JPS63167203A - 歪センサ− - Google Patents
歪センサ−Info
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- JPS63167203A JPS63167203A JP31117786A JP31117786A JPS63167203A JP S63167203 A JPS63167203 A JP S63167203A JP 31117786 A JP31117786 A JP 31117786A JP 31117786 A JP31117786 A JP 31117786A JP S63167203 A JPS63167203 A JP S63167203A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は非晶質軟磁性合金薄膜を用いた歪センサーに
関するものである。
関するものである。
「従来の技術」
現在、多く使用されている歪センサーには、ワイヤー歪
センサー、箔歪センサー、半導体歪センサー等がある。
センサー、箔歪センサー、半導体歪センサー等がある。
前記ワイヤー歪センサーは、金属線を引っ張ると伸びる
同時に細くなり、その電気的抵抗か増加する効果を利用
した乙のであり、２５μ次程度の金属線（例えば、コン
スタンクン、ニクロム等）を台紙（和紙、ボンド紙等）
に貼りつけた構造の乙のである。
同時に細くなり、その電気的抵抗か増加する効果を利用
した乙のであり、２５μ次程度の金属線（例えば、コン
スタンクン、ニクロム等）を台紙（和紙、ボンド紙等）
に貼りつけた構造の乙のである。
また、前記箔歪センサーは、金属箔に絶縁性波膜をつく
り、ゲージパターンを印刷した後、不要部分を化学処理
で取り去った構造のものであり、この箔歪センサーは、
抵抗線の替わりに数μｍ厚の抵抗箔か使用されている。
り、ゲージパターンを印刷した後、不要部分を化学処理
で取り去った構造のものであり、この箔歪センサーは、
抵抗線の替わりに数μｍ厚の抵抗箔か使用されている。
さらに、前記半導体センサーは、半導体単結晶内に応力
か発生すると、その半導体のキャリアの移動度、つまり
比抵抗が応力によっても変化ずろ効果を利用したしので
ある。
か発生すると、その半導体のキャリアの移動度、つまり
比抵抗が応力によっても変化ずろ効果を利用したしので
ある。
「発明が解決しようとする問題点ｊ
１１り記従来の各歪センサーは、いずれも電気抵抗の変
化を利用したものであり、ワイヤー、箔とらに細線状の
金属抵抗体を使用しており、脆弱であリ、半導体センサ
ーにおいても接続部が脆弱である等の欠点がある。
化を利用したものであり、ワイヤー、箔とらに細線状の
金属抵抗体を使用しており、脆弱であリ、半導体センサ
ーにおいても接続部が脆弱である等の欠点がある。
さらに、従来の歪センサーは、金属の細線を利用してい
るため、腐食環境に弱く、防湿処理が必要であり、腐食
雰囲気下での使用が困難である問題点がある。
るため、腐食環境に弱く、防湿処理が必要であり、腐食
雰囲気下での使用が困難である問題点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、取り扱いが簡単で、腐食性雰囲気でも使用可能な歪セ
ンサーを提供することにある。
、取り扱いが簡単で、腐食性雰囲気でも使用可能な歪セ
ンサーを提供することにある。
「問題点を解決するための手段」
本発明に係る歪センサーは、非晶質軟磁性合金、特にＣ
ｏ系非晶質軟磁性合金を用いたものであり、非晶質軟磁
性金属の特徴である高い磁歪変化性および耐腐食性を有
効に利用したものであり、その構造としては、リング状
に形成した非晶質軟磁性磁性合金膜にコイルを巻き付け
たものを非磁性基板に取り付けたものである。非晶質軟
磁性合金、特にＣｏ系非晶質軟磁性合金は、多湿、酸化
性等の雰囲気においても充分な耐腐食性を持つので、塗
装等の保護膜が劣化してもセンサー機能が損なわれるこ
とはない。また、歪センサーにおいて巻着使用されるコ
イルは、普通のビニール被覆線で充分であるので、使用
軟磁性材らビニールが耐え得る腐食環境なら問題はなく
、このような腐食環境に前記非晶質合金は充分に耐え得
る。構造ら、前記したように、非晶質軟磁性合金膜にコ
イルを巻き付けたものを非磁性基板に取り付けただけの
簡単なものであり、細線を使用していないので、取り扱
いら、特に注意を要しない。温度に関してもビニール被
覆線が耐えうる温度まで使用可能である。また、本発明
で使用する非磁性基板とは、ある程度形を保持するもの
で、歪を感知（歪により変形）するものであり、ガラス
、セラミックス等の薄片０２〜Ｌｘｍ程度のものがよい
。
ｏ系非晶質軟磁性合金を用いたものであり、非晶質軟磁
性金属の特徴である高い磁歪変化性および耐腐食性を有
効に利用したものであり、その構造としては、リング状
に形成した非晶質軟磁性磁性合金膜にコイルを巻き付け
たものを非磁性基板に取り付けたものである。非晶質軟
磁性合金、特にＣｏ系非晶質軟磁性合金は、多湿、酸化
性等の雰囲気においても充分な耐腐食性を持つので、塗
装等の保護膜が劣化してもセンサー機能が損なわれるこ
とはない。また、歪センサーにおいて巻着使用されるコ
イルは、普通のビニール被覆線で充分であるので、使用
軟磁性材らビニールが耐え得る腐食環境なら問題はなく
、このような腐食環境に前記非晶質合金は充分に耐え得
る。構造ら、前記したように、非晶質軟磁性合金膜にコ
イルを巻き付けたものを非磁性基板に取り付けただけの
簡単なものであり、細線を使用していないので、取り扱
いら、特に注意を要しない。温度に関してもビニール被
覆線が耐えうる温度まで使用可能である。また、本発明
で使用する非磁性基板とは、ある程度形を保持するもの
で、歪を感知（歪により変形）するものであり、ガラス
、セラミックス等の薄片０２〜Ｌｘｍ程度のものがよい
。
前記のように本発明の歪センサーは、従来の抵抗効果を
利用した方法とは原理的には異なり、コイルのインダク
タンスの変化を利用した乙のである。従って、リング形
状のコアは、軟磁性、高透磁率の合金でなければならな
い。とくに組成としては、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系が好まし
い。組成式として（Ｔ Ｍ）ｌ−Ｘ（Ｍ −Ｍ ）ｘで
示されるもので、ＴＭは主としてｃｏからなり、Ｃｏの
一部をＦｅ１またはＮｉの一種により１０％以内で置換
可能であり、ＭはＺｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも一種
以上の金属元素からなり、また、ＭはＮ ｂＳＴ ａ、
Ｍ ｏｓ Ｗのうち少なくとも一種以上の金属からな
り、０．０５＜Ｘ≦０．２、かッＭ／ （Ｍ ＋Ｍ ）
＝ ０．３〜０．９を満足する非晶質軟磁性合金が適す
る。この非晶質軟磁性合金膜を単層で使用する場合は、
膜の厚さは１〜２０μ肩が適当である。積層体として用
いる場合は、各合金薄膜の厚さは１〜３μ農が適当であ
る。この場合、積層する中間の絶縁物薄膜としてＳ ｉ
ｏ 、、スピネル、アルミナ等を用いるとよいが、アル
ミナが適当であり、各膜厚は、２００〜５００人が適当
である。このように薄膜を絶縁物薄膜と積層して使用す
れば、コイルのインダクタンス変化をより敏感にするこ
とができる。
利用した方法とは原理的には異なり、コイルのインダク
タンスの変化を利用した乙のである。従って、リング形
状のコアは、軟磁性、高透磁率の合金でなければならな
い。とくに組成としては、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系が好まし
い。組成式として（Ｔ Ｍ）ｌ−Ｘ（Ｍ −Ｍ ）ｘで
示されるもので、ＴＭは主としてｃｏからなり、Ｃｏの
一部をＦｅ１またはＮｉの一種により１０％以内で置換
可能であり、ＭはＺｒ、Ｈｆ、Ｙのうち少なくとも一種
以上の金属元素からなり、また、ＭはＮ ｂＳＴ ａ、
Ｍ ｏｓ Ｗのうち少なくとも一種以上の金属からな
り、０．０５＜Ｘ≦０．２、かッＭ／ （Ｍ ＋Ｍ ）
＝ ０．３〜０．９を満足する非晶質軟磁性合金が適す
る。この非晶質軟磁性合金膜を単層で使用する場合は、
膜の厚さは１〜２０μ肩が適当である。積層体として用
いる場合は、各合金薄膜の厚さは１〜３μ農が適当であ
る。この場合、積層する中間の絶縁物薄膜としてＳ ｉ
ｏ 、、スピネル、アルミナ等を用いるとよいが、アル
ミナが適当であり、各膜厚は、２００〜５００人が適当
である。このように薄膜を絶縁物薄膜と積層して使用す
れば、コイルのインダクタンス変化をより敏感にするこ
とができる。
この非晶質合金薄膜の単層または積層体からなる非晶質
磁性合金膜は、非磁性基板上にスパッタ法で沈着、形成
させる。沈着、形成した非晶質磁性合金膜を熱処理によ
り透磁率の改善を行なうが、この際に、一方向に弱い磁
気異方性を付与する。
磁性合金膜は、非磁性基板上にスパッタ法で沈着、形成
させる。沈着、形成した非晶質磁性合金膜を熱処理によ
り透磁率の改善を行なうが、この際に、一方向に弱い磁
気異方性を付与する。
この非晶質磁性合金膜を化学処理等により、非磁性基板
から切り出し、リング状のコアに形成する。
から切り出し、リング状のコアに形成する。
このリング状コアにビニル被覆コイル３を巻いて素子を
形成する。この素子を、第１図に示すように、非磁性基
板ｌに例えばエポキシ樹脂接着剤を用いて貼り付は歪セ
ンサーとする。
形成する。この素子を、第１図に示すように、非磁性基
板ｌに例えばエポキシ樹脂接着剤を用いて貼り付は歪セ
ンサーとする。
この歪センサーは、第２図に示すように、その四隅位置
Ａを被験体Ｓ接着すればよい。
Ａを被験体Ｓ接着すればよい。
この歪センサーは、リング状の非晶質磁性合金膜製のコ
アｉに付与した磁気異方性の方向に対して第２図に示し
たたわみＦが働くような歪が生ずると、応力に従ってコ
イル３のインダクタンスが変化し、歪センサーとして機
能する。
アｉに付与した磁気異方性の方向に対して第２図に示し
たたわみＦが働くような歪が生ずると、応力に従ってコ
イル３のインダクタンスが変化し、歪センサーとして機
能する。
以下、この発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
「実施例 ｌ」
Ｃｏ５７ＺｒｓＮｂｓの組成の合金についてのターゲッ
トを用意し、Ａｒガス中で高周波スパッタリングを行な
い、ガラス板上に薄膜を成長させた。その上にＡＱ、０
３の被膜（犀さ３００人）をスパッタリングして被覆し
、さらにＣ０１１７Ｚ ｒｓＮ ｂｅの薄膜層をつける
という方法で磁性膜厚３μ次の層を８層沈着した多層膜
を積層し、非晶質磁性合金膜を得た。スパッタリング条
件は、入力電力 ； ５００Ｗ、Ａｒガス圧 ； ３
Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒであった。この多層膜積層体（非
晶質磁性合金膜）を回転磁場中で３９０℃、１時間の熱
処理をして磁気異方性を除去し、最後に磁界の回転を停
止して、一方向に磁気異方性を付与した。この積層体か
らエツチング法により外径８ＭＲ１内径５ｘｉのリング
状の非晶質磁性合金膜をガラス基板上に形成した。この
基板から第１図に示したように、ビニール被覆線を巻い
て歪センサーを作成した。
トを用意し、Ａｒガス中で高周波スパッタリングを行な
い、ガラス板上に薄膜を成長させた。その上にＡＱ、０
３の被膜（犀さ３００人）をスパッタリングして被覆し
、さらにＣ０１１７Ｚ ｒｓＮ ｂｅの薄膜層をつける
という方法で磁性膜厚３μ次の層を８層沈着した多層膜
を積層し、非晶質磁性合金膜を得た。スパッタリング条
件は、入力電力 ； ５００Ｗ、Ａｒガス圧 ； ３
Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒであった。この多層膜積層体（非
晶質磁性合金膜）を回転磁場中で３９０℃、１時間の熱
処理をして磁気異方性を除去し、最後に磁界の回転を停
止して、一方向に磁気異方性を付与した。この積層体か
らエツチング法により外径８ＭＲ１内径５ｘｉのリング
状の非晶質磁性合金膜をガラス基板上に形成した。この
基板から第１図に示したように、ビニール被覆線を巻い
て歪センサーを作成した。
このようにして得た歪センサーをエポキシ系接着剤でそ
の四隅を別のガラス板（被験体）上に接着し、磁気異方
性を付与した方向に対して第２図に示すようなたわみＦ
が発生するような力を前記ガラス板に加えたところ、第
３図に示すように、歪センサーのコイルのインダクタン
スは、歪７．４×１０−５に対し、無歪の状態から１０
倍変化した。
の四隅を別のガラス板（被験体）上に接着し、磁気異方
性を付与した方向に対して第２図に示すようなたわみＦ
が発生するような力を前記ガラス板に加えたところ、第
３図に示すように、歪センサーのコイルのインダクタン
スは、歪７．４×１０−５に対し、無歪の状態から１０
倍変化した。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明に係る歪センサーは、非晶
質合金、特にＧｏ系非晶質合金を用いたしのであり、非
晶質金属の特徴である高い磁歪変化性および耐腐食性を
有効に利用したちのであり、その構造としては、リング
状に形成した非晶質磁性合金膜にコイルを巻き付けたし
のを非磁性基板に取り付けたものである。
質合金、特にＧｏ系非晶質合金を用いたしのであり、非
晶質金属の特徴である高い磁歪変化性および耐腐食性を
有効に利用したちのであり、その構造としては、リング
状に形成した非晶質磁性合金膜にコイルを巻き付けたし
のを非磁性基板に取り付けたものである。
本発明の歪センサーは、従来の抵抗効果をｆｌｌ用した
方法とは原理的には異なり、コイルのインダクタンスの
変化を利用した乙のであり、リング状の非晶質磁性合金
膜製のコアに付与した磁気異方性の方向に張力が働くよ
うな歪が生ずると、応力に従ってコイルのインダクタン
スが変化し、歪センサーとして機能する。
方法とは原理的には異なり、コイルのインダクタンスの
変化を利用した乙のであり、リング状の非晶質磁性合金
膜製のコアに付与した磁気異方性の方向に張力が働くよ
うな歪が生ずると、応力に従ってコイルのインダクタン
スが変化し、歪センサーとして機能する。
従って、本発明の歪センサーは、取り扱いも簡単で、腐
食性雰囲気でも使用可能であり、温度に関してもビニー
ル被覆コイルが耐えうる温度まで使用可能であり、産業
上、機械、船舶、建築、化学工業等の広い分野に応用で
きる。
食性雰囲気でも使用可能であり、温度に関してもビニー
ル被覆コイルが耐えうる温度まで使用可能であり、産業
上、機械、船舶、建築、化学工業等の広い分野に応用で
きる。
第１図は本発明の歪センサーの概略図、第２図は同歪セ
ンサーに付与した磁気異方性の方向と加えたたわみの方
向との関係を示す斜視図、第３図は試作した歪センサー
の歪量とインダクタンスの変化量との関係を示すグラフ
である。 ｌ・・・・・非磁性基板、 ２・・・・・・リング状非晶質磁性合金膜製のコア、３
・・・・・・ビニール被覆コイル、 Ｓ・・・・・・被験体、 Ｆ ・・ ・・・ た イっ み 。
ンサーに付与した磁気異方性の方向と加えたたわみの方
向との関係を示す斜視図、第３図は試作した歪センサー
の歪量とインダクタンスの変化量との関係を示すグラフ
である。 ｌ・・・・・非磁性基板、 ２・・・・・・リング状非晶質磁性合金膜製のコア、３
・・・・・・ビニール被覆コイル、 Ｓ・・・・・・被験体、 Ｆ ・・ ・・・ た イっ み 。
Claims (2)
- （１）非磁性基板上に、非晶質軟磁性合金の薄膜の単層
膜、またはこの薄膜と絶縁物の薄膜を交互に沈着して形
成した多層膜からなる非晶質軟磁性合金膜をリング状に
成形し、このリング状成形物にコイルを巻いたことを特
徴とする歪センサー。 - （２）前記非晶質軟磁性合金膜の一方向に、磁気異方性
を付与したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の歪センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31117786A JPS63167203A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 歪センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31117786A JPS63167203A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 歪センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167203A true JPS63167203A (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=18014010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31117786A Pending JPS63167203A (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 歪センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63167203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194806A (en) * | 1990-06-07 | 1993-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Strain sensor including an amorphous magnetic metal member, and a method of producing the strain sensor |
-
1986
- 1986-12-29 JP JP31117786A patent/JPS63167203A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194806A (en) * | 1990-06-07 | 1993-03-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Strain sensor including an amorphous magnetic metal member, and a method of producing the strain sensor |
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