JP2009539116A - 変位、歪および力センサ - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は2006年5月30日に出願された米国仮特許出願番号60/803、439、および、2006年9月8日に出願された米国仮特許出願番号60/824、988の優先権を主張する。両出願の題名は変位センサであり、両出願は参照することにより本願に援用される。
アメリカ合衆国政府は、AROおよびARLによって支持された認可番号W911NF−05−2−0014に準じて、本発明において特定の権利を有する。
航空機、橋、ダム、トンネル、遺跡、建造物、エレベータ、プレス機、工作機器、クレーン、空中作業台、農機具、および機械装置等において、構造の連続部分における歪および接合部および空隙を横切る変位の監視;
船舶、サイロ、貯蔵タンクの秤量、および、その他の負荷検知用途;
歪および/または変位の測定が必要である研究開発プロジェクト;および
機能向上および工程管理、過負荷防止および健康管理のための負荷測定。
Claims (26)
- 台座(30、30´、130)と、
前記台座の両側から伸張する第一ビーム(18、18´、118)および第二ビーム(18、18´、118)であって、前記第一および第二ビームは前記ビーム間のギャップ(20)を規定し、前記台座(30、30´、130)は前記ギャップを横切って伸張しており;前記ビームはセンサアセンブリの軸に沿って伸張し;一対のコンタクトパッド間の前記軸に沿って付与される変位、歪、および力への異方性応答性を有するために選択的に構成されているビームと;
前記台座(30、30´、130)から離れた前記ビームの端部において前記各ビーム(18、18´、118)に稼動可能に接続されており;適用物(A)の表面への前記センサアセンブリ(10、110)の取り付けに適応しているコンタクトパッド(14、114)と;
前記台座(30、30´、130)へ連結されており;少なくとも1つのセンサ(38)を有しており、前記軸に沿って付与される変位、歪または力を代表する出力信号を発するセンサモジュール(138)とを有するセンサアセンブリ(10、110)。 - 前記センサモジュール(138)が、前記台座の中央に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、前記コンタクトパッド(14、114)の底面から垂直方向に変位していることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記台座(30、30´、130)が、前記センサモジュールがそれに搭載される搭載面(31)を有し;前記搭載面が、前記第一および第二ビーム(18、18´、118)の上面から垂直方向に変位していることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記一対のコンタクトパッド(14、114)、前記ビーム(18、18´、118)、および、前記台座(30、30´、130)が単一構造であることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記センサモジュール(138)の前記少なくとも1つのセンサ(38)が、歪センサ、変位センサ、または温度センサであることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記歪センサが、金属箔、半導体、マイクロ電気機械式(MEMS)、容量性、誘導性、ピエゾ抵抗性、光学的、および弾性表面波(SAW)センサを含む一連のセンサタイプから選択されることを特徴とする請求項5に記載のセンサアセンブリ。
- 前記センサアセンブリ(10、110)が、それを通って前記ビームが伸張する中央ウェブ(12)であって、複数の切り欠き(42)および/または複数のスロット(44)を有する前記中央ウェブを有し;前記切り欠きおよびスロットが、縦軸の回りに対称に配置され、前記ウェブの横軸の回りに対称に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記複数の切り欠きおよび前記複数のスロットが、前記中央ウェブの縦軸に沿って付与される変位、歪、および力の局部的な強い連結を生じる一方で、軸外の変位の連結を抑制し、軸方向の回転の連結を抑制するように、選択的に構成されていることを特徴とする請求項8に記載のセンサアセンブリ。
- 前記センサが、前記局部的な強い連結へ稼動可能に近傍に、前記ビームに連結されていることを特徴とする請求項9に記載のセンサアセンブリ。
- 少なくとも前記中央ビーム(18、18´、118)および前記センサモジュール(138)が、少なくとも1つの封入材料から形成されるハウジング内に封入されており、前記少なくとも1つの封入材料が断熱材および/または電気絶縁材であることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記封入材料が、空間を含むことを特徴とする請求項11に記載のセンサアセンブリ。
- 前記基板および/または封入材料が、グラファイトエポキシまたはガラスエポキシであることを特徴とする請求項11に記載のセンサアセンブリ。
- 前記第一および第二コンタクトパッド(114)のそれぞれが、外周フランジ(152)をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、前記台座の横寸法よりも小さな横寸法を有することを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、前記台座の縦寸法よりも小さな縦寸法を有することを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、前記センサアセンブリパッケージの横変位および縦軸の回りの回転の連結を抑制するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビームが、前記サポート台座の横寸法と比べ、小さい横寸法を有することを特徴とする請求項17に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、前記センサアセンブリパッケージの縦変位および横軸の回りの回転の連結を抑制するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビームが、前記サポート台座の縦寸法と比べ、小さい縦寸法を有することを特徴とすることを特徴とする請求項19に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記ビーム(18、18´、118)が、横変位および縦変位の両方の連結を抑制するように構成されており;
前記第一および第二ビームが、さらに、前記センサアセンブリパッケージの横軸および縦軸の両方の回りの回転の連結を抑制するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。 - 前記ビームが、前記サポート台座の横寸法と比べ、小さい横寸法を有し;
前記ビームが、前記サポート台座の縦寸法と比べ、小さい縦寸法であることを特徴とする請求項21に記載のセンサアセンブリパッケージ。 - 前記第一および第二コンタクトパッド(14、114)が、適用構造へのボルト締め取り付け用に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリパッケージ。
- 前記コンタクトパッド(14、114)、前記ビーム(18、18´、118)、および、前記台座(30、30´、130)が、低ヒステリシス材料から作られていることを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記低ヒステリシス材料が、スチール、アルミニウム、ベリリウム銅合金、酸化アルミニウム、溶融石英、単結晶シリコン、グラファイトエポキシ、ガラスエポキシまたはそれらの組合せであることを特徴とする請求項24に記載のセンサアセンブリ。
- 前記コンタクトパッド間に伸張し、前記コンタクトパッド間を電気的に接続する、導電性ワイヤをさらに有することを特徴とする請求項1に記載のセンサアセンブリ。
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