[发明专利]应变传感器和拉伸特性测定方法

说明书

应变传感器在板状的基板的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件。传感器元件具有压电膜和层叠在该压电膜的两面的电极。在基板中，一个面形成为所层叠的传感器元件不伸出到外侧的大小，并且，在与一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠传感器元件的夹持部。

技术领域

本发明涉及测量在物体上产生的应变的技术。

背景技术

以往，存在使用形成为膜状的压电膜(piezo film)的应变传感器。应变传感器是用于测量在物体上产生的应变的传感器。例如，利用应变传感器测量在桥梁、大楼等各种结构物上产生的应变量，对该结构物的状态(有关损伤等的状态)进行监视(诊断)(例如，参照专利文献1)。

应变传感器是使用在压电膜的两面形成有电极的传感器元件的结构。压电膜在产生应变时产生与该应变对应的电荷。传感器元件在形成于压电膜的两面的电极之间产生与由该压电膜产生的电荷对应的电压。

另外，应变传感器不限于上述的桥梁或大楼等结构物，也用于测量在产业机械等的结构要素(例如，机械臂)中产生的应变量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-3371号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，应变传感器在输出灵敏度特性上存在偏差。换言之，应变传感器在输出灵敏度特性上存在个体差异。这里所说的输出灵敏度特性是指应变量与输出(测量信号)之间的关系。在应变传感器间，在输出灵敏度特性上产生偏差的原因之一在于作为压电膜的特性的压电常数d₃₁(延伸方向的压电常数d₃₁)的偏差。压电膜的延伸方向是指与压电膜的厚度方向垂直的方向。

专利文献1等所示的以往的应变传感器是在形成后的状态下难以沿压电膜的延伸方向作用力的形状。因此，基于对提取为样品的压电膜测定的延伸方向的压电常数d₃₁的测定结果，确定应变传感器的输出灵敏度特性。即，应变传感器的输出灵敏度特性使用以批次为单位而估计出的特性，而不是针对各个应变传感器进行实测的特性。因此，应变传感器在实际的输出灵敏度特性和被确定的输出灵敏度特性之间存在偏离，该偏离有时对使用应变传感器的结构物的状态诊断产生影响。

另外，关于针对应变传感器的极化方向的压电常数d₃₃的测定，通过利用重物等沿压电膜的厚度方向作用载荷，能够比较简单地进行测定。所谓极化方向是指压电膜的厚度方向。

本发明的目的在于提供能够简单地进行输出灵敏度特性的测定的技术。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的应变传感器如下构成。

应变传感器构成为在板状的基板的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件。另外，传感器元件具有压电膜和层叠在该压电膜的两面的电极。另外，关于基板，一个面形成为所层叠的传感器元件不伸出到外侧的大小，并且，在与一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠传感器元件的夹持部。

在该结构中，保持设置在基板的两端部的夹持部，一边改变沿应变传感器的长度方向作用的拉伸力的大小，一边测量该应变传感器的输出，由此能够测定应变传感器的输出灵敏度特性。即，能够高精度且比较简单地进行应变传感器的输出灵敏度特性的测定。因此，能够高精度地进行利用了该应变传感器的检测对象部件的应变量的测量。

另外，应变传感器也可以构成为具有与传感器元件的输出线电连接并且输出与该传感器元件的输出对应的信号的输出电路。在这种情况下，如上所述，通过一边改变沿应变传感器的长度方向作用的拉伸力的大小，一边测量该输出电路的输出，能够进行也包含输出电路的电特性在内的输出灵敏度特性的测定。