えばジルコン酸チタン酸鉛，チタン酸鉛，
チタン酸バリウム等の圧電材料を用いて、多数の空孔が
形成された多孔質圧電材質で構成した圧電体を使用す
る。
り発生する電荷量を測定して圧力を測定する圧電圧力セ
ンサを高性能な装置とする。 【構成】 例えばジルコン酸チタン酸鉛，チタン酸鉛，
チタン酸バリウム等の圧電材料を用いて、多数の空孔が
形成された多孔質圧電材質で構成した圧電体を使用す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電体を用いた接触型
圧電圧力センサに関する。
圧電圧力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、一般的な接触型圧電圧力センサ
の構成の概略を示すブロック図であり、図において、１
は圧電体、２は電極、３はリード線、４は検出回路、５
は電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＦＥＴと言う）、６は抵
抗である。
の構成の概略を示すブロック図であり、図において、１
は圧電体、２は電極、３はリード線、４は検出回路、５
は電界効果トランジスタ（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ
ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＦＥＴと言う）、６は抵
抗である。
【０００３】次に動作について説明する。ＦＥＴ５が閉
の状態で（リード線３が遮断されている状態を言う）、
圧電体１に圧力が加えられると、圧電体１の圧電効果
（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）により
圧電体１の表面に電荷が発生する。結晶が、一定の方向
に加えられた応力に対応して電気分極（ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を生じ、結晶の両端に正
反対の符号の電荷を発生する現象で、ピエゾ（ｐｉｅｚ
ｏ）効果とも言う。この分極に起因する結晶の双極子モ
ーメントは、一定の向きの応力に対して、一定の方向を
持つ。そして、圧電体に発生する電荷量は、圧電体に電
圧を印加したときの圧電体の歪（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒ
ｉｃｔｉｏｎ）と比例する。
の状態で（リード線３が遮断されている状態を言う）、
圧電体１に圧力が加えられると、圧電体１の圧電効果
（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）により
圧電体１の表面に電荷が発生する。結晶が、一定の方向
に加えられた応力に対応して電気分極（ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を生じ、結晶の両端に正
反対の符号の電荷を発生する現象で、ピエゾ（ｐｉｅｚ
ｏ）効果とも言う。この分極に起因する結晶の双極子モ
ーメントは、一定の向きの応力に対して、一定の方向を
持つ。そして、圧電体に発生する電荷量は、圧電体に電
圧を印加したときの圧電体の歪（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒ
ｉｃｔｉｏｎ）と比例する。
【０００４】次に、ＦＥＴ５を開にすると（リード線３
が接続された状態を言う）、圧電体１に蓄積した電荷
が、抵抗６で電圧が高められてアースされる。従って、
検出回路４でこの電圧値を測定することにより、圧電体
１に加えられた圧力を測定することができる。なお、装
置の検出効率は圧電体１の性能で定まる。圧力が加えら
れたときに発生する電荷量、すなわち圧電効果が大きけ
れば大きいほど、高性能（高分解能）な装置とでき、装
置の小型化も容易に行える。
が接続された状態を言う）、圧電体１に蓄積した電荷
が、抵抗６で電圧が高められてアースされる。従って、
検出回路４でこの電圧値を測定することにより、圧電体
１に加えられた圧力を測定することができる。なお、装
置の検出効率は圧電体１の性能で定まる。圧力が加えら
れたときに発生する電荷量、すなわち圧電効果が大きけ
れば大きいほど、高性能（高分解能）な装置とでき、装
置の小型化も容易に行える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】圧電圧力センサは以上
のように構成され、装置の検出効率は圧電体の性能で定
まるため、高性能な装置とするためには圧電効果の高い
圧電体を用いる必要がある。
のように構成され、装置の検出効率は圧電体の性能で定
まるため、高性能な装置とするためには圧電効果の高い
圧電体を用いる必要がある。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、高性能な圧電圧力センサを提供する
ことを目的としている。
されたものであり、高性能な圧電圧力センサを提供する
ことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる圧電圧力
センサは、多数の空孔が形成された多孔質圧電材質を用
いて形成した圧電体を使用することを特徴とする。
センサは、多数の空孔が形成された多孔質圧電材質を用
いて形成した圧電体を使用することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。本発明における装置の構成は、圧電体１が異なる
だけで従来の技術として説明した図１に示す構成と同様
であり、ここでは重複した説明は省略する。
する。本発明における装置の構成は、圧電体１が異なる
だけで従来の技術として説明した図１に示す構成と同様
であり、ここでは重複した説明は省略する。
【０００９】次に本発明における圧電体１について説明
する。本発明における圧電体１は、多数の空孔が形成さ
れた多孔質圧電材質を用いて形成される。そして、その
製造方法は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電
材料の粉末とメタクリル樹脂等の有機材料の粉末とを適
当な比で混合して成形，焼成し、電界を印加して分極し
て製造する。
する。本発明における圧電体１は、多数の空孔が形成さ
れた多孔質圧電材質を用いて形成される。そして、その
製造方法は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電
材料の粉末とメタクリル樹脂等の有機材料の粉末とを適
当な比で混合して成形，焼成し、電界を印加して分極し
て製造する。
【００１０】以下、詳細に説明する。例えば平均粒径
１．２μｍのジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）の粉末
と、平均粒径３０μｍのメタクリル樹脂粉末（例えば、
ポリメタクリル酸メチルの重合物）を適当な比率で混合
する。この混合比により製造される多孔質圧電材質の全
体積に占める空孔の比率（以下、これを空孔率と言う）
が定まり、その圧電効果も定まる。そして、成形，焼成
を行い、１ｋＶ／ｍｍ程度の電界を印加し、分極して本
発明の圧電体１が得られる。
１．２μｍのジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）の粉末
と、平均粒径３０μｍのメタクリル樹脂粉末（例えば、
ポリメタクリル酸メチルの重合物）を適当な比率で混合
する。この混合比により製造される多孔質圧電材質の全
体積に占める空孔の比率（以下、これを空孔率と言う）
が定まり、その圧電効果も定まる。そして、成形，焼成
を行い、１ｋＶ／ｍｍ程度の電界を印加し、分極して本
発明の圧電体１が得られる。
【００１１】図２は、空孔率と圧電効果との関係を示す
図であり、図に示すように、多孔質とすることにより必
ず圧電効果が増大し、圧電効果は空孔率に依存すること
が解る。こうして得られた圧電体１で図１に示すように
接触型圧電圧力センサを構成すれば、圧電体１の圧電効
果が大きいため、従来の装置では検知できなかった微小
な圧力の検出や、圧力の微小な相違を検知できる。
図であり、図に示すように、多孔質とすることにより必
ず圧電効果が増大し、圧電効果は空孔率に依存すること
が解る。こうして得られた圧電体１で図１に示すように
接触型圧電圧力センサを構成すれば、圧電体１の圧電効
果が大きいため、従来の装置では検知できなかった微小
な圧力の検出や、圧力の微小な相違を検知できる。
【００１２】なお上記実施例では、圧電体１の圧電材料
としてジルコン酸チタン酸鉛を用い、多孔質を形成する
有機材料としてメタクリル樹脂粉末を用いた例で説明し
ているが、例えばチタン酸鉛，チタン酸バリウム等を用
いることができ、多孔質を形成する材料として他の有機
材料を用いても良い。
としてジルコン酸チタン酸鉛を用い、多孔質を形成する
有機材料としてメタクリル樹脂粉末を用いた例で説明し
ているが、例えばチタン酸鉛，チタン酸バリウム等を用
いることができ、多孔質を形成する材料として他の有機
材料を用いても良い。
【００１３】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、多数の空
孔が形成された多孔質圧電材質を用いて形成した圧電体
を用い装置を構成することで、従来の装置では難しかっ
た微小な圧力を検知したり、微小な圧力の相違が検知で
きるという効果がある。
孔が形成された多孔質圧電材質を用いて形成した圧電体
を用い装置を構成することで、従来の装置では難しかっ
た微小な圧力を検知したり、微小な圧力の相違が検知で
きるという効果がある。
【図１】圧電圧力センサの構成例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】空孔率と圧電効果との関係を示す図である。
【符号の説明】 １ 圧電体 ２ 電極 ３ リード線 ４ 検出回路 ５ ＦＥＴ ６ 抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 測定する圧力を圧電体に受け、圧力を受
けた圧電体が圧電効果（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｅｆｆｅｃｔ）により発生する電荷量を測定して受けた
圧力を測定する圧電圧力センサにおいて、 装置に使用する圧電体に、 例えばジルコン酸チタン酸鉛，チタン酸鉛，チタン酸バ
リウム等の圧電材料を用いて、多数の空孔が形成された
多孔質圧電材質で構成した圧電体を使用することを特徴
とする圧電圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12796092A JPH05296861A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 圧電圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12796092A JPH05296861A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 圧電圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296861A true JPH05296861A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14972924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12796092A Pending JPH05296861A (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 圧電圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05296861A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070052850A (ko) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 고려대학교 산학협력단 | 압전필름을 이용한 토압계수 측정장치 및 측정방법 |
| JP2017198678A (ja) * | 2013-03-15 | 2017-11-02 | ナノ コンポジット プロダクツ インコーポレイテッド | 歪みゲージとして使用される複合材料 |
| US10260968B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-16 | Nano Composite Products, Inc. | Polymeric foam deformation gauge |
| US10405779B2 (en) | 2015-01-07 | 2019-09-10 | Nano Composite Products, Inc. | Shoe-based analysis system |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP12796092A patent/JPH05296861A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070052850A (ko) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 고려대학교 산학협력단 | 압전필름을 이용한 토압계수 측정장치 및 측정방법 |
| JP2017198678A (ja) * | 2013-03-15 | 2017-11-02 | ナノ コンポジット プロダクツ インコーポレイテッド | 歪みゲージとして使用される複合材料 |
| US10263174B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-16 | Nano Composite Products, Inc. | Composite material used as a strain gauge |
| US10260968B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-16 | Nano Composite Products, Inc. | Polymeric foam deformation gauge |
| US10658567B2 (en) | 2013-03-15 | 2020-05-19 | Nano Composite Products, Inc. | Composite material used as a strain gauge |
| US11329212B2 (en) | 2013-03-15 | 2022-05-10 | Nano Composite Products, Inc. | Composite conductive foam insole |
| US11874184B2 (en) | 2013-03-15 | 2024-01-16 | Nano Composite Products, Inc. | Composite conductive foam |
| US10405779B2 (en) | 2015-01-07 | 2019-09-10 | Nano Composite Products, Inc. | Shoe-based analysis system |
| US11564594B2 (en) | 2015-01-07 | 2023-01-31 | Nano Composite Products, Inc. | Shoe-based analysis system |
| US12220223B2 (en) | 2015-01-07 | 2025-02-11 | Nano Composite Products, Inc. | Shoe-based analysis system |
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