JPH06103230B2 - ストレンゲージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧力、荷重、変位、速度、加速度、トルクな
どの物理量を電気信号に変換する圧力センサに使用する
ストレンゲージの改良に関するものである。

（従来の技術） 従来、圧力センサとしては、第13図〜第15図で示すもの
が知られている。

これらは、いずれも被測定物導入口３と連結する圧力検
出筒１に半導体ストレンゲージ２を取付け、この半導体
ストレンゲージ２に外力により歪みが加わると、その抵
抗変化を検出するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、半導体ストレンゲージ２は、量産に適するもの
の、温度特性が悪い上に、感度が低いという問題点があ
った。

そこで、本発明は、上記の問題を解消し、温度特性の向
上、および感度の向上を図るようにしたストレンゲージ
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は、以下のように
構成した。

すなわち、本発明は、圧電基板上に、入力信号を表面弾
性波に変換する入力変換器と、前記圧電基板の表面を伝
搬する表面弾性波を電気信号に変換する出力変換器とを
所定間隔おいて形成し、 前記圧電基板のうち前記両変換器の間を圧力検出部と
し、当該圧力検出部にその変形に応じて表面弾性波の通
過量を増減する表面弾性波調節器を形成してなる。

（作用） このように構成する本発明では、入力変換器は入力信号
を表面弾性波に変換する。

この表面弾性波は、圧力検出部を通過する際に、圧力検
出部の変形に応じて表面弾性波調節器により通過量が増
減される。

すなわち、圧力検出部が外部圧力によって変形すると、
この変形に応じて表面弾性波調節器は、表面弾性波の通
過量を増加または減少させる。

従って、出力変換器からは圧力検出部のわずかの変形に
より急激に変化する電気信号が出力される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す平面図である。

第１実施例は、水晶やLiNbO₉などで形成する圧電基板４
上の左右に、入力信号を表面弾性波に変換する入力変換
器５と、圧電基板４の表面を伝搬する表面弾性波を電気
信号に変換する出力変換器６とを所定間隔おいてそれぞ
れ形成する。

入力変換器５は、くし型電極5Aと、くし型電極5Bとを、
各くしが交互かつ平行に配列されるようにアルミニウム
の薄膜などで形成する。ここで、平行に配列する各くし
間の距離は、入力信号の波長をλとすれば、λ/2とす
る。出力変換器６は、くし型電極6Aと、くし型電極6Bと
を、入力変換器５と同様にアルミニウムの蒸着などで形
成する。

圧電基板４のうち入力変換器５と出力変換器６との間を
圧力検出部７とし、この圧力検出部７の表面に、圧力検
出部７に対する外力による変形に応じて表面弾性波の通
過量を減少する表面弾性波調節器８を形成する。

表面弾性波調節器８は、圧電基板４上に、表面弾性波の
伝搬方向と直角方向にアルミニウムの薄膜などで複数の
導体パターン９を平行に形成し、これら各導体パターン
９の両端を互いに電気的に接続する。ここで、平行に配
列する各導体パターン９間の距離は、入力信号の波長を
λとすれば、λ/2−Δλとする。

このように構成するストレンゲージは、例えば第２図に
示すように被測定物導入口10を有する検出筒11内に配置
されて、圧力センサを構成する。

次に、このように構成する第１実施例の動作例について
説明する。

いま、波長λの入力信号が入力変換器５に入力される
と、入力変換器５はその入力信号を表面弾性波に変換す
る。

表面弾性波は、圧力検出部７を通過する際に、圧力検出
部７の変形に応じて表面弾性波調節器８により通過量が
増減する。

すなわち、外部圧力によって圧力検出部７の導体パター
ン９側が凸状態に変形すると、この変形に応じて各導体
パターン９の各間隔はλ/2−Δλからλ/2に増加し、そ
れにより表面弾性波の減衰量が増加するので、出力変換
器６からの出力信号が減少する。

従って、第６図で示すように、出力変換器６からは圧力
検出部７のわずかの変形により急激に変化する電気信号
が出力され、きわめて感度がよい。

次に、本発明の第２実施例について、第３図を参照して
説明する。

第２実施例は、第１実施例における表面弾性波調節器８
の導体パターン９の間隔をλ/2にしたものである。

このようにすると、外部圧力によって圧力検出部７の導
体パターン９側が凸状態に変形すると、この変形に応じ
て導体パターン９の各間隔はλ/2からλ/2＋Δλに増加
し、それにより表面弾性波の減衰量が減少する。従っ
て、出力変換器６からは、圧力検出部７への圧力増加に
対して第７図で示すような出力信号が得られる。

次に、本発明の第３実施例について、第４図を参照して
説明する。

第３実施例は、第１実施例における表面弾性波調節器８
の導体パターン９の間隔をλ/2＋Δλにしたものであ
る。

このようにすると、外部圧力によって圧力検出部７の導
体パターン９側が凹状態に変形すると、この変形に応じ
て導体パターン９の各間隔はλ/2＋Δλからλ/2に減少
し、それにより表面弾性波の減衰量が増加する。従っ
て、出力変換器６からは、圧力検出部７への圧力増加に
対して第８図で示すような出力信号が得られる。

次に、本発明の第４実施例について、第５図を参照して
説明する。

第４実施例は、第１実施例における表面弾性波調節器８
を、性質のことなる表面弾性波調節器8Aと表面弾性波調
節器8Bとに置き換えたものである。すなわち、表面弾性
波調節器8Aにおける導体パターン９の間隔をλ/2−Δλ
にし、表面弾性波調節器8Bにおける導体パターン９の間
隔をλ/2＋Δλにする。

このようにすると、圧力検出部７が外部圧力によって導
体パターン９側がたとえば凹状態に変形すると、この変
形に応じて表面弾性波調節器8Aの導体パターン９の各間
隔がλ/2−Δλからさらに短くなるとともに、表面弾性
波調節器8Bの導体パターン９の各間隔がλ/2＋Δλから
λ/2に減少する。従って、出力変換器６からは、圧力検
出部７への圧力変化に対して第９図で示すような電気信
号が出力される。

次に、本発明に関連する圧力センサについて、第10図を
参照して説明する。

この圧力センサは、外枠12に第11図で示すようなストレ
ンゲージ13を取り付ける。このストレンゲージは13、第
１図のものから表面弾性波調節器８を省略したものであ
る。

そして、ストレンゲージ13の圧力検出部７に、筒体14の
先端に取り付けた半球状の弾性体15を点接触すると共
に、筒体14内の圧力に応じて弾性体15を伸縮自在に構成
する。

このように構成すると、外部圧力に応じて弾性体15が伸
縮して圧力検出部７を伝搬する表面弾性波の通過量が増
減するので、出力変換器６からは第12図で示すような出
力信号が得られる。

（発明の効果） 以上のように、本発明では、圧力検出部を通過する表面
弾性波を、圧力検出部の変形に応じて増減するようにし
たので、出力変換器からは圧力検出部のわずかの変形に
より急激に変化する電気信号が出力される。従って、本
発明では、感度の向上、および温度特性の向上が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の平面図、第２図はその実
施例を適用した圧力センサの構成を示す図、第３図は本
発明の第２実施例の平面図、第４図は本発明の第３実施
例の平面図、第５図は本発明の第４実施例の平面図、第
６図〜第９図はそれぞれ各実施例の圧力と出力信号の関
係を示す図、第10図は圧力センサの断面図、第11図はそ
の圧力センサに使用するストレンゲージの平面図、第12
図はその圧力と出力信号の関係を示す図、第13図〜第15
図はそれぞれ従来技術を説明する図である。 ４は圧電基板、５は入力変換器、６は出力変換器、７は
圧力検出部、８は表面弾性波調節器、９は導体パターン
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電基板上に、入力信号を表面弾性波に変
   換する入力変換器と、前記圧電基板の表面を伝搬する表
   面弾性波を電気信号に変換する出力変換器とを所定間隔
   おいて形成し、 前記圧電基板のうち前記両変換器の間を圧力検出部と
   し、当該圧力検出部にその変形に応じて表面弾性波の通
   過量を増減する表面弾性波調節器を形成してなるストレ
   ンゲージ。