JP5570997B2 - 静電容量型力学量センサ素子及び力学量センサ - Google Patents
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Description
(数1) Cc=aCm+b
ここに、Cc:較正後の静電容量,Cm:静電容量の計測値,
a:近似直線の傾きを表す係数であって較正式の傾きの係数,
b:近似直線の切片を表す係数であって較正式の切片の係数
をそれぞれ表す。
(数2) Cm=ACR+p
ここに、Cm:静電容量の計測値,CR:静電容量の理論値,
A:センサ素子の回線部の面積など静電容量の計測値に影響を及ぼす要因
に関する係数,
p:寄生容量に関する定数
をそれぞれ表す。
(数4a) (xD−α)2+(yD−α)2+zD 2=dDA’ 2
(数4b) (xD+α)2+(yD−α)2+zD 2=dDB’ 2
(数4c) (xD−α)2+(yD+α)2+zD 2=dDD’ 2
ε0:真空の誘電率〔C2/N・m2〕,
εr:センサ素子の基材の比誘電率,
S:電極の面積〔m2〕,
d:上面の電極と下面の電極との間の距離〔m〕 をそれぞれ表す。
(数9) σ=Eε
ここに、E:基材の縦弾性係数(ヤング率),ε:垂直ひずみ をそれぞれ表す。
(数10) ε=Δd/t
ここに、Δd:基材が圧縮された距離〔m〕,t:基材の厚み〔m〕
をそれぞれ表す。
(数11) τ=Gγ
ここに、G:基材の横弾性係数(横弾性率),γ:せん断ひずみ をそれぞれ表す。
(数12) γ=Δδ/t
ここに、Δδ:基材の上面がx軸方向又はy軸方向にずれた距離〔m〕,
t:基材の厚み〔m〕
をそれぞれ表す。
t:基材の厚み(即ち高さ)
をそれぞれ表す。
パターン1)電極同士が近付き、やがて電極の一部が重なる。
また、電極から出た回線同士も重なる。
パターン2)電極同士が近付き、やがて電極の一部が重なる。
一方で、回線同士は離れる。
パターン3)電極同士は離れる。一方で、回線同士は重なる。
パターン4)電極同士は離れる。また、回線同士も離れる。
パターン1)電極が近付くと共に回線が重なることで有効面積が増すので、変位量Δdの増加に応じて静電容量差ΔCも増加傾向を示す(図78A)。
パターン2)回転角度が大きくなると電極が重なり始めるために面積の増加に応じて静電容量が増加して変位量Δdの増加に伴う静電容量の減少が抑えられるので、静電容量差ΔCは減少した後に変化の度合いが緩やかになる(図78B)。
パターン3)電極間の距離は離れる一方で回線が重なるために減少が僅かとなるので、静電容量差ΔCは全体として僅かに減少する(図78C)。
パターン4)電極間の距離が離れると共に回線同士も離れるために静電容量は減少するので、静電容量差ΔCは全体として大きく減少する(図78D)。
2 基材
4 電極
5 保護膜
6 回線
Claims (6)
- 電気的絶縁性と力学的弾性とを有し対向する少なくとも一対の面を有する基材と、該基材の前記一対の面の一方の面に配置された複数の電極及び前記一対の面の他方の面に前記一方の面の各電極と正対する位置にそれぞれ配置された複数の電極とを有し、前記一方の面に配置された電極と前記他方の面に配置された電極とのそれぞれから一つずつ選択される二つの電極の組み合わせ毎の電極間の静電容量を検出することを特徴とする静電容量型力学量センサ素子。
- 電気的絶縁性と力学的弾性とを有し対向する少なくとも一対の面を有する基材と、該基材の前記一対の面の一方の面に配置された四つの電極及び前記一対の面の他方の面に前記一方の面の四つの電極と正対する位置にそれぞれ配置された四つの電極とを有し、前記一方の面の四つの電極と前記他方の面の四つの電極とのそれぞれから一つずつ選択される二つの電極の組み合わせ毎の電極間の静電容量を検出することを特徴とする静電容量型力学量センサ素子。
- 前記電極がフレキシブルプリント回路板により構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の静電容量型力学量センサ素子。
- 表面全体が保護膜で密封されていることを特徴とする請求項1または2記載の静電容量型力学量センサ素子。
- 電気的絶縁性と力学的弾性とを有し対向する少なくとも一対の面を有する基材と、該基材の前記一対の面の一方の面に配置された複数の電極及び前記一対の面の他方の面に配置された複数の電極とを有し、前記一方の面に配置された電極と前記他方の面に配置された電極とのそれぞれから一つずつ選択される二つの電極の組み合わせ毎の電極間の静電容量を検出する静電容量型力学量センサ素子によって計測され出力された静電容量値データが入力される手段と、前記静電容量値データを用いて前記一方の面に配置された電極に対する前記他方の面に配置された電極の位置を算出する手段と、前記他方の面に配置された電極の位置に基づいて前記他方の面に配置された電極の中央位置を算出する手段と、前記他方の面に配置された電極の位置に基づいて前記一方の面に対する前記他方の面の回転角度を算出する手段と、前記中央位置を用いて前記基材の応力を算出する手段と、前記回転角度を用いて前記基材のねじりモーメントを算出する手段とを有する演算装置を備えることを特徴とする力学量センサ。
- 電気的絶縁性と力学的弾性とを有し対向する少なくとも一対の面を有する基材と、該基材の前記一対の面の一方の面に配置された四つの電極及び前記一対の面の他方の面に前記一方の面の四つの電極と正対する位置にそれぞれ配置された四つの電極とを有し、前記一方の面の四つの電極と前記他方の面の四つの電極とのそれぞれから一つずつ選択される二つの電極の組み合わせ毎の電極間の静電容量を検出する静電容量型力学量センサ素子によって計測され出力された静電容量値データが入力される手段と、前記静電容量値データを用いて前記一対の面の一方の面に配置された前記四つの電極に対する前記一対の面の他方の面に配置された前記四つの電極の位置を算出する手段と、前記四つの電極の位置に基づいて前記四つの電極の中央位置を算出する手段と、前記四つの電極の位置に基づいて前記一方の面に対する前記他方の面の回転角度を算出する手段と、前記四つの電極の中央位置を用いて前記基材の応力を算出する手段と、前記回転角度を用いて前記基材のねじりモーメントを算出する手段とを有する演算装置を備えることを特徴とする力学量センサ。
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