CN102272566B - 弯曲传感器及变形形状测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对应变的输入速度的依赖性小、响应延迟难以产生的弯曲传感器。另外，提供一种采用该弯曲传感器的变形形状测量方法。以具有下述构件的方式来构成弯曲传感器(1)：基材(10)；传感器主体(11)，其配置在基材(10)表面上，具有基质树脂和以30vol％以上的填充率填充在基质树脂中的导电性填料，通过导电性填料彼此的接触而形成有三维的导电路径，电阻随着变形量增加而增加；覆盖膜(14)，其配置为覆盖传感器主体(11)，能够弹性变形；多个电极(12a～12i)，其与传感器主体(11)相连接，能够输出电阻。在传感器主体(11)上，沿弯曲变形时切断导电路径的方向预先形成有裂纹。

Description

弯曲传感器及变形形状测量方法
技术领域
本发明涉及能够检测测量对象物的弯曲变形的弯曲传感器及采用该弯曲传感器的变形形状测量方法。
背景技术
例如，作为检测构件的变形、作用于构件上的负荷的大小的方法，提出了使用弹性体、树脂的柔软的传感器。该传感器具有在弹性体或树脂中混合有导电性填料的传感器主体。例如，专利文献1、2所公开的传感器主体以高填充率在弹性体或树脂中混合球状的导电性填料而成。因此，在传感器主体上，以未施加有负荷的状态(以下，适当称作“无负荷状态”)通过导电性填料彼此的接触而形成有三维的导电路径。因而，传感器主体在无负荷状态下具有高导电性。
图17中示出了传感器主体的、放大了导电性填料的局部附近的示意图。在图17中，(a)表示弯曲变形前的无负荷状态，(b)表示刚刚弯曲变形后的状态，(c)表示比刚刚弯曲变形后更靠后的状态。如图17的(a)所示，传感器主体900具有基质树脂901和导电性填料902。在传感器主体900上，通过导电性填料902彼此的接触而形成有导电路径P1。当对传感器主体900施加负荷时，传感器主体900开始弯曲变形。随着弯曲变形的开始，如图17的(b)所示，传感器主体900在图中沿左右方向扩展。由此，导电性填料902彼此相互反作用，导电性填料902的接触状态发生变化。当传感器主体900进一步弯曲时，如图17的(c)所示，基质树脂901更大地扩展。这样，导电性填料902彼此的接触断开，导电路径P1被切断。其结果，电阻增加。当去除所施加的负荷时，传感器主体900因基质树脂901的弹性恢复力而恢复到原来的状态(图17的(a)的状态)。这样，采用专利文献1、2的传感器，能够根据传感器主体的电阻的增加检测出变形。
专利文献1：日本特开2008-70327号公报
专利文献2：日本特开2009-198483号公报
专利文献3：日本特表2003-510216号公报
专利文献4：美国专利第5,583,476号说明书
专利文献5：美国专利第5,086,785号说明书
如上所述，采用专利文献1、2所公开的传感器主体，由于母材(弹性体或树脂)的弹性变形，导电路径崩溃，电阻增加。即，专利文献1、2的传感器利用母材的弹性区域中的电阻的增加来检测变形。但是，从输入应力到母材弹性变形需要时间。因此，在母材的弹性区域中，当要检测弯曲变形时，响应会延迟母材的弹性变形所需的时间。因而，检测精度降低。特别是在弯曲变形高速的情况下，有时响应延迟进一步扩大，检测精度进一步降低。另外，母材弹性变形的速度还受到应变的输入速度、环境温度的影响。因此，应变的输入速度、环境温度也成为检测精度降低的一个原因。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而做出来的，其课题在于提供一种对应变的输送速度的依赖性小、响应延迟难以产生的弯曲传感器。另外，其课题在于提供一种使用该弯曲传感器能够高精度地测量测量对象物弯曲变形时的形状的变形形状测量方法。
(1)本发明的弯曲传感器包括：基材；传感器主体，其配置在该基材表面上，具有基质树脂和以30vol％以上的填充率填充在该基质树脂中的导电性填料，通过该导电性填料彼此的接触而形成有三维的导电路径，电阻随着变形量增加而增加；覆盖膜，其配置为覆盖该传感器主体，能够弹性变形；多个电极，其与该传感器主体相连接，能够输出电阻；在上述传感器主体上，沿弯曲变形时切断上述导电路径的方向预先形成有裂纹。
在构成本发明的弯曲传感器的传感器主体中，以30vol％以上的填充率在该基质树脂中填充有导电性填料。在此，导电性填料的填充率为将传感器主体的体积设为100vol％时的值。由于导电性填料的填充率较高，因此在传感器主体上，通过导电性填料彼此的接触而形成有三维的导电路径。即，传感器主体在无负荷状态下具有高导电性，并且电阻随着变形量增加而增加。
另外，在传感器主体上预先形成有裂纹。裂纹沿弯曲变形时切断导电路径的方向而形成。图1中示出了放大了传感器主体上的裂纹的局部附近的示意图。但是，图1是用于说明本发明的弯曲传感器的示意图。图1并不是用例如裂纹的形状、裂纹的延伸方向、导电性填料的形状、导电路径的形状、导电路径的延伸方式等来限定本发明。在图1中，(a)表示弯曲变形前的无负荷状态，(b)表示弯曲变形后的状态。
如图1的(a)所示，传感器主体800具有基质树脂801、导电性填料802和裂纹803。在传感器主体800上，通过导电性填料802彼此的接触而形成有导电路径P。在图中沿与左右方向(扩展方向)交叉的方向形成有裂纹803。当对传感器主体800施加负荷时，传感器主体800开始弯曲变形。当传感器主体800因弯曲变形而沿左右方向扩展时，如图1的(b)所示，裂纹803开口。由此，导电性填料802彼此的接触断开，导电路径P被切断。其结果，电阻增加。当去除所施加的负荷时，传感器主体800恢复到原来的状态(图1的(a)的状态)。由此，裂纹803也恢复到原来的状态。
这样，在本发明的弯曲传感器的传感器主体中，当通过弯曲变形输入应变时，导电路径不会等待基质树脂产生弹性变形而被切断(但是，本发明的弯曲传感器并不排除导电路径因基质树脂的弹性变形而被切断的情况。)。因而，响应延迟难以产生。
另外，由于导电路径主要因裂纹开口而被切断，因此与导电路径仅依靠基质树脂的弹性变形而被切断的情况(参照在前的图17)相比，即使较小的应变，也能够高精度地检测出来。
另外，如上所述，基质树脂的弹性变形的速度受到环境温度的影响。关于这一点，本发明的弯曲传感器的导电路径主要因裂纹开口而被切断。因此，与导电路径仅依靠基质树脂的弹性变形而被切断的情况(参照在前的图17)相比，响应速度对环境温度的依赖性较小。而且，根据后述的实施例可知，响应速度对应变输入速度的依赖性也较小。
另外，传感器主体被覆盖膜所覆盖。由此，抑制了传感器主体的品质及性能变差。在此，覆盖膜能够弹性变形。因此，当在弯曲变形后去除负荷时，借助覆盖膜的弹性恢复力，传感器主体易于恢复到原来的形状。另外，张开的裂纹也易于恢复到原来的状态。
另外，传感器主体配置在基材的表面上。通过调整基材的厚度，能够调整弯曲传感器的灵敏度。例如，在弯曲变形时的曲率中心位于基材的背侧的情况下，当增大基材的厚度时，弯曲变形时的传感器主体的应变量增大。即，当将基材与传感器主体的合计厚度设为t、将从弯曲变形时的曲率中心到基材背面的曲率半径设为R时，应变量ε成为ε＝t/R。因此，当增大基材的厚度时，弯曲变形时的传感器主体的应变量增大。由此，能够提高弯曲传感器的灵敏度。
另外，在上述专利文献3～5中，公开有因裂纹的张开、闭合而电阻增加的导电墨。但是，在任何的导电墨中，在弯曲变形时都产生有裂纹。换言之，在使用导电墨之前，未形成有裂纹。在这一点上，所公开的导电墨与本发明的传感器主体不同。即，当在弯曲变形时形成新的裂纹时，弯曲传感器的灵敏度发生变化。因此，在本发明中，在制造传感器主体时预先形成有裂纹，抑制了弯曲变形时的新的裂纹的形成。
(2)优选在上述(1)的技术方案中，上述导电性填料的平均粒子径为0.05μm以上且100μm以下。
当导电性填料的粒子径较小时，对于基质树脂的加强效果增大。因此，难以形成裂纹。另外，由于传感器主体的断裂应变(在传感器主体上产生裂纹时的应变)增大，因此电阻的增加与依赖于裂纹开口相比更易于依赖传感器主体的弹性变形。另外，在制造传感器主体时，难以使包含基质树脂与导电性填料在内的传感器材料涂料化。基于这种观点，期望将导电性填料的平均粒子径设为0.05μm以上。通过这样设置，易于沿导电性填料的界面形成裂纹。另外，在导电性填料的界面上裂纹易于开口，能够减小传感器主体的断裂应变。更优选将导电性填料的平均粒子径设为0.5μm以上、甚至1μm以上。
另一方面，当导电性填料的平均粒子径超过100μm时，无负荷状态的导电路径的数量减少，并且相对于弯曲变形，导电性填料的接触状态难以发生变化，电阻的变化变缓慢。另外，难以使传感器主体的厚度变薄。更优选将导电性填料的平均粒子径设为30μm以下、甚至10μm以下。另外，作为平均粒子径，采用在导电性填料的累积粒度曲线中累积重量为50％的粒子径(D50)。
(3)优选在上述(1)的技术方案中，上述导电性填料为球状碳。
通过将导电性填料的形状设为球状，能够以接近最密集填充的状态在基质树脂中混合导电性填料。由此，易于形成三维的导电路径，易于表现出期望的导电性。另外，相对于传感器主体的弹性变形，导电性填料的接触状态易于发生变化。因此，电阻的变化较大。另外，作为球状碳，期望为表面的官能团较少的球状碳。当表面的官能团较少时，在与基质树脂的界面上易于产生破坏，在传感器主体上易于形成裂纹。
(4)优选在上述(1)的技术方案中，在上述传感器主体上划分有多个沿多个上述电极的配置方向相连的长度为2mm以下的单位区间时，上述裂纹在该单位区间内至少形成有一个。
弯曲传感器的灵敏度因形成在传感器主体上的裂纹的密度(多个电极的配置方向上的每单位长度的裂纹条数)而变化。将单位区间的长度设为2mm以下是因为，当超过2mm时，裂纹的密度变小，弯曲传感器的灵敏度降低。换言之，是因为难以实现期望的灵敏度。更优选将单位区间的长度设为1mm以下。这样，弯曲传感器的灵敏度进一步提高。
(5)优选在上述(1)的技术方案中，在上述传感器主体中预先输入有应变。
当使传感器主体弯曲时，在弯曲变形的初始阶段出现了弹性区域，在其后的阶段出现了断裂应变以上的区域。在前的专利文献1、2的传感器仅利用弹性区域来检测变形。
图2中示出了表示传感器主体的应变量与电阻的关系的示意性曲线。但是，图2并不是限定本发明。如图2所示，应变量随着使传感器主体弯曲而增大。当应变量增大时，电阻也增大。
在此，在图中，如箭头Y1所示，在弯曲变形的初始阶段，电阻相对于应变量大致呈二次曲线上升。因此，在图中，如点X1所示，弯曲变形最初的、电阻相对于应变量的响应性降低。另外，箭头Y1所示的区域推断为传感器主体的弹性区域。
另外，在图中，如箭头Y2所示，在弯曲变形的初始阶段之后的阶段，电阻相对于应变量大致呈线性上升。因此，在图中，如点X2所示，与点X1相比，电阻相对于应变量的响应性增高。另外，箭头Y2所示的区域推断为超过了传感器主体的弹性区域的、断裂应变以上的区域。
因此，与作为弯曲变形的检测区域仅利用传感器主体的弹性区域的情况相比，利用传感器主体的断裂应变以上的区域的情况(包含仅利用断裂应变以上的区域的情况以及一并利用弹性区域与断裂应变以上的区域的情况)下，输入有相同的应变量时的电阻的变化大。因此，弯曲传感器的灵敏度提高。另外，由于电阻相对于应变量大致呈线性上升，因此根据电阻易于计算出应变量。
关于这一点，采用本技术方案，在传感器主体中预先输入有应变。因此，传感器主体弯曲变形时的总应变量为预先输入的应变量与伴随着弯曲变形的应变量之和。即，传感器主体的总应变量与只伴随着弯曲变形的应变量的情况相比变大。由此，作为检测区域，易于使用传感器主体的断裂应变以上的区域。即，易于使检测区域向应变量与电阻的关系为线性的区域偏移(应变偏移)。因而，采用本技术方案，弯曲传感器的灵敏度提高。另外，根据电阻易于计算出应变量甚至是弯曲变形时的传感器主体的形状等。
(6)优选在上述(1)的技术方案中，多个上述电极通过在上述基材上印刷导电涂料而形成。
例如，在挠性印刷电路板(FPC)等的表面上配置传感器主体等，能够构成本发明的弯曲传感器。FPC上的导电图案通过蚀刻金属箔而形成。采用金属箔的蚀刻，能够以细线且隔有间距的状态来形成电极、布线。因而，当使用FPC时，能够使本发明的弯曲传感器小型化。
但是，当通过蚀刻金属箔而形成电极时，电极的端部易于具有棱角。因此，在使弯曲传感器弯曲并固化之后通过恢复到原来的状态而形成裂纹时，应力易于集中在预先形成的电极的端部上。由此，裂纹有可能集中形成在电极周边。即，在传感器主体上的裂纹的分布中，有可能产生不均。图18中示出了通过蚀刻形成有电极的情况下的、裂纹形成时的传感器主体的局部剖视示意图。
如图18所示，传感器主体810配置在基材811的表面上。在传感器主体810与基材811之间，以规定的间隔夹设有电极812a～812c。电极812a～812c通过蚀刻金属箔而形成。在电极812a～812c的、传感器主体810的延伸方向的端部上，存在有角部813。应力易于集中在角部813上。因此，裂纹814集中形成在电极812a～812c的周边。
这样，当在裂纹的分布中存在有不均时，在由电极划分的每个测量区间的传感器响应中产生有差距。另外，由金属箔构成的电极与以树脂为粘合剂的传感器主体的贴紧性并不充分。这也是裂纹集中在电极周边的重要原因。
采用本技术方案，通过在基材上印刷导电涂料而形成电极。通过印刷导电涂料而形成的电极的端部难以具有棱角。因此，当在传感器主体上形成裂纹时，应力难以集中在电极的端部。另外，导电涂料以树脂、弹性体为粘合剂。因此，由导电涂料形成的电极与传感器主体的贴紧性良好。因而，采用本技术方案，能够遍及传感器主体的整体大致均匀地形成裂纹。由此，不通过测量区域就能够获得稳定的传感器响应。图19中示出了通过印刷形成有电极的情况下的、裂纹形成时的传感器主体的局部剖视示意图。
如图19所示，传感器主体810配置在基材811的表面上。在传感器主体810与基材811之间，以规定的间隔夹设有电极812a～812c。电极812a～812c通过印刷导电涂料而形成。在电极812a～812c的、传感器主体810的延伸方向的端部上，存在有曲面状的倒角部815。应力难以集中在倒角部815上。因此，裂纹814大致均匀地形成在传感器主体810的整体上。
(6-1)优选在上述(6)的技术方案中，导电涂料具有导电材料和由树脂或弹性体构成的粘合剂。作为导电材料，例如只要使用银、金、铜、镍等的金属粉末、具有导电性的碳粉末、粒子表面被金属覆盖的被覆粒子等即可。
(7)优选在上述(6)的技术方案中，上述电极的表面形状中的沿上述传感器主体的延伸方向的端线具有曲线部。
采用本技术方案，在使弯曲传感器弯曲并固化之后通过恢复到原来的状态而形成裂纹时，应力难以集中在夹设在基材与传感器主体之间的电极的端部上。因而，在传感器主体上，能够更均匀地形成裂纹。
(8)优选在上述(1)的技术方案中，具有分别与多个上述电极相连接的布线，该布线通过蚀刻金属箔而形成。
如后面的(15)的技术方案中所述，当利用本发明的弯曲传感器来测量测量对象物的变形形状时，期望增多电极的数量、更细地设定测量区间。在该情况下，与各个电极相连接的布线的数量也增多。采用本技术方案，能够以细线且隔有间距的状态来形成布线图案。因而，适于使弯曲传感器小型化。
(9)优选在上述(1)的技术方案中，还具有配置在上述基材背面上的应变调整板、以及粘接该应变调整板与该基材的粘接层，该基材、该应变调整板及该粘接层均由贮存弹性模量迁移的玻璃-橡胶转移区域处于比使用弯曲传感器的温度范围的下限温度-10℃低的温度侧或比上限温度+10℃高的温度侧的材料构成。
如在前的(1)的技术方案中所述，当增大基材的厚度时，弯曲变形时的传感器主体的应变量增大(ε＝t/R)。采用本技术方案，通过在基材的背面配置应变调整板，能够获得与增大基材的厚度的情况相同的效果。即，当在基材上层叠应变调整板时，弯曲变形带来的应变被放大。由此，能够提高弯曲传感器的灵敏度。另外，通过调整应变调整板的厚度，能够使传感器响应为最佳。
应变调整板借助粘接层贴附在基材上。例如，与应变调整板相比，粘接层过度柔软时，经由应变调整板所传递的弯曲变形在粘接层中变缓和。由此，弯曲变形难以准确且迅速地传递到传感器主体。其结果，产生弯曲变形的检测精度降低、响应延迟的问题。
采用本技术方案，基材、应变调整板及粘接层全部由贮存弹性模量迁移的玻璃-橡胶转移区域处于比使用弯曲传感器的温度范围的下限温度-10℃低的温度侧或比上限温度+10℃高的温度侧的材料构成。以下，说明玻璃-橡胶转移区域。图20中示出了贮存弹性模量相对于温度的变化的一个例子。
如图20所示，树脂等高分子材料的贮存弹性模量在一定温度范围内急剧变化。贮存弹性模量大的区域(A)称作玻璃状态，贮存弹性模量小的区域(B)称作橡胶状态。即，高分子材料随着温度的上升，从玻璃状态向橡胶状态变化。当使温度上升时，贮存弹性模量的曲线以开始与区域(A)的贮存弹性模量的延长线a偏离的温度为T1。进一步使温度上升，贮存弹性模量的曲线以开始与区域(B)的贮存弹性模量的延长线b一致的温度为T2。然后，将从T1到T2的温度范围(在图中用阴影表示)定义为玻璃-橡胶转移区域。
在本说明书中，作为贮存弹性模量，采用用以JIS K7244-1(1998)、JIS K7244-4(1999)为标准的、以下的测量方法而测量的值。即，首先，制作宽度5mm、长度20mm、厚度1mm的条状的试验片。接着，使用动态粘性弹性测量装置((株)UBM制造的“Rheogel-E4000F”)，测量-70～120℃中的贮存弹性模量。在拉伸模式、升温速度3℃/分钟、频率1Hz的条件下进行测量。
例如，将使用弯曲传感器的温度范围设定为20～25℃。在该情况下，基材、应变调整板及粘接层由玻璃-橡胶转移区域处于比下限温度-10℃、即10℃低的温度侧或比上限温度+10℃、即35℃高的温度侧的材料的任意一种材料构成。另外，当使用弯曲传感器的温度例如如20℃那样不处于范围内时，只要以该温度为基准设定±10℃的范围即可。采用本技术方案，在使用弯曲传感器的温度范围内，基材、应变调整板及粘接层的硬度状态被统一。另外，在使用弯曲传感器的温度范围内，状态并不像玻璃状态→橡胶状态，或者橡胶状态→玻璃状态那样发生变化。例如，在以高速弯曲变形的情况下，成为与使用温度移动到低温侧的情况相同。但是，采用本技术方案，从使用温度的下限、上限进一步保持±10℃的余量来设定温度范围。因而，即使在以高速弯曲变形的情况下，在使用温度范围内也不含有玻璃-橡胶转移区域。
这样，采用本技术方案，在配置在负荷输入侧的基材等构件上，弯曲变形变缓和的可能性较小。即，弯曲变形被准确地传递到传感器主体。因而，采用本技术方案，能够抑制弯曲变形的检测精度的降低。
特别是当采用玻璃-橡胶转移区域处于比使用弯曲传感器的温度范围的上限温度+10℃高的温度侧的材料时，能够用玻璃状态下的较硬的材料来构成基材、应变调整板及粘接层的全部。由此，弯曲变形被迅速地传递到传感器主体。因此，响应延迟难以产生。
(10)优选在上述(1)的技术方案中，以两个上述电极排列的方向为并列方向、以与该并列方向正交的方向为正交方向，上述传感器主体在两个该电极之间具有沿该并列方向延伸并沿该正交方向排列的多个检测部。
本技术方案的传感器主体具有多个检测部。多个检测部分别沿并列方向延伸。多个检测部相互沿正交方向排列。因此，采用本发明的弯曲传感器，与在两个电极之间具有单一检测部的弯曲传感器相比，在检测部的总面积相等的情况下，能够减小电阻的偏差。
(11)优选在上述(10)的技术方案中，多个上述检测部在相邻的两个上述电极之间相互并联地电连接。
在并联连接的情况下，当将检测部(1、2、...、n)的电阻设为R1、R2、...、Rn、将合成电阻设为R时，成为1/R＝1/R1+1/R2+...+1/Rn。因此，假设即使任意的检测部的电阻发生偏差，作为传感器主体整体，也能够使偏差变缓和。因而，能够减小合成电阻R的偏差。另外，采用本技术方案，由于并联连接有多个检测部，因此即使增加检测部的配置数量，合成电阻R也难以增加。
(12)优选在上述(10)的技术方案中，多个上述检测部在相邻的两个上述电极之间相互串联地电连接。
在串联连接的情况下，当将检测部(1、2、...、n)的电阻设为R1、R2、...、Rn、将合成电阻设为R时，成为R＝R1+R2+...+Rn。因此，假设即使任意的检测部的电阻发生偏差，作为传感器主体整体，也能够使偏差变缓和。因而，能够减小合成电阻R的偏差。另外，采用本技术方案，多个检测部如简短的说明所述串联相连接。因此，即使增加检测部的配置数量，也不需要改变传感器主体与电极的连接部分的结构。
(13)优选在上述(10)的技术方案中，上述裂纹通过使上述传感器主体的前体沿裂纹形成用模具的模具面变形而形成。在此，“传感器主体的前体”是指完成并成为传感器主体的构件。例如，当利用印刷法来形成传感器主体时，是指涂膜。
电阻的偏差依赖于裂纹的密度。即，裂纹的密度越大，传感器主体的变形轨迹越稳定。因此，电阻的偏差减小。另外，弯曲传感器的灵敏度也依赖于裂纹的密度。即，裂纹的密度越大，弯曲传感器的灵敏度越高。
采用本技术方案，裂纹通过使传感器主体沿裂纹形成用模具的模具面变形而形成。图27中示出了裂纹形成前的检测部的剖视图。图28中示出了裂纹形成后的检测部的剖视图。但是，图27、图28是用于说明本技术方案的弯曲传感器的示意图。图27、图28并不是用例如检测部、基材的形状、裂纹形成用模具的形状、模具面的形状等来限定本技术方案。
如图27所示，检测部21层叠在基材22的上表面上。检测部21、基材22均呈沿左右方向延伸的平板状。如图28所示，裂纹形成用模具23的模具面(外周面)230呈向上方膨胀的曲面状。通过向模具面230按压基材22的下表面220，在检测部21上形成裂纹。
在此，当将相邻的裂纹间的距离设为L、将检测部的厚度设为d、将检测部的正交方向宽度设为b、将检测部的压缩破坏应力设为σEb时，形成裂纹所需的表面压力(向模具面230按压下表面220时的表面压力)P用以下的式(I)表示。
[数学式1]
P = 4 dbσEb 3 L 2 ·····式(I)
当表面压力P超过压缩破坏应力σEb时，在形成裂纹之前产生有压缩破坏。因此，成为表面压力P≤压缩破坏应力σEb。为了增大裂纹的密度，需要尽可能地减小相邻的裂纹间的距离L。为了将距离L设为最小，需要在不超过压缩破坏应力σEb的范围内用尽可能大的表面压力P向模具面230按压基材22。当将表面压力P的最大值Pmax＝σEb代入式(I)时，距离L的最小值Lmin用以下的式(II)表示。
[数学式2]
L min = 4 db 3 ·····式(Ⅱ)
根据式(II)可知，距离L的最小值Lmin由检测部21的厚度d与检测部的正交方向宽度b决定。
这样，在增大裂纹的密度时，存在有(A)减小检测部21的厚度、(B)减小检测部21的正交方向宽度这样的方法。另外，存在有(C)减小裂纹形成用模具23的模具面230的曲率半径、(D)减小基材22的厚度这样的方法。
关于这一点，采用本技术方案的弯曲传感器，传感器主体具有多个检测部。多个检测部分别沿并列方向延伸。多个检测部相互沿正交方向排列。因此，采用本技术方案，与具有单一检测部的弯曲传感器相比，在检测部的总面积相等的情况下，能够减小检测部的正交方向宽度(对应于上述(B)的方法)。因而，能够增大裂纹的密度。即，能够减小电阻的偏差。而且，能够提高弯曲传感器的灵敏度。
(14)优选在上述(10)的技术方案中，上述检测部配置为5个以上。
根据后述的实施例可知，当配置5个以上的检测部时，与具有单一检测部的弯曲传感器相比，能够将电阻的变动系数(＝标准偏差/平均值)降至1/2以下。另外，当配置10个以上的检测部时，与具有单一检测部的弯曲传感器相比，能够将电阻的变动系数降至1/3以下。而且，当配置20个以上的检测部时，与具有单一检测部的弯曲传感器相比，能够将电阻的变动系数降至1/4以下。
(15)本发明的变形形状测量方法具有：检测工序，其在由上述电极划分的每一个测量区间中检测上述(1)～(14)中的任意技术方案的弯曲传感器的弯曲变形；局部形状计算工序，其根据所检测出的该测量区间的变形数据，计算出该测量区间的变形形状；整体形状计算工序，其接合所计算出的该测量区间的变形形状，计算出该弯曲传感器整体的变形形状。
在本发明的变形形状测量方法中，将弯曲传感器划分为多个测量区间，接合各个测量区间中的变形形状，测量弯曲传感器整体的变形形状、即测量对象物的变形形状。采用本发明的变形形状测量方法，使用上述本发明的弯曲传感器，能够容易且动态地测量测量对象物的变形形状。另外，当增加电极的配置数量时，能够更细地设定测量区间。由此，能够更细地分割测量弯曲传感器、即测量对象物，并计算出各个部分的形状。其结果，能够高精度地计算出弯曲传感器、即测量对象物的变形形状。
附图说明
图1的(a)是弯曲变形前的无负荷状态的、放大了传感器主体上的裂纹的局部附近的示意图。(b)是弯曲变形后的状态的、放大了传感器主体上的裂纹的局部附近的示意图。
图2是表示传感器主体的应变量与电阻的关系的示意性曲线。
图3是第1实施方式的弯曲传感器的主视图。
图4是图3的IV-IV剖视图。
图5是图4的圆V内的放大图。
图6是第1实施方式的弯曲传感器的制造方法中的弯曲固化工序的前半部分的示意图。
图7是第1实施方式的弯曲传感器的制造方法中的弯曲固化工序的后半部分的示意图。
图8是碰撞物碰撞前的、从第1实施方式的弯曲传感器的下方进行观察的剖视图。
图9是碰撞物碰撞后的、从第1实施方式的弯曲传感器的下方进行观察的剖视图。
图10是表示利用第1实施方式的变形形状测量方法计算出的传感器主体的变形形状(推断形状)相对于图9所示的碰撞后的状态下的传感器主体的变形形状(实际形状)的示意图。
图11是安装状态下的、从第2实施方式的弯曲传感器的下方进行观察的剖视图。
图12是碰撞实验装置的示意图。
图13是表示实施例的传感器的响应随时间的变化的曲线。
图14是表示改变撞击器速度时的、实施例的传感器的响应随时间的变化的曲线。
图15是表示从各个试验片测量到的、电阻相对于总应变量的变化的曲线。
图16是表示相对于预应变量的贡献率的曲线。
图17的(a)是表示弯曲变形前的无负荷状态的、放大了传感器主体中的导电性填料的局部附近的示意图，(b)表示刚刚弯曲变形后的状态的、放大了传感器主体中的导电性填料的局部附近的示意图，(c)表示比刚刚弯曲变形后更靠后的状态的、放大了传感器主体中的导电性填料的局部附近的示意图。
图18是通过蚀刻形成有电极的情况下的、裂纹形成时的传感器主体的局部剖视示意图。
图19是通过印刷形成有电极的情况下的、裂纹形成时的传感器主体的局部剖视示意图。
图20是表示贮存弹性模量相对于温度的变化的一个例子的曲线。
图21是第3实施方式的弯曲传感器的左端附近的放大图。
图22是第4实施方式的弯曲传感器的左右方向的剖视图。
图23是表示电极的表面形状的例子的主视图。
图24是表示应变量相对于弯曲变形的测量结果的曲线。
图25是表示在实施例中使用的粘接剂的玻璃-橡胶转移区域的曲线。
图26是表示粘接层不同的弯曲传感器中的、传感器响应随时间的变化的曲线。
图27是裂纹形成前的检测部的剖视图。
图28是裂纹形成后的检测部的剖视图。
图29是第5实施方式的弯曲传感器的主视图。
图30是图29的XXX-XXX剖视图。
图31是第6实施方式的弯曲传感器的主视图。
图32是表示并联连接检测部时的条数与电阻比的关系的曲线。
图33是表示串联连接检测部时的条数与电阻比的关系的曲线。
图34是表示并联连接检测部时和串联连接检测部时的条数与变动系数的关系的曲线。
附图标记说明
1、弯曲传感器；10、基材；11、传感器主体；12a～12i、电极；13a～13i、布线；14、覆盖膜；15、连接器；16、应变调整板；17、粘接层；100、前表面；110、涂膜；120a、120b、曲线部；20、模具；200、内周面；21、检测部；22、基材；23、裂纹形成用模具；220、下表面；230、模具面；3、弯曲传感器；30～34、传感器主体；5、碰撞实验装置；50、撞击器；51、弹性体；52、绝缘片；6、弯曲传感器；60、基材；61、传感器主体；63a、63b、电极；64、覆盖膜；7、弯曲传感器；70、基材；71、传感器主体；72a、72b、电极；73a、73b、布线；74、连接器；75、覆盖膜；710～714、检测部；800、传感器主体；801、基质树脂；802、导电性填料；803、裂纹；810、传感器主体；811、基材；812a～812c、电极；813、角部；814、裂纹；815、倒角部；90、保险杠罩；90a、后表面；91、测量对象物；910、外周曲面；C1、裂纹；L1～L8、测量区间；O、碰撞物；P、导电路径；U1、单位区间；a～i、端点。
具体实施方式
以下，说明本发明的弯曲传感器及变形形状测量方法的实施方式。
<第1实施方式>
[弯曲传感器的结构]
首先，说明本实施方式的弯曲传感器的结构。图3中示出了弯曲传感器的主视图。图4中示出了图3的IV-IV剖视图。图5中示出了图4的圆V内的放大图。为了便于说明，在图3中，去除了覆盖膜的右半部分来表示。如图3、图4所示，弯曲传感器1具有基材10、传感器主体11、电极12a～12i、布线13a～13i、覆盖膜14。
基材10为聚酰亚胺制，呈沿左右方向延伸的带状。基材10的厚度约300μm。在基材10的右端配置有连接器15。
传感器主体11呈沿左右方向延伸的带状。传感器主体11的厚度约100μm。传感器主体11固定在基材10的表面(后表面)上。在传感器主体11中预先输入有应变。
传感器主体11在环氧树脂(基质树脂)中混合碳珠(carbon beads)(导电性填料)而成。碳珠的填充率约为将传感器主体11的体积设为100vol％时的45vol％。如图5示意性所示，在传感器主体11上预先形成有许多裂纹C1。裂纹C1配置为沿与电极12a～12i的配置方向(左右方向)交叉的方向、即传感器主体11的厚度方向(前后方向)延伸。裂纹C1在沿传感器主体11的左右方向相连的长度为2mm的每个单位区间U1内约形成有2个。
电极12a～12i配置为沿左右方向将传感器主体11分割为八份。电极12a～12i均呈沿上下方向延伸的条状。电极12a～12i均夹设在传感器主体11与基材10之间。另外，利用相邻的一对电极(例如电极12a与电极12b)划分有测量区间L1～L8。电极12a～12i与连接器15分别借助布线13a～13i相连接。
覆盖膜14为丙烯酸酯橡胶制，呈沿左右方向延伸的带状。覆盖膜14从后方覆盖基材10、传感器主体11及布线13a～13i。
[弯曲传感器的制造方法]
接着，说明本实施方式的弯曲传感器1的制造方法。本实施方式的弯曲传感器1的制造方法具有涂料准备工序、印刷工序、弯曲固化工序、负荷去除工序、覆盖膜印刷工序。
在涂料准备工序中，分别准备传感器涂料、电极涂料、布线涂料、连接器涂料及覆盖膜涂料。即，通过叶片搅拌混合环氧树脂固化前的树脂(日本PELNOX(株)制造的“ペルノツクス(注册商标)ME-562”，液状)100质量份、固化剂(日本PELNOX(株)制造的“ペルキユア(注册商标)HV-562”，液状)150质量份和碳珠(日本CARBON(株)制造的“ニカビ一ズ(注册商标)ICB0520”，平均粒子径约5μm)300质量份来调制传感器涂料。在电极涂料、布线涂料及连接器涂料中，使用藤仓化成(株)制造的“ド一タイト(注册商标)FA-312”。在此，电极涂料包含在本发明的导电涂料中。如下所述调制覆盖膜涂料。首先，利用辊炼机混合丙烯酸酯橡胶共聚物(日本ZEON(株)制造的“ニポ一ル(注册商标)AR51”)100质量份、硫化助剂的硬脂酸(花王(株)制造的“ルナツク(注册商标)S 30”)1质量份、硫化促进剂的二甲基二硫代氨基甲酸锌(大内新兴化学(株)制造的“ノクセラ一(注册商标)PZ”)2.5质量份及二甲基二硫代氨基甲酸铁(大内新兴化学(株)制造的“ノクセラ一TTFE”)0.5质量份，调制弹性体组成物。接着，使所调制的弹性体组成物溶解在印刷用溶剂的乙二醇丁醚醋酸酯312质量份中。
在印刷工序中，使用丝网印刷机在基材10的表面上印刷除覆盖膜涂料以外的涂料。首先，在基材10的表面上依次印刷电极涂料、布线涂料及连接器涂料。接着，将涂料印刷后的基材10放在约140℃的干燥炉内静置约30分钟，使涂膜固化。这样，形成电极12a～12i、布线13a～13i及连接器15。接着，在形成有电极12a～12i等的基材10的表面上印刷传感器涂料。
在弯曲固化工序中，使基材10弯曲使得传感器涂料的涂膜位于内侧，在该状态下进行加热，使涂膜固化。图6中示出了弯曲固化工序的前半部分的示意图。图7中示出了弯曲固化工序的后半部分的示意图。
首先，如图6、图7所示，将形成有传感器涂料的涂膜110的基材10粘贴在C字形状的模具20的内周面200上。此时，使基材10的前表面100与模具20的内周面200相抵接。接着，将模具20放入干燥炉内，以大约140℃保持1个小时，使涂膜110一次固化。接着，以大约170℃保持2个小时，使涂膜110二次固化。
在负荷去除工序中，从模具20上与固化的涂膜110一起剥离基材10，使基材10及固化的涂膜110从弯曲状态恢复到原来的平面状态(参照在前的图6)。通过本工序，向固化的涂膜110(传感器主体11)输入应变，并且形成裂纹C1。这样，制作了传感器主体11。
在覆盖膜印刷工序中，使用丝网印刷机，印刷在涂料准备工序中所调制的覆盖膜涂料。首先，以覆盖基材10、传感器主体11及布线13a～13i的表面的方式印刷覆盖膜涂料。接着，将涂料印刷后的基材10放在约150℃的干燥炉内静置约30分钟，使涂膜固化。这样，形成覆盖膜14。通过以上工序，制作了弯曲传感器1。
[弯曲传感器的动作]
接着，说明本实施方式的弯曲传感器1的动作。图8中示出了碰撞物碰撞前的、从弯曲传感器的下方进行观察的剖视图(相当于在前的图3的IV-IV截面)。图9中示出了碰撞物碰撞后的、从弯曲传感器的下方进行观察的剖视图。
如图8、图9所示，弯曲传感器1设置在汽车的保险杠罩90的后表面90a上。基材10粘接在后表面90a上。当碰撞物O从前方碰撞保险杠罩90时，保险杠罩90以向后方凹陷的方式变形。保险杠罩90的变形传递到弯曲传感器1。即，保险杠罩90的变形借助基材10传递到传感器主体11、覆盖膜14。由此，传感器主体11与基材10及覆盖膜14一起呈向前方开口的C字状弯曲。
在图8所示的碰撞前的状态下，通过碳珠彼此的接触，在传感器主体11上形成有许多导电路径。因而，在电极12a～12i之间所划分的测量区间L1～L8(参照在前的图4)中检测出的传感器主体11的电阻都比较小。与此相对，在图9所示的碰撞后的状态下，在碰撞的初始阶段，传感器主体11弯曲，从而传感器主体11内的裂纹C1开口。因此，导电路径被切断。而且，导电性填料彼此的接触状态发生变化，从而导电路径被切断。由此，在弯曲变形的测量区间L3～L6中检测出的电阻相对于碰撞前的状态增大。因而，根据所输出的电阻值，能够检测出传感器主体11、即保险杠罩90的弯曲变形。
[变形形状测量方法]
接着，说明采用本实施方式的弯曲传感器1的变形形状测量方法。本实施方式的变形形状测量方法具有检测工序、局部形状计算工序、整体形状计算工序。
在检测工序中，如上所述，利用弯曲传感器1，在由电极12a～12i所划分的每个测量区间L1～L8中检测作为测量对象物的保险杠罩90的弯曲变形。
在局部形状计算工序中，根据所检测出的测量区间L1～L8的变形数据，计算出测量区间L1～L8的各个变形形状。即，利用预先求出的传感器主体11的应变量ε(ε＝t/R，t为基材10与传感器主体11的合计厚度(已知)，R为从弯曲变形时的曲率中心到基材10背面的曲率半径)与电阻的关系，在每个测量区间L1～L8中，根据变形数据(电阻值)计算出应变量ε。然后，根据所获得的应变量ε，计算出测量区间L1～L8的各个曲率、曲率半径。即，计算出测量区间L1～L8的各个变形形状。
在整体形状计算工序中，接合所计算出的测量区间L1～L8的各个变形形状，计算出传感器主体11的变形形状。图10中示出了利用本实施方式的变形形状测量方法计算出的传感器主体的变形形状(推断形状)相对于图9所示的碰撞后的状态下的传感器主体的变形形状(实际形状)的示意图。如图10所示，在本工序中，以相邻的测量区间L1～L8的端点a～i相互共用接线的方式接合测量区间L1～L8的变形形状。这样，计算出传感器主体11整体的变形形状。即，计算出保险杠罩90(具体来说为保险杠罩90中的配置有弯曲传感器1的部分)的碰撞后的变形形状。
[作用效果]
接着，说明本实施方式的弯曲传感器1及变形形状测量方法的作用效果。采用本实施方式的弯曲传感器1，传感器主体11弯曲，从而裂纹C1开口。由此，导电路径被切断，传感器主体11的电阻迅速增加。因而，响应延迟较小。
另外，由于导电路径主要因裂纹C1开口而被切断，因此与导电路径仅依靠基质树脂的弹性变形而被切断的情况(参照在前的图17)相比，即使较小的应变，也能够高精度地检测出来。
另外，如上所述，基质树脂的弹性变形的速度受到环境温度的影响。关于这一点，本实施方式的弯曲传感器1的导电路径主要因裂纹C1开口而被切断。因此，与导电路径仅依靠基质树脂的弹性变形而被切断的情况(参照在前的图17)相比，响应速度对环境温度的依赖性较小。而且，根据后述的实施例可知，响应速度相对于应变输入速度的依赖性也较小。
另外，在传感器主体11中，裂纹C1在沿左右方向相连的长度为2mm的每个单位区间U1内约形成有2个。因此，弯曲传感器1的灵敏度较高。另外，在弯曲变形的初始阶段，由裂纹C1开口导致的电阻的增加变大。
另外，传感器主体11被覆盖膜14所覆盖。由此，抑制了传感器主体11的品质及性能变差。另外，在弯曲变形后去除负荷时，借助覆盖膜14的弹性恢复力，传感器主体11易于恢复到原来的形状。
另外，在传感器主体11中，填充在环氧树脂(基质树脂)中的碳珠(导电性填料)的平均粒子径比较大。因此，沿着导电性填料的界面容易形成有裂纹C1。而且，通过弯曲变形裂纹C1易于开口，因此能够减小传感器主体11的断裂应变。
另外，导电性填料呈球状。因此，在基质树脂中，能够以接近于最密集填充的状态混合导电性填料。由此，易于形成三维的导电路径，能够增大传感器主体11的无负荷状态下的导电性。另外，相对于传感器主体11的弯曲变形，导电性填料的接触状态易于发生变化。因此，电阻的变化较大。另外，碳珠的官能团较少。因此，在与基质树脂的界面上易于产生破坏，在传感器主体11上易于形成裂纹C1。
另外，在制造传感器主体11时，以沿与检测出的弯曲变形相反的方向弯曲的状态使传感器涂料的涂膜固化。由此，在安装在保险杠罩90上的阶段中，在传感器主体11中预先输入有应变。因而，传感器主体11弯曲变形时的总应变量为预先输入的应变量与伴随着弯曲变形的应变量之和。当传感器主体11的总应变量较大时，能够使检测区域向传感器主体11的断裂应变以上的区域、即应变量与电阻的关系为大致线性的区域偏移(参照在前的图2)。因而，采用本实施方式的弯曲传感器1，灵敏度提高。另外，易于根据电阻计算出应变量。
另外，采用本实施方式的变形形状测量方法，使用弯曲传感器1，能够容易地测量保险杠罩90的变形形状。如上所述，传感器主体11难以产生响应延迟。因此，在保险杠罩90的实际变形形状与所计算出的变形形状之间不易产生时滞。另外，作为弯曲传感器1的检测区域，通过使用应变量与电阻的关系为大致线性的区域，能够高精度地测量保险杠罩90的变形形状。
<第2实施方式>
本实施方式的弯曲传感器及变形测量方法与第1实施方式的弯曲传感器及变形测量方法的不同点在于传感器主体的数量及弯曲传感器相对于测量对象物的安装方法。因而，在此仅说明不同点。
图11中示出了安装状态下、从弯曲传感器的下方进行观察的剖视图。在图11中，对于与在前的图8相对应的构件，用相同的附图标记表示。另外，在图11中，为了便于说明，省略表示电极及布线。
如图11所示，测量对象物91为粘土制，呈半圆柱状。弯曲传感器3安装在测量对象物91的外周曲面910上。弯曲传感器3的长度方向与外周曲面910的圆周方向大致一致。弯曲传感器3具有基材10、5个传感器主体30～34、覆盖膜14。弯曲传感器3安装为基材10与外周曲面910相抵接。基材10粘接在外周曲面910上。5个传感器主体30～34沿弯曲传感器3的长度方向串联配置。传感器主体30～34的结构均与第1实施方式的传感器主体的结构相同。传感器主体30～34的每一个配置为从使传感器涂料固化时的弯曲状态(参照在前的图7)恢复到原来的平面状态(参照在前的图6)后的状态进一步向相反侧弯曲的状态。即，在传感器主体30～34中预先输入有应变。另外，在弯曲传感器3的安装状态下，形成在传感器主体30～34上的裂纹开口。因此，导电路径多为被切断的状态。
例如，当变形为测量对象物91沿左右方向扩展并且沿前后方向被压缩时，如图11中的虚线所示，传感器主体30～34与外周曲面910一起沿曲率半径变大的方向弯曲变形。即，以接近平面状态的方式弯曲变形。这样，裂纹开口，并且导电性填料彼此的接触状态发生变化，从而导电路径恢复。由此，在传感器主体30～34的每一个传感器主体中所检测出的电阻相对于弯曲变形前的安装状态减小。因而，根据所输出的电阻值，能够检测出测量对象物91的弯曲变形。
另外，利用预先求出的传感器主体30～34的应变量与电阻的关系，在传感器主体30～34上的每一个测量区间中，根据变形数据(电阻值)计算出应变量。然后，根据所获得的应变量，计算出各个测量区间的曲率、曲率半径。然后，计算出各个测量区间的变形形状。接合所计算出的测量区间的变形形状，计算出测量对象物91中的每个传感器主体30～34的变形形状。接合这些变形形状，计算出弯曲传感器3整体、即测量对象物91的变形形状。
本实施方式的弯曲传感器3具有与第1实施方式的弯曲传感器相同的作用效果。另外，本实施方式的弯曲传感器3具有串联配置的5个传感器主体30～34。因此，适于检测纵长状的测量对象物91的弯曲变形。
<第3实施方式>
本实施方式的弯曲传感器及变形测量方法与第1实施方式的弯曲传感器及变形测量方法的不同点在于电极形状、布线的构成及形成方法。因而，在此仅说明不同点。
图21中示出了本实施方式的弯曲传感器的左端附近的放大图。为了便于说明，在图21中，省略表示覆盖膜。另外，图21与在前的图3相对应。因此，对于与图3相对应的构件，用相同的附图标记表示。
如图21所示，电极12a、12b的表面形状呈椭圆状。电极12a、12b的左右方向(传感器主体11的延伸方向)的端线具有曲线部120a、120b。电极12a、12b夹设在传感器主体11与基材10之间。电极12a、12b由在基材10上丝网印刷在树脂中混合有银粉粉末的电极涂料而形成。该电极涂料包含在本发明的导电涂料中。
布线13a、13b分别连接电极12a、12b与连接器(省略图示)。布线13a、13b将预先粘接在基材10的表面(后表面)上的铜箔蚀刻为规定的图案而形成。另外，虽未图示，但是关于本实施方式的弯曲传感器中的其他的电极12c～12i，也与电极12a、12b相同地形成。另外，关于布线13c～13i，也与布线13a、13b相同地形成。
本实施方式的弯曲传感器及变形测量方法对于结构共通的部分，具有与第1实施方式的弯曲传感器及变形测量方法相同的作用效果。另外，采用本实施方式的弯曲传感器1，布线13a～13i通过蚀刻铜箔而形成。因而，能够以细线且隔有间距的状态来形成布线13a～13i。由此，即使电极12a～12i的数量较多，也能够使弯曲传感器1小型化。
另一方面，电极12a～12i印刷电极涂料而形成。因此，电极12a～12i的端部难以具有棱角。即，在电极12a～12i的左右方向的端面上存在有倒角部(参照在前的图19)。应力难以集中在倒角部上。另外，电极涂料以树脂为粘合剂。因此，电极12a～12i与传感器主体11的贴紧性良好。而且，电极12a～12i呈椭圆状。即，电极12a、12b的左右方向的端线具有曲线部120a、120b。因此，应力难以集中。因此，裂纹集中形成在电极12a～12i周边的可能性较小。即，能够跨越传感器主体11的整体大致均匀地形成裂纹。因而，采用本实施方式的弯曲传感器1，不通过测量区间就能够获得稳定的传感器响应。
<第4实施方式>
本实施方式的弯曲传感器及变形测量方法与第1实施方式的弯曲传感器及变形测量方法的不同点在于借助粘接层在基材的前表面上配置应变调整板这一点。因而，在此仅说明不同点。
图22中示出了本实施方式的弯曲传感器的左右方向的剖视图。图22相当于在前的图3的IV-IV剖视图。在图22中，对于与图4相对应的构件，用相同的附图标记表示。
如图22所示，弯曲传感器1具有基材10、传感器主体11、电极12a～12i、布线、覆盖膜14、应变调整板16、粘接层17。关于基材10、传感器主体11、电极12a～12i、布线及覆盖膜14，与第1实施方式相同。弯曲传感器1的使用温度设定为约20℃。基材10为聚酰亚胺制。该聚酰亚胺(基材10)的玻璃-橡胶转移区域为300～350℃。即，处于比30℃(弯曲传感器1的使用温度+10℃)高的温度侧。
应变调整板16为玻璃织布基材环氧树脂(FR-4)制，该玻璃织布基材环氧树脂(应变调整板16)的玻璃-橡胶转移区域为100～150℃。即，处于比30℃高的温度侧。应变调整板16呈沿左右方向延伸的平板状。应变调整板16的厚度约0.5mm。另外，应变调整板16的宽度(上下方向长度)与基材10的宽度大致相同。应变调整板16配置在基材10的前方。应变调整板16与基材10借助粘接层17相连接。
粘接层17由环氧类的非弹性粘接剂构成。该非弹性粘接剂(粘接层17)的玻璃-橡胶转移区域为40～70℃。即，处于比30℃高的温度侧。粘接层17的厚度约100μm。
本实施方式的弯曲传感器及变形测量方法对于结构共通的部分，具有与第1实施方式的弯曲传感器及变形测量方法相同的作用效果。另外，采用本实施方式的弯曲传感器1，基材10、应变调整板16及粘接层17全部由玻璃-橡胶转移区域处于比弯曲传感器1的使用温度+10℃高的温度侧的材料构成。因此，在使用弯曲传感器1的温度范围内，基材10、应变调整板16及粘接层17均为玻璃状态。另外，在使用弯曲传感器1的温度范围内，不存在从玻璃状态向橡胶状态的状态变化。因此，在基材10等上，弯曲变形变缓和的可能性较小。即，弯曲变形被准确地传递到传感器主体11。其结果，弯曲变形的检测精度难以降低。另外，基材10等全部由玻璃状态的较硬的材料构成。因此，弯曲变形被迅速地传递到传感器主体11。因此，响应延迟难以产生。
<第5实施方式>
本实施方式的弯曲传感器与第1实施方式的弯曲传感器的不同点在于将电极的数量设为2个这一点、在该电极之间配置多个检测部这一点及裂纹的形成方法。因而，在此仅说明不同点。
首先，说明本实施方式的弯曲传感器的结构。图29中示出了本实施方式的弯曲传感器的主视图。图30中示出了图29的XXX-XXX剖视图。为了便于说明，在图29中，去除显示覆盖膜而表示。如图29、图30所示，弯曲传感器7具有基材70、传感器主体71、电极72a、72b、布线73a、73b、连接器74、覆盖膜75。
基材70为聚酰亚胺制，呈沿左右方向延伸的带状。左右方向相当于本发明的并列方向。基材70的膜厚约300μm。在基材70的左下端配置有连接器74。基材70与上述第1实施方式相同地粘接在保险杠罩(省略图示)的后表面上。
传感器主体71具有5个检测部710～714。检测部710～714分别呈沿左右方向延伸的带状。检测部710～714沿上下方向并列设置。上下方向相当于本发明的正交方向。检测部710～714的厚度分别为约100μm。检测部710～714固定在基材70的表面(后表面)上。
传感器主体71在环氧树脂(基质树脂)中混合碳珠(导电性填料)而成。碳珠的填充率约为将传感器主体71的体积设为100vol％时的45vol％。在传感器主体71上预先形成有许多裂纹C1(参照在前的图5)。裂纹C1配置为沿与并列方向交叉的方向、即传感器主体71的厚度方向(前后方向)延伸。裂纹C1在沿传感器主体71的左右方向相连的长度为2mm的每个单位区间U1内约形成有2个。
电极72a、72b分别呈沿上下方向延伸的条状。电极72a、72b分别夹设在基材70与传感器主体71之间。电极72a与传感器主体71的左端相连接。电极72b与传感器主体71的右端相连接。换言之，5个检测部710～714架设在左右的一对电极72a、72b之间。布线73a连接电极72a与连接器74。布线73b连接电极72b与连接器74。在连接器74上连接有运算装置(省略图示)。
覆盖膜75为丙烯酸酯橡胶制，呈沿左右方向延伸的带状。覆盖膜75从后方覆盖基材70、传感器主体71、电极72a、72b、布线73a、73b。覆盖膜75的厚度约20μm。
接着，说明本实施方式的弯曲传感器7的制造方法。本实施方式的弯曲传感器7的制造方法具有涂料准备工序、印刷工序、固化工序、裂纹形成工序、覆盖膜印刷工序。
在涂料准备工序中，分别准备传感器涂料、电极涂料、布线涂料、连接器涂料及覆盖膜涂料。关于各涂料，与上述第1实施方式相同。因此，在此省略说明。
在印刷工序中，使用丝网印刷机在基材70的表面上印刷除覆盖膜涂料以外的涂料。首先，在基材70的表面上依次印刷电极涂料、布线涂料及连接器涂料。接着，将涂料印刷后的基材70放在约140℃的干燥炉内静置约30分钟，使涂膜固化。这样，形成电极72a、72b、布线73a、73b及连接器74。接着，在形成有电极72a、72b等的基材70的表面上印刷传感器涂料。
在固化工序中，对印刷有传感器涂料的基材70进行加热，从而使涂膜固化。具体来说，将形成有传感器涂料的涂膜的基材70放入干燥炉内，以大约140℃保持1个小时，使涂膜一次固化。接着，以大约170℃保持2个小时，使涂膜二次固化。
在裂纹形成工序中，在涂膜上形成裂纹。涂膜包含在本发明的“传感器主体的前体”中。具体来说，如在前的图28所示，裂纹形成用模具的模具面呈曲面状。另一方面，基材70呈平板状。通过使基材70按压模具面，在涂膜上形成裂纹C1。这样，制作了传感器主体71。
在覆盖膜印刷工序中，使用丝网印刷机，印刷在涂料准备工序中所调制的覆盖膜涂料。首先，以覆盖基材70、传感器主体71、电极72a、72b、布线73a、73b的表面的方式印刷覆盖膜涂料。接着，将涂料印刷后的基材70放在约150℃的干燥炉内静置约30分钟，使涂膜固化。这样，形成覆盖膜75。通过以上工序，制作了弯曲传感器7。
接着，说明本实施方式的弯曲传感器7的动作。如在前的图8、图9所示，例如当碰撞物O从前方碰撞保险杠罩90时，保险杠罩90以向后方凹陷的方式变形。保险杠罩90的变形传递到弯曲传感器7，从而传感器主体71与基材70及覆盖膜75一起以向后方突出的方式弯曲。传感器主体71弯曲，从而传感器主体71内的裂纹C1开口。因此，导电路径被切断。而且，导电性填料彼此的接触状态发生变化，从而导电路径被切断。由此，所检测出的电阻相对于碰撞前的状态增大。因而，根据所输出的电阻值，能够检测出传感器主体71、即保险杠罩90的弯曲变形。
本实施方式的弯曲传感器7对于结构共通的部分，具有与第1实施方式的弯曲传感器相同的作用效果。另外，采用本实施方式的弯曲传感器7，传感器主体71具有5个检测部710～714。检测部710～714分别沿左右方向延伸。检测部710～714相互沿上下方向排列。因而，与具有沿左右方向延伸的单一检测部的弯曲传感器相比，在检测部的总面积相等的情况下，能够减小电阻的偏差。
另外，采用本实施方式的弯曲传感器7，检测部710～714在电极72a与电极72b之间相互并联地电连接。在并联连接的情况下，当将检测部710～714的电阻设为Ra、Rb、Rc、Rd、Re、将合成电阻设为R时，成为1/R＝1/Ra+1/Rb+1/Rc+1/Rd+1/Re。因此，假设即使任意的检测部710～714的电阻发生偏差，作为传感器主体71整体，也能够使偏差变缓和。因而，能够减小合成电阻R的偏差。另外，采用本实施方式的弯曲传感器7，由于检测部710～714为并联连接，因此即使增加检测部710～714的配置数量，合成电阻R也难以增加。
另外，采用本实施方式的弯曲传感器7，传感器主体71具有5个检测部710～714。5个检测部710～714分别沿左右方向延伸。5个检测部710～714相互沿上下方向排列。因而，与具有沿左右方向延伸的单一检测部的弯曲传感器相比，在检测部的总面积相等的情况下，能够减小检测部710～714的上下方向宽度。因而，能够增大裂纹C1的密度。即，能够减小电阻的偏差。另外，能够提高弯曲传感器7的灵敏度。
<第6实施方式>
本实施方式的弯曲传感器与第5实施方式的弯曲传感器的不同点在于在2个电极之间呈锯齿状延伸有传感器主体这一点。因而，在此仅说明不同点。
图31中示出了本实施方式的弯曲传感器的主视图。为了便于说明，去除显示覆盖膜。另外，对与图29相对应的部位用相同的附图标记表示。如图31所示，电极72a配置在基材70的左上角。电极72b配置在基材70的右下角。传感器主体71呈锯齿状连结电极72a与电极72b。传感器主体71具有5个检测部710～714。检测部710～714分别呈沿左右方向延伸的带状。检测部710～714沿上下方向并列设置。检测部710的右端与检测部711的右端、检测部711的左端与检测部712的左端、检测部712的右端与检测部713的右端、检测部713的左端与检测部714的左端分别连接在一起。即，检测部710～714串联连接。
本实施方式的弯曲传感器7对于结构共通的部分，具有与第5实施方式的弯曲传感器相同的作用效果。采用本实施方式的弯曲传感器7，检测部710～714在电极72a与电极72b之间相互串联地电连接。在串联连接的情况下，当将检测部710～714的电阻设为Ra、Rb、Rc、Rd、Re、将合成电阻设为R时，成为R＝Ra+Rb+Rc+Rd+Re。因此，假设即使任意的检测部710～714的电阻发生偏差，作为传感器主体71整体，也能够使偏差变缓和。因而，能够减小合成电阻R的偏差。
另外，采用本实施方式的弯曲传感器7，5个检测部710～714如简短的说明那样串联相连接。因此，即使增加检测部710～714的配置数量，也不需要改变传感器主体71与电极72a、72b的连接部分的结构。
<其他>
以上，说明了本发明的弯曲传感器及变形测量方法的实施方式。但是，本发明的弯曲传感器及变形测量方法的实施方式并不限定于上述方式。也能够以本领域技术人员能够进行的各种变形方式、改进方式来进行实施。
例如，为了在传感器主体上形成裂纹，在上述第1～第4实施方式中，在制造弯曲传感器的过程中，一边使传感器涂料的涂膜沿与所检测出的弯曲变形相反的方向弯曲一边使其固化。在该情况下，弯曲的程度只要考虑到所形成的裂纹的密度、大小、所输入的应变量等而适当地调整即可。另外，在负荷去除工序之后，还可以追加弯曲工序。即，在弯曲工序中，相对于固化后恢复到平面状态的传感器主体，进一步重复进行弯曲-恢复。或者，使该传感器主体沿与弯曲固化工序的弯曲方向相反的方向弯曲。由此，能够使裂纹增加并使其分散于基质树脂中。
另外，在传感器主体上形成裂纹的方法并不限定于上述实施方式。例如，也可以预先在基材的表面上形成凹凸并在该凹凸表面上印刷传感器涂料使其固化。这样，在涂膜固化时应力集中在凹凸的角部分上，从而易于形成裂纹。期望在固化后进一步弯曲加工传感器主体。由此，能够使裂纹增加并使其分散于基质树脂中。另外，通过设法进行所形成的凹凸的分布等，能够调整裂纹的分布等。
另外，在上述第1～第4实施方式中，形成了裂纹，并且向传感器主体输入了应变。但是，也可以未必预先输入应变。
作为覆盖膜，能够使用丙烯酸酯橡胶等的合成橡胶、天然橡胶。作为基材，除了聚酰亚胺以外，还能够使用绝缘性高的聚乙烯、聚对苯二甲酸乙酯(PET)等的树脂膜。另外，通过调整基材的厚度，能够调整弯曲传感器的灵敏度。例如，当增大基材的厚度时，弯曲变形时的传感器主体的应变量增大。由此，能够提高弯曲传感器的灵敏度。
电极的数量、配置方式并不限定于上述实施方式。通过增加电极的数量，能够更细地划分测量区间。由此，能够更细地分割来测量测量对象物的形状。其结果，能够更准确地计算出测量对象物整体的变形形状。
另外，电极的形状也并不限定于上述实施方式。出于在裂纹形成时抑制应力向电极端部集中这样的观点，期望呈沿传感器主体的延伸方向的端线具有曲线部的形状地形成电极。图23中示出了电极的表面形状的例子。在图2 3中，左右方向相当于传感器主体的延伸方向。如图2 3所示，作为优选的电极的表面形状，可列举有(a)正圆状、(b)椭圆状、(c)长圆状(用直线连结一对相对的半圆的形状)等。另外，  当通过印刷形成电极时，除了丝网印刷以外，还能够使用喷墨印刷、柔性印刷(flexographic printing)、凹版印刷、丝网印刷、移印(pad printing)、光刻(lithography)等。
另外，采用上述第2实施方式的弯曲传感器，在一片基材的表面上配置了多个传感器主体，并且用一片覆盖涂层覆盖了传感器主体的全部。但是，也可以在每个传感器主体上使基材及覆盖膜独立。即，也可以将多个上述第1实施方式的弯曲传感器连结起来而安装在测量对象物上。也可以使覆盖膜侧、基材侧的任意一侧与测量对象物相接触。另外，既可以呈直线状配置弯曲传感器，也可以使其弯曲地进行配置。
关于构成传感器主体的基质树脂、导电性填料，也并不限定于上述实施方式。作为基质树脂，只要使用热固性树脂或热塑性树脂即可。期望考虑到与后述的导电性填料的相容性等来选择基质树脂。作为热固性树脂，例如可列举有环氧树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。另外，作为热塑性树脂，例如可列举有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚四氟乙烯(PTFE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙稀酸树脂(acrylic resin)、聚酰亚胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PPO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。
导电性填料只要是具有导电性的粒子即可，并不特别地限定。例如可列举有碳材料、金属等的微粒子。这些之中，能够单独使用一种或者合并使用两种以上。导电性填料的长宽比(长边相对于短边之比)期望为1以上且2以上的范围。当长宽比大于2时，由于导电性填料彼此的接触，易于形成一维的导电路径。因此，在变形时难以获得期望的电阻的变化。例如，基于使基质树脂中的导电性填料的填充状态更接近最密集填充状态的观点，作为导电性填料，最好采用球状(正球或极其接近正球的形状)的粒子。
除了基质树脂、导电性填料之外，也可以在传感器主体中混合各种添加剂。作为添加剂，例如可列举有抗老化剂、增塑剂、软化剂、着色剂等。例如能够在将包含基质树脂、导电性填料等在内的传感器涂料涂布在基材表面上之后使其干燥、固化来制造传感器主体。另外，也可以在加热熔融的热塑性树脂中加入导电性填料来混合之后成形在基材的表面上而制造。传感器涂料的涂布方法能够采用已经公知的各种方法。例如除了喷墨印刷、柔性印刷、凹版印刷、丝网印刷、移印、光刻等印刷方法以外，还可列举有浸渍法、喷雾法、条形涂布(bar-code)等。
采用上述第4实施方式的弯曲传感器，借助粘接层在基材的前表面上配置有应变调整板。只要考虑到基材的材质、弯曲传感器的使用温度与玻璃-橡胶转移区域的关系适当地确定应变调整板的材质即可。另外，当增大应变调整板的厚度时，能够放大弯曲变形带来的应变。因此，只要根据假定的弯曲变形来调整应变调整板的厚度并使传感器响应为最佳即可。另外，关于构成粘接层的粘接剂，也只要考虑到基材及应变调整板的材质、弯曲传感器的使用温度与玻璃-橡胶转移区域的关系适当地确定即可。
在上述第5、第6实施方式中，将传感器主体的条数(检测部710～714的配置数)设为5个。但是，条数并不特别地限定。也可以是10个、20个等。条数越多，越能够减小合成电阻的偏差。另外，条数越多，越能够增大裂纹的密度。在这一点上，也能够减小合成电阻的偏差。另外，能够提高弯曲传感器的灵敏度。
另外，在上述第5、第6实施方式中，为了增大裂纹的密度，减小了检测部的上下方向宽度。但是，也可以通过减小检测部、即传感器主体的前后方向厚度而增大裂纹的密度。另外，如图28所示，也可以通过减小裂纹形成用模具23的模具面230的曲率半径而增大裂纹的密度。这样，能够形成许多裂纹。因此，能够增大裂纹的密度。另外，也可以通过减小基材的前后方向厚度而增大裂纹的密度。
实施例
接着，列举实施例来更具体地说明本发明。
<弯曲传感器的响应性>
[实验方法]
除了电极的配置方式之外，制作与上述第1实施方式相同的弯曲传感器。关于该弯曲传感器(以下，适当地称作“实施例的传感器”)，进行碰撞实验来评价响应性。图12中示出了碰撞实验装置的示意图。如图12所示，碰撞实验装置5具有撞击器50、弹性体51、绝缘片52。弹性体51为聚氨酯泡沫制，呈长方体。绝缘片52为聚乙烯制，配置在弹性体51的上表面上。弯曲传感器6具有基材60、传感器主体61、一对电极63a、63b、覆盖膜64。基材60、传感器主体61及覆盖膜64的结构与第1实施方式相同。电极63a配置在传感器主体61的左端，电极63b配置在传感器主体61的右端。电极63a、63b夹设在传感器主体61与基材60之间。弯曲传感器6以基材60位于上侧的方式配置在绝缘片52的上表面上。使半圆筒状的撞击器50从上方碰撞弯曲传感器6，进行碰撞实验。
[实验结果]
图13中示出了实施例的传感器的响应随时间的变化(撞击器速度：8.0m/s)。图13的纵轴为利用下式(1)计算出的电阻增加率。
电阻增加率(-)＝ΔR/Ro＝(R-Ro)/Ro...(1)
[Ro：碰撞前的初始电阻值，R：碰撞后的电阻值]
另外，在图13中，为了进行比较也一并示出了以往的弯曲传感器(以下，称作“比较例的传感器”)的结果。比较例的传感器具有在环氧树脂中填充碳珠而成的传感器主体。在传感器主体上未形成有裂纹。
如图13所示，根据实施例的传感器可知，刚刚碰撞之后电阻急剧上升，从碰撞大约6秒之后，响应完成。与此相对，根据比较例的传感器，电阻的上升缓慢，从碰撞大约6秒之后，响应仍未完成。另外，与实施例的传感器相比，电阻增加率也较小。
另外，图14中示出了改变撞击器速度时的、实施例的传感器的响应随时间的变化。撞击器速度设为8.0m/s、4.0m/s、2.0m/s三种。在图14中，用粗线表示速度＝8.0m/s的数据，用中等粗细的线表示速度＝4.0m/s的数据，用细线表示速度＝2.0m/s的数据。按照各个速度各进行4次测量。在图14中，静态响应是指用撞击器50从上方慢慢按压弯曲传感器6并保持变形时所获得的电阻的最大值。
如图14所示，根据实施例的传感器，示出了与撞击器速度、即应变的输入速度无关的、与撞击器的形状对应的恒定的电阻值。根据以上，采用本发明的弯曲传感器，确认了对于应变的输入速度的依赖性较小。
<传感器响应的线性>
[实验方法]
关于上述实施例的传感器，改变预先输入到传感器主体的应变量(以下，称作“预应变量”)，进行弯曲实验。改变在弯曲固化工序中所使用的模具内周面的曲率来调整预应变量。在此，利用下式(2)来计算预应变量εpre。
εpre(％)＝Ls/Lc×100...(2)
[Ls：弯曲固化时的传感器主体的覆盖膜的外侧的长度方向长度，Lc：基材的厚度方向中心面的长度方向长度(常数)]
将传感器主体的预应变量不同的多个试验片(传感器主体+基材)粘接在弯曲构件上，使其沿与在预应变输入时弯曲的方向相反的方向弯曲来进行弯曲实验。试验片的预应变量设为0％、0.5％、0.7％、0.9％四种。另外，基材的厚度设为0.5mm。利用下式(3)来计算弯曲变形时所输入的应变量εbend。
εbend(％)＝(L-Lo)/Lo×100＝t/r...(3)
[L：弯曲变形时的传感器主体的覆盖膜的外侧的长度方向长度，Lo：初始状态(弯曲变形前)的传感器主体的覆盖膜的外侧的长度方向长度，t：试验片厚度，r：试验片的曲率半径]
[实验结果]
图15中示出了从各个试验片测量到的、电阻相对于总应变量的变化。总应变量为预应变量加上弯曲实验时的应变量后的值(εpre+εbend)。如图15所示，总应变量随着预应变量增大而增大。与此相伴，电阻也增大。根据以上，在使传感器涂料的涂膜弯曲的状态下使其加热固化，从而确认了在传感器主体中输入有规定的应变。
另外，关于各个试验片，使相对于弯曲变形时的曲率(1/r)的电阻增加率(ΔR/Ro，Ro为弯曲变形前的初始电阻值，R为弯曲变形后的电阻值)数据化。然后，用一次式来近似曲率与电阻增加率的关系，求出贡献率(相关系数的平方)。图16中示出了相对于预应变量的贡献率。
如图16所示，当预应变量为0.5％、0.7％、0.9％时，贡献率成为极其接近1的值。具体来说，相对于预应变量为0％时的贡献率为0.8523的情况，预应变量为0.5％时的贡献率为0.9975，预应变量为0.7％时的贡献率为0.998，预应变量为0.9％时的贡献率为0.99845。即，当预应变量为0.5％、0.7％、0.9％时，能够说曲率与电阻的关系为大致线性。这样，通过预先向传感器主体输入规定的应变，能够使弯曲传感器的检测区域移动到弯曲变形与传感器响应的关系为线性的区域中。
<应变调整板所带来的应变放大效果>
除没有覆盖膜以外，制作与上述第4实施方式相同结构的弯曲传感器，改变应变调整板的厚度，测量相对于弯曲变形的应变量。弯曲传感器中的传感器主体的厚度约80μm，基材的厚度约120μm，粘接层的厚度约100μm。应变调整板的厚度设为200μm、900μm两种。图24中示出了相对于弯曲变形的应变量的测量结果。在图24中，为了进行比较，也一并示出了没有应变调整板及粘接层的弯曲传感器(基材+传感器主体)的测量结果。另外，在本测量中，将弯曲传感器的1/2厚度的部分作为弯曲的中立面。因而，利用下式(4)来计算图24的纵轴的应变量。
应变量＝(L-Lo)/Lo＝{(r+t/2)θ-rθ}/rθ＝t/2r...(4)
[L：弯曲变形时的弯曲传感器的外侧的表面的长度方向长度，Lo：初始状态(弯曲变形前)的弯曲传感器的外侧的表面的长度方向长度，t：弯曲传感器的厚度，r：从曲率中心到弯曲的中心轴线的曲率半径]
如图24所示，关于配置有弯曲调整板的弯曲传感器，相对于没有应变调整板的弯曲传感器，应变量增大。另外，应变调整板越厚，应变量越大。这样，当配置应变调整板时，能够放大弯曲变形所带来的应变。另外，通过增厚应变调整板，能够更加增大应变量。
<粘接层的种类对传感器响应带来的影响>
改变粘接层，制作与上述第4实施方式相同结构的弯曲传感器并评价响应性。在大约20℃的条件下来进行响应性的评价。在粘接层上使用玻璃-橡胶转移区域不同的两种粘接剂。图25中示出了所使用的粘接剂的玻璃-橡胶转移区域。
如图25所示，粘接剂A的玻璃-橡胶转移区域为40～70℃，处于比30℃(使用温度+10℃)高的温度侧。另一方面，粘接剂B的玻璃-橡胶转移区域为-60～40℃，包含使用温度的20℃±10℃的范围。顺便说一下，基材及应变调整板的玻璃-橡胶转移区域处于比30℃高的温度侧。
关于分别使用这两种粘接剂的两个弯曲传感器，进行上述相同的碰撞实验，评价响应性(参照在前的图12)。以下，根据所使用的粘接剂的种类，将两个弯曲传感器称作弯曲传感器A、弯曲传感器B。关于弯曲传感器A、B，均以应变调整板位于上侧的方式配置在绝缘片的上表面上。撞击器速度设为8.0m/s。图26中示出了传感器响应随时间的变化。图26的纵轴为利用在前的式(1)计算出的电阻增加率。
如图26所示，关于弯曲传感器A，当由于撞击器的碰撞而开始弯曲变形时，电阻迅速增加。然后，当弯曲变形完成时，电阻的增加也停止，之后，保持弯曲变形完成时的电阻值。另一方面，关于弯曲传感器B，随着开始弯曲变形，电阻缓慢地增加。然后，即使弯曲变形完成，电阻也继续增加，弯曲变形完成后约4毫秒之后，达到假定的电阻值。弯曲传感器B使用玻璃-橡胶转移区域与使用温度范围重合的粘接剂B。因此，认为经由应变调整板传递的弯曲变形在粘接层变缓和。因而，在弯曲传感器B中，弯曲变形不会迅速地传递到传感器主体，产生了响应延迟。
<电阻测量模拟>
[样品]
实施例1～3的样品与第5实施方式的弯曲传感器(参照图29)相同，为检测部并联连接的弯曲传感器。实施例4～6的样品与第6实施方式的弯曲传感器(参照图31)相同，为检测部串联连接的弯曲传感器。参考例1的样品与在上述的碰撞实验中所使用的弯曲传感器相同，为具有单一检测部的弯曲传感器(参照图12)。实施例1～6、参考例1的样品的检测部的总面积是恒定的。另外，以下，只要不特别事先说明，各个样品的构成构件的配置、形状、材质就是恒定的。以下，引用图12、图29～图31，同时说明各个样品的结构。
(1)实施例1
实施例1的样品的结构与第5实施方式的弯曲传感器的结构相同。另外，检测部710～714的短边方向宽度分别为1mm。检测部710～714的长边方向全长分别为50mm。
(2)实施例2
实施例2相对于实施例1，在检测部710～714不是配置5条而是配置10条这一点上不同。另外，在检测部710～714的短边方向宽度分别不是1mm而是0.5mm这一点上不同。关于这些以外的方面是相同的。
(3)实施例3
实施例3相对于实施例1，在检测部710～714不是配置5条而是配置20条这一点上不同。另外，在检测部710～714的短边方向宽度分别不是1mm而是0.25mm这一点上不同。关于这些以外的方面是相同的。
(4)实施例4
实施例4的样品的结构与第6实施方式的弯曲传感器的结构相同。另外，检测部710～714的短边方向宽度分别为1mm。检测部710～714的长边方向全长分别为50mm。
(5)实施例5
实施例5相对于实施例4，在检测部710～714不是配置5条而是配置10条这一点上不同。另外，在检测部710～714的短边方向宽度分别不是1mm而是0.5mm这一点上不同。关于这些以外的方面是相同的。
(6)实施例6
实施例6相对于实施例4，在检测部710～714不是配置5条而是配置20条这一点上不同。另外，在检测部710～714的短边方向宽度分别不是1mm而是0.25mm这一点上不同。关于这些以外的方面是相同的。
(7)参考例1
参考例1的样品的结构与图12所示的弯曲传感器6的结构相同。即，在参考例1中，配置有单一的检测部(传感器主体)61。检测部61的短边方向宽度为5mm。
[模拟方法]
利用蒙特卡洛法来对各个样品进行电阻测量模拟。假定单一的检测部710～714、61的电阻的偏差(将平均值设为100％时的±方向的偏差)同样分布于±33.3％的范围内，通过进行2000次试验来求出包含该偏差在内的各个样品的合成电阻值的平均值、标准偏差、最大值、最小值。
[模拟结果]
表1中示出了模拟结果。
[表1]
在表1中，范围表示最大值-最小值。变动系数为标准偏差/平均值。另外，在图32中，用曲线示出了并联连接检测部时的条数与电阻比的关系。另外，在图33中，用曲线示出了串联连接检测部时的条数与电阻比的关系。另外，在图34中，用曲线示出了并联连接检测部时和串联连接检测部时的条数与变动系数的关系。另外，表1、图32、图33的平均值、最大值、最小值分别是将单一检测部的电阻的平均值设为100％时的电阻比(相对值)。
如表1、图32所示，并联连接时，随着条数增多，范围、偏差变小。另外，平均值大致恒定。如表1、图33所示，串联连接时，随着条数增多，电阻增大。因此，范围也变大。但是，偏差减小。如表1、图34所示，并联连接时，随着条数增多，变动系数变小。同样地串联连接时，随着条数增多，变动系数变小。即，在并联连接时和串联连接时，随着条数增多，相对的偏差都变小。
工业实用性
本发明的弯曲传感器及变形形状测量方法，除了车辆的碰撞检测以外，在各种碰撞试验中，作为推断碰撞时的变形形状的推移的方法也是有用的。

Claims (14)

1.一种弯曲传感器，其包括：
基材（10、22、60、70、811）；
传感器主体（11、30～34、61、71、800、810），其配置在该基材（10、22、60、70、811）表面上，具有基质树脂（801）和以30vol%以上的填充率填充在该基质树脂（801）中的导电性填料（802），通过该导电性填料（802）彼此的接触而形成有三维的导电路径（P），电阻随着变形量增加而增加；
覆盖膜（14、64、75），其配置为覆盖该传感器主体（11、30～34、61、71、800、810），能够弹性变形；
多个电极（12a～12i、63a、63b、72a、72b、812a～812c），其与该传感器主体（11、30～34、61、71、800、810）相连接，能够输出电阻，
在上述传感器主体（11、30～34、61、71、800、810）上，沿弯曲变形时切断上述导电路径（P）的方向预先形成有裂纹（C1、803、814），
该弯曲传感器（1、3、6、7）的特征在于，
上述电极（12a～12i）的表面形状中的沿上述传感器主体（11）的延伸方向的端线具有曲线部（120a、120b）。
2.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
上述导电性填料（802）的平均粒子径为0.05μm以上且100μm以下。
3.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
上述导电性填料（802）为球状碳。
4.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
在上述传感器主体（11、71、800、810）上划分有多个沿多个上述电极（12a～12i、72a、72b、812a～812c）的配置方向相连的长度为2mm以下的单位区间（U1）时，上述裂纹（C1、803、814）在该单位区间（U1）内至少形成有一个。
5.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
在上述传感器主体（11、30～34、61、71、800、810）中预先输入有应变。
6.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
多个上述电极（12a～12i、63a、63b、72a、72b、812a～812c）通过在上述基材（10、60、70、811）上印刷导电涂料而形成。
7.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
该弯曲传感器（1、7）具有分别与多个上述电极（12a～12i、72a、72b）相连接的布线（13a～13i、73a、73b），
该布线（13a～13i、73a、73b）通过蚀刻金属箔而形成。
8.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其中，该弯曲传感器（1）还具有：
应变调整板（16），其配置在上述基材（10）背面上；
粘接层（17），其粘接该应变调整板（16）与该基材（10），
该基材（10）、该应变调整板（16）及该粘接层（17）均由贮存弹性模量迁移的玻璃－橡胶转移区域处于比使用弯曲传感器（1）的温度范围的下限温度－10℃低的温度侧或比上限温度＋10℃高的温度侧的材料构成。
9.根据权利要求1所述的弯曲传感器，其特征在于，
以两个上述电极（72a、72b）排列的方向为并列方向，以与该并列方向正交的方向为正交方向，上述传感器主体（71）在两个该电极（72a、72b）之间具有沿该并列方向延伸并沿该正交方向排列的多个检测部（710～714）。
10.根据权利要求9所述的弯曲传感器，其特征在于，
多个上述检测部（710～714）在相邻的两个上述电极（72a、72b）之间相互并联地电连接。
11.根据权利要求9所述的弯曲传感器，其特征在于，
多个上述检测部（710～714）在相邻的两个上述电极（72a、72b）之间相互串联地电连接。
12.根据权利要求9所述的弯曲传感器，其特征在于，
上述裂纹（C1、803、814）通过使上述传感器主体（11、71、800、810）的前体沿裂纹形成用模具（23）的模具面（230）变形而形成。
13.根据权利要求9所述的弯曲传感器，其特征在于，
上述检测部（710～714）配置为5个以上。
14.一种变形形状测量方法，其特征在于，包括：
检测工序，其检测上述权利要求1至权利要求13中任一项所述的弯曲传感器（1、3、6、7）的弯曲变形，该检测是在由上述电极（12a～12i、63a、63b、72a、72b、812a～812c）划分的每一个测量区间（L1～L8）中进行的；
局部形状计算工序，其根据所检测出的该测量区间（L1～L8）的变形数据，计算出该测量区间（L1～L8）的变形形状；
整体形状计算工序，其接合所计算出的该测量区间（L1～L8）的变形形状，计算出该弯曲传感器（1、3、6、7）整体的变形形状。
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