JP6509834B2 - 増幅型パッシブ可逆式変形マイクロセンサ - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロセンサの分野に関し、詳細には繰り返される外部動作、例えば、構造内で既知レベルの応力を発生する温度または機械的な応力サイクルに曝された構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクル数、例えば、橋の上を車両が通過する回数を検出し、好ましくは計数するように構成されたマイクロセンサに関する。
この分野において、特許出願ＥＰ１９９８１４５が知られており、これは構造によって受ける応力サイクルの数を計数するためのパッシブ可逆式マイクロセンサを記載しており、これは、例えば、温度サイクルの数、例えば、この構造を通過する自動車によって発生する、張力、圧縮及び／又は曲げ機械的応力サイクルの数に対応し、構造のサイズは、好都合には、最大寸法で５ｃｍ、好ましくは２ｃｍを超えず、実際上は無制限の使用寿命を有し、火花安全性で使用でき、電磁界に対して感度がない、サイクルまたは通過の回数の誤差無し係数を可能にする。
可逆式とは、距離変動のサイクルを検出するように構成され、劣化なしで、他のサイクルを検出するように構成されたマイクロセンサを意味する。パッシブとは、前述の特許出願で使用され、エネルギー源、即ち、電源を使用するいわゆるアクティブ手段とは異なって、エネルギー源なしで動作する手段として理解すべきである。このマイクロセンサは、構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段を備え、これらの手段は、固定エリアをそれぞれ有する第１部分および第２部分を有する支持体を備え、これらの固定エリアは、構造の前記２つのポイントまたはエリアの一方および他方にそれぞれ装着され、そしてスタッド、ノッチ及び／又は穴によって構成され、第１部分および第２部分のものより小さな寸法を有し、計数手段は、支持体の前記第１部分および第２部分の各々と関連付けられる。また、特許出願ＦＲ２９７４４１０が知られており、これは、いくつかの異なる応力閾値を検出するように構成され、構造によって受ける応力サイクルの数を計数するためのパッシブ可逆式マイクロセンサを記載している。こうしたマイクロセンサを、図１ａと図１ｂにそれぞれ示しており、それぞれ検出手段および計数手段のないものとあるものである。
それは、頭尾結合で配置され、スペース３２だけ、主に長手方向に軸ＯＸに沿って分離された、第１および第２のＬ字状サブアセンブリ３０，３１を備えた支持体２９を備え、その個々のベース３３，３４は、部分的に、監視対象の構造の上にある支持体２９の固定エリアである。
これらのベース３３，３４は、それぞれ２つの穴１５，１６，１７，１８を備える。穴１５，１６，１７，１８の中心を通過する軸Ｙ１，Ｙ２は、それぞれＯＸ軸に対して垂直であり、穴１５，１６，１７，１８の中心を通過する軸Ｘ１，Ｘ２は、それぞれＯＸ軸に対して平行である。さらに、これらの第１および第２の長手部分４１，４４は、その端部３７，３８において、弾性部材、この場合はコード材料３５，３６によって互いに接続される。第１サブアセンブリ３０の第２部分４１は、軸ＯＸに沿って規則的に分布した３つの穴１９、そして３つの穴ペア２０を備え、軸は、軸Ｙ１と平行な穴ペアの中心を通過し、ペアの各１つが、穴１９の一方と関連付けられる。各穴２０は、支持体から突出する軸を受けることを意図しており、戻り止め手段の事前配置を可能にするように構成される。
この第２部分４１は、穴１９と同じ数のほぼ四角形状の凹部４２を備え、各凹部は、穴１９の１つの周りに中心に置かれる。それはまた、第２サブアセンブリ３１の第２部分４４に面して設置された、第１サブアセンブリ３０の第２部分４１の側面から突出する３つの突起４３を備える。穴１９の各１つについて、その中心を通過し、軸Ｙ１と平行な軸はまた、突起４３の１つの対称軸である。これら突起の各１つは、中間部分において、穴４８を備える。第２サブアセンブリ３１の第２部分４４は、ＯＸ軸に沿って穴１９と同じに分布した３つの穴ペア２２を備え、ペア２２の各１つは、穴１９の１つと関連付けられる。穴２２は、支持体から突出する軸を受けることを意図しており、戻り止め手段の事前配置を可能にするように構成される。さらに、第１サブアセンブリ３０の第２部分４１に面して設置され、第２サブアセンブリ３１の第２部分４４の側面は、突起４３より大きい寸法のノッチ４５を備え、そこでの突起の導入を可能にすることを意図している。ベース３３，３４の各１つは、２つの面する同軸ノッチ４６，４７によってＬの対応する第２部分から部分的に分離している。
小さなノッチ４６は、絶対的に不可欠ではなく、これらは、互いに２つの固定エリアの回転を容易にするという利点を有する。実際、インジケータが、曲げに曝された状態で基板上に搭載された場合、直線部分の回転が存在する。こうしたアーキテクチャは、弾性（コンプライアンス）を提供し、制約が不必要に成長するのを防止できる。・支持体の対応する第２可動部分に対してベースを中心位置決めし、・ベースにおいて、張力または圧縮の応力に耐えるために必要な材料だけを残す。
大きなノッチ４７は、サブアセンブリ３０，３１を互いに固定するための弾性部材、即ち、コード材料３５，３６を生成できる。図１ｂは、図１ａの支持体の斜視図を示しており、その上に検出手段および計数手段が配置されている。支持体２９の上に、３つのアセンブリ４，５，６が配置され、それぞれ
・穴１９，２０，２２に圧力嵌めされ、支持体２９から突出し、止め具または回転軸として機能する軸と、
・歯付きホイール５４１，５４２または５４３と、
・戻り止め手段５５１，５５２または５５３と、
・駆動手段５６１，５６２または５６３と、を備える。
幾つかの異なる変形の閾値の検出を可能にするために、歯付きホイール５４１，５４２または５４３は、互いに異なる歯ピッチを有する。
本発明に係る装置は、予想される変形に従ってサイズが設定され、幾つかの建物ブロックの技術的生産限界が主に計数ホイールの歯ピッチを含み、分解能は、該ピッチとほぼ等しい。
こうして所定の歯ピッチでは、検出され計数される変形が小さいほど、マイクロセンサのサイズが大きくなり、従ってその重さが大きくなる。
さらにある部門、例えば、航空分野などで、コンポーネントの質量は可能な限り小さくすべきである。従って、マイクロセンサのサイズは、変形の検出および計数と整合して、可能な限り小さくする必要がある。
さらに、計数ホイールの製造のためにシリコンの使用は、１００μｍオーダーまたはこれより小さい極めて小さい歯ピッチを得ることが可能になる。しかしながら、シリコンホイールの製造技術は、複雑であり、ある場合は、より簡単な技術、例えば、金属のものを使用することが好ましいことがある。しかしながら、金属では、せいぜい４００μｍオーダーの歯ピッチが到達でき、検出され計数される変形の同じ値について、シリコン計数ホイールのものより少なくとも４倍大きい支持体を実装することを必要とする。実際、極めて低い振幅の変形では、前の発明は、計数ホイールと噛合するように機能する可動部分が、イベントと関連付けられた運動と同様な振幅で移動するアーキテクチャを有する。もしイベントが極めて低い振幅のものである場合、可動部分のストロークは、噛合を生じさせるのに不充分になることがある。この限界は、歯数と歯の直径との比率に関係する。
本発明の目的は、特許出願ＥＰ１９９８１４５および特許出願ＦＲ２９７４４１０で説明したものと比較して、一方では、所定サイズのマイクロセンサについて、好ましくは少なくとも４に等しい倍数でそのサイズそしてその表面全体の寸法を低減できる構造によって経験される応力サイクルの数を計数し、他方では、前述の特許出願に係るマイクロセンサによって検出され計数されるものより少なくとも４倍低い構造によって経験される変形の値を検出し計数するためのパッシブ可逆式マイクロセンサを提供することによって、上述した欠点を解決することである。
こうしてある場合、計数手段を製造するための金属技術を使用することが可能になり、後者は、シリコンのものよりかなり簡単になる。
提供される解決法は、構造の長手方向ＯＸに沿った変形のパッシブ可逆式マイクロセンサであり、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、このマイクロセンサは、構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクル数を検出し計数するための手段、そして支持体を備え、そして、
支持体は、
・構造の前記２つのポイントまたはエリアの第１のものに装着されるように構成された固定エリアを有する第１部分と、
・構造の前記２つのポイントまたはエリアの第２のものに装着されるように構成された固定エリアを有する第２部分と、
・第１部分と第２部分との間に長手方向に配置され、第１長手方向端によって第１部分に装着された第３部分と、
・第１部分と第２部分との間に長手方向に配置され、第１長手方向端によって第２部分に装着された第４部分とを備え、
構造の前記２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段は、
・前記第１、第２、第３および第４部分の１つに配置された少なくとも第１計数歯付きホイールと、
・支持体に装着された少なくとも第３ビームであって、その自由端に歯を備え、この歯は、前記歯付きホイールと噛合するように構成された、第３ビームとを備え、
このマイクロセンサは、支持体が、支持体の前記第１部分と第２部分との間の相対移動の値を増幅するための手段を備えることを特徴とし、これらの手段は、
・その端の一方において第３部分に装着され、その他端において第１プレートに装着された第１ビームと、
・その端の一方において第４部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第２ビームとを備え、
第３ビームは、一方の側で前記第１プレートまたはこれに固定された部材に装着され、
前記第１プレートおよび第１、第２および第３ビームは、支持体の前記第１および第２部分の間のいずれかの距離変動Δｘが、異なる方向に沿って歯の対応する移動Δｙを生成し、Δｙ＞Δｘ、好ましくはΔｙ＞４Δｘであるように配置される。
特定の特徴によれば、本発明は、構造の方向ＯＸに沿った変形のパッシブ可逆式マイクロセンサに関し、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、このマイクロセンサは、支持体を備え、
支持体は、
・構造の前記２つのポイントまたはエリアの一方に装着されるように構成された固定エリアを有する第１部分と、
・構造の前記２つのポイントまたはエリアの他方に装着されるように構成された固定エリアを有する第２部分と、
・第１長手方向端が、弾性部材、例えば、厚いコードによって第１部分と接続された第３部分と、
・第１長手方向端が、弾性部材、例えば、厚いコードによって第２部分に接続された第４部分であって、この第４部分の第２長手方向端は、第１の少なくとも部分的に薄いコードによって、好ましくは第３部分の第１長手方向端に接続され、第３部分の第２長手方向端は、第２の少なくとも部分的に薄いコードによって、好ましくは第４部分の第２長手方向端に接続された、第４部分とを備え、
・構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段は、
・第３または第４部分の１つに配置された少なくとも第１計数歯付きホイールと、
・支持体に装着された少なくとも第３ビームであって、その自由端に歯を備え、この歯は、前記歯付きホイールと噛合するように構成された、第３ビームとを備え、
このマイクロセンサは、支持体が、支持体の前記第１部分と第２部分との間の相対移動の値を増幅するための手段を備えることを特徴とし、これらの手段は、
・その端の一方において第３部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第１ビームと、
・その端の一方において第４部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第２ビームとを備え、
第３ビームは、一方の側で前記第１プレートまたはこれに固定された部材に装着され、
前記第１プレートおよび第１、第２および第３ビームは、支持体の前記第１および第２部分の間のいずれかの距離変動Δｘが、異なる方向に沿って歯の対応する移動Δｙを生成し、Δｙ＞Δｘ、好ましくはΔｙ＞４Δｘであるように配置される。
厚いまたは薄いコードとは、薄いコードは、厚いコードより少なくとも２倍広くない、好ましくは少なくとも５倍広くないことを意味する。
プレートとは、その寸法の少なくとも１つが他方の少なくとも１つよりかなり大きい任意の３次元部材を意味する。
追加の特徴によれば、支持体は、長手方向の中間面を備え、第１および第２ビームは、中間面と０〜４５度の角度を形成する。
特定の特徴によれば、第１および第２ビームは、プレートの同じ側に配置される。
特定の特徴によれば、第１および第２ビームは、互いに平行であり、好ましくは、第３ビームは、最初の２つに対して垂直に配置される。このビームシステムは、初期の移動を５倍のオーダーで増幅することが可能であり、この倍数は、プレートの寸法および前記プレートへのビームの装着ポイント間の距離に依存する。
マイクロセンサの体積を最小化できる特定の特徴によれば、プレートならびに支持体の第１、第２、第３および第４部分は、同じ面に配置され、好都合には、第１プレートは、支持体の第３および第４部分の間に配置され、第１および第２ビームとの接続部以外は貫通溝によって区切られる。
２つの異なる変形閾値を計数可能である特定の特徴によれば、本発明に係るマイクロセンサは、
・支持体の第３部分に配置された第１計数歯付きホイールであって、第３ビームは、この第１計数歯付きホイールと噛合するように構成された歯を備える、第１計数歯付きホイールと、
・支持体の第４部分に配置された第２計数歯付きホイールであって、第４ビームは、横方向に配置され、前記プレートあるいはこれに固定された部材に片側で装着され、その自由端において、前記第２計数歯付きホイールと噛合するように構成された歯を備える、第２計数歯付きホイールとを備える。
他の特徴によれば、第１および第２長手方向ビームは、支持体の第３および第４部分の半分に少なくとも等しい長さを有し、測定は、支持体の長手方向に沿って行われる。
マイクロセンサの目的は、機械的または熱的応力に起因した、２つの装着部の間の相対移動を増幅することであり、先行技術に係るマイクロセンサのものより最高で５倍小さい全体寸法を持つ。動作の際、装着部の一方が静止した状態であり、他方の装着部が右側への水平移動を受けたと仮定すると、第１ビームは静止した状態であり、一方、第２のものは対応する装着部と同じ移動を受けるようになる。２つのビームは、（堅い）装着プレートを経由して接続されているため、後者は、垂直移動を受けることになる（回転および変位の組合せ）。この変位は、計数ホイールを経由して検出され測定される。プレートの変形の例を図３に示しており、けん引力が装着部の端部に作用している。このビームシステムは、初期の移動を５倍のオーダーで増幅することを可能にする。
本発明に係るマイクロセンサが、構造によって経験される変形の発生またはサイクルの数を検出し計数できる。
本発明の他の利点および特徴は、添付図面に関して、本発明の幾つかの実施形態の説明で明らかになるであろう。
特許出願ＦＲ２９７４４１０に係るマイクロセンサを示す。 本発明に係るマイクロセンサの支持体の第１例を示す。 変形を受けた図２と同じ装置を示す。 図３ａの詳細を示す。 それが装着された構造によって経験される変形サイクルの数を検出し計数するための手段の２つのアセンブリが設置された図２に係る支持体を示す。 図４に係る検出し計数するための手段の第２アセンブリのより詳細な概略図を示す。 本発明に係るマイクロセンサの支持体の第２例を示す。 本発明に係るマイクロセンサの支持体の第３例を示す。 本発明に係るマイクロセンサの支持体の第４例を示す。
図２は、本発明に係るマイクロセンサの支持体１０１の第１例を示す。構造の長手方向ＯＸに沿った変形のパッシブ可逆式マイクロセンサは、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、構造の長手方向ＯＸに沿って長手方向に配置され、
主に平坦な支持体１０１を備え、
支持体１０１は、
・それぞれ２つの固定エリア１０４，１０５を有する第１および第２部分１０２，１０３であって、これらの固定エリアは、構造の前記２つのポイントまたはエリアの一方および他方に装着されるようにそれぞれ構成され、貫通円形穴によって構成された、第１および第２部分１０２，１０３と、
・第１および第２部分の間に長手方向に配置された第３部分１０６であって、第１長手方向端１０７によって、厚いコード１０８によって第１部分１０２と接続され、大きなノッチ１３８，１３９によって第１部分から分離した第３部分１０６と、
・第１および第２部分１０２，１０３の間に長手方向に配置された第４部分１０９であって、第１長手方向端１１０によって、厚いコード１１１によって第２部分１０３に接続されており、第４部分１０９の第２長手方向端１１２は、第１薄いコード１１３によって第３部分１０６の第１長手方向端１０７に接続され、第３部分１０６の第２長手方向端１１４は、第２薄いコード１１５によって第４部分の第１長手方向端１１０に接続され、大きなノッチ１４０，１４１によって第２部分から分離した第４部分１０９と、
・支持体構造によって受ける変形を増幅するための手段とを備え、
該手段は、
・長手方向に配置され、第１長手方向端１１７において第３部分１０６に装着された第１ビーム１１６であって、その他方の長手方向端１１８において第１プレート１１９に装着された第１ビーム１１６と、
・長手方向に第１のものと平行に配置され、第１長手方向端１２１において第４部分１０９に装着された第２ビーム１２０であって、その他方の長手方向端１２２において前記第１プレート１１９に装着され、第１および第２ビームは、長手方向貫通溝１２３によって分離している、第２ビーム１２０とを備え、
第３および第４部分は、主として貫通溝１３０，１３１，１２３，１３２によって分離され、第１プレート１１９は、貫通溝１３３，１３４，１３５，１３６，１３７によって第３および第４部分から分離され、これらの溝は、プレート１１９を区切っている。
穴１０４，１０５は、絶対に不可欠ではないが、これらは、互いに２つの固定エリアの回転を容易にするという利点を有する。実際、インジケータが、曲げに曝された状態で基板上に搭載された場合、直線部分の回転が存在する。こうしたアーキテクチャは、・弾性（コンプライアンス）を提供し、制約が不必要に成長するのを防止できる。・支持体の対応する第２可動部分に対してベースを中心位置決めし、・ベースにおいて、張力または圧縮の応力に耐えるために必要な材料だけを残す。
大きなノッチ１３８，１３９，１４０，１４１は、それぞれ弾性部材、即ち、第１および第３部分１０２，１０６ならびに第２および第４部分１０３，１０９をそれぞれ固定するためのコード材料１０８，１１１を生成することが可能になる。これらの厚いコード１０８，１１１は、一方では、第１および第３部分１０２，１０６、他方では、第２および第４部分１０３，１０９をそれぞれ固定することが可能になり、そのため第１部分１０２が第２部分１０３に対して長手方向に移動した場合、第３部分は、第１部分の移動に追従し、後者と同じ方法で移動する。さらにこれらの厚いコードは、第１部分が第２部分１０３に対して長手方向だけではなく横方向にも相対移動した場合、支持体の横方向弾性を有用になるように確保している。薄いコード１１３，１１５は、輸送段階および構造への支持体の装着の際に、第１、第２、第３および第４部分の位置決めを維持することを可能にするとともに、各薄いコードと対応する厚いコードとの間に設置されたコード材料１４２，１４３は、第２および第４部分に対して第１および第３部分を、ほぼ制約なしで移動させるスプリングとして機能する。
図３ａは、図２のものと同じ装置を示すが、変形を受けており、この場合、支持体１００の第１および第２部分は、矢印の方向によって記号で示すように、互いに遠くへ移動している。図示した変形は、理解を促進するために、現実と比べて誇張しており、図３ｂに詳細に示している。
さらに、図３ａにおいて、増幅手段の第１プレート１１９および第１および第２ビーム１１６，１２０は、図の読み取りを容易にするためにハッチングしており、一方、図３ｂにおいて、変形後のプレート１１９の側面１２６の位置を点線で示している。
図２に関して、例えば、支持体１００を支持する構造の加熱の際に発生するように、第１部分１０２は、方向（−Ｘ）に距離（−ΔＸ）だけ移動し、一方、第２部分は、方向（Ｘ）に距離（ΔＸ）だけ移動している。
プレート１１９との交差部において、後者の中間面に設置されたビーム１１６のポイントＡは、距離（−ΔＸ）だけ並進移動し、そしてポイントＡ’になり、一方、プレート１１９との交差部において、後者の中間面に設置されたビーム１２０のポイントＢは、距離（ΔＸ）だけ並進移動し、そしてポイントＢ’になり、これらの移動は、プレート、特に側面１２６の角度α回転を生じさせ、ここで、ｔｇ（α）＝ＢＢ’／ＣＢ＝２・（ΔＸ）／ＡＢであり、Ｃは線分ＡＢの中間に設置されたポイントであることに留意する。
プレート１１９またはその対向面の側面１２６に設置された任意のポイントＤについては、変形後の該ポイントの移動は、ΔＸＤ＝ｔｇ（α）・ＣＤ＝２・ＣＤ・（ΔＸ）／ＡＢ に等しくなる。
従って、任意の所定の距離変動ΔＸについて、距離ＡＢが小さくなると、増幅が大きくなる。同様に、ポイントＤがポイントＣからさらに遠くなると、増幅が大きくなる。他方、ビーム１１６，１２０の長さは影響しない。
同様に、プレートの側面１２６に対向した側面１２７のＹ軸に沿った移動ΔＹＬは、ΔＸＬ＝ｔｇ（α）・Ｌ＝２Ｌ・（ΔＸ）／ＡＢ に等しい。ここで、Ｌは、プレートの幅であり、即ち、面１２６，１２７の間の距離である。
もしＬがプレート１１９の高さの半分より大きい場合、移動の増幅は、Ｘ軸よりもＹ軸で大きくなり、逆も同様であることに留意する。さらに、前述のように、距離ＡＢが小さくなると、増幅が大きくなる。同様に、ポイントＤがポイントＣからさらに遠くなると、増幅が大きくなる。こうして歯付きホイールを検出し計数するための歯付きビーム１４４が、方向ＯＸに沿ってプレートに直接装着された場合、増幅率ξを得るために、ポイントＣからの距離ｙｏにおいて、軸ＯＹに沿って、ξ・ＡＢ／２と等しく装着する必要があり、一方、歯付きホイールを検出し計数するための歯付きビーム１４５が、方向ＯＸに沿ってプレートに直接装着された場合、増幅率ξを得るために、ポイントＣからの距離ｘｏにおいて、軸ＯＸに沿って、ξ・ＡＢ／２と等しく装着する必要がある。同じ考慮が、図５に示すように、歯付きビームが、プレートに装着された支持体アセンブリ自体に装着した場合も適用される。こうして移動ΔＸは、少なくとも増幅率ξで増幅される。これらの考慮を取り込んで検出手段を設置し、微小移動ΔＸを、増幅率ξ＝ΔＸＬ／ΔＸ または ξ＝ΔＸＤ／ΔＸで増幅することが充分である。
図４は、装着された構造によって経験する変形サイクルの数を検出し計数するための手段１５０，１６０の２つのアセンブリを報告した図２に係る支持体を示す。
検出および計数手段１５０の第１アセンブリは、ここでは第１検出手段と称しており、
・第１プレート１１９に装着された支持体アセンブリ１５１と、
・横方向に配置された第３ビーム１２４であって、第１端がアセンブリ１５１に装着され、第２端が自由であり、歯を備える第３ビーム１２４と、
・第３部分１０６に配置され、旋回接続１５２によって接続された第１計数歯付きホイール１２８であって、第３ビーム１２４の歯１２７は、この歯付きホイール１２８と噛合しており、
・支持体の第３部分１０６に装着され、この歯付きホイール１２８の戻り止め装置１５３とを備える。
検出および計数手段１５１の第２アセンブリは、ここでは第２検出手段と称しており、
・プレート１１９に装着された支持体アセンブリ１５４。第４横方向配置ビーム１６２が、前記支持体アセンブリ１５４に一方の側に装着された第１端１５６を備え、その第２端１５７が自由であり、歯を備える。
・第４部分１０９に配置され、旋回接続１６０によって接続された第２計数歯付きホイール１５９であって、第４ビーム１６２の歯は、この歯付きホイール１５９と噛合しておいる。
・支持体の第４部分１０９に装着され、この歯付きホイール１５９の戻り止め装置１６１。
この実施形態において、第１および第２計数歯付きホイールは、同じ直径を有するが、異なる歯の数を有し、即ち、第１のものは１０００個、第２のもの１５９は５００個であり、一方は、他方のピッチｐ１より２倍小さいピッチｐ２を有する。こうして構造が受ける変形ΔＸは、検出されることになり、下記表に示すように、その値、ピッチ、およびマイクロセンサによって発生した変形の増幅率ξに依存しない。
Figure 0006509834
図５は、検出および計数手段１５４の第２アセンブリのより詳細な概略図を示す。
この支持体アセンブリ１５４は、第２プレート１６６を備え、その主面の一方が、２つのプレートの厚さに圧力嵌めされた軸１６７によってプレート１１９に装着される。第２プレート１６６の側面の一方が、第３略矩形状中空プレート１６９の第１側面１６８を支持し位置決めするために機能する。第１側面１６８に対向する第２側面１７１が、その側面の一方において延長部１７２を備え、その端部において前記第４ビーム１６２が装着される。第３プレート１６９は、２つの側方タブ１７３，１７４を備え、これに軸１７５が結合され、第１プレート１１９の中に装着され、第３プレートに対して垂直に配置され、後者を第２プレート１６６の側面１７０に対して維持している。
この歯付きホイール１５９の戻り止め装置１６１は、第４プレート１７６を有し、その主面の一方が、２つのプレートの厚さに圧力嵌めされた軸によって第１プレート１１９に装着される。第３プレート１７６の側面の一方１７８が、第５略矩形状プレート１８０の第１側面を支持し位置決めするために機能する。第１側面１７９に対向する第２側面１８１が、その側面の一方において延長部１８２を備え、その端部において前記第５ビーム１８３が装着され、その自由端は歯を備える。第５プレート１８０は、２つの側方タブ１８４，１８５を備え、これに軸１８６が結合され、プレート１１９の中に装着され、第２プレートに対して垂直に配置され、それを第３プレート１７６の側面１７８に対して維持している。
歯付きホイール１５９は、支持体の第４部分１０９と平行に配置され、旋回接続１９０によってこれと接続され、第４ビーム１６２の歯１６５および第５ビーム１８３の歯が、歯付きホイール１５９と噛合するように配置される。
第４駆動ビーム１６２の歯は、プレート１１９の一方向に移動した場合、このホイールを回転駆動するために、歯付きホイール１５９の歯と接触する駆動面と、スライド動作、よって、歯付きホイール１５９が戻り止め手段１６１によって阻止されるまで、前回のものとは反対の方向に移動する際、歯付きホイール１５９に対する歯１６５の後退を許容する案内面とを有する。駆動ビーム１６２は、歯の後退を損傷なしで許容するのに充分な弾性を有する。さらに、駆動および戻り止めビーム１６２，１８３は、それぞれ歯付きホイール１５９に対して適所にある場合、くぼみ(sag)を有する。この初期変形は、製造／組み立て不良と不確実性にも関わらず、接触、よって噛合を確保することができる。
変形サイクルを計数するために、各歯付きホイールは、その周辺に、第１歯付きホイール１２８では、２０個の歯の増分を持つ０〜９８０の番号付与を含み、第２歯付きホイール１５９では、２０個の歯の増分を持つ０〜４８０の番号付与を含み、一方、第３部分１０６および第４部分１０９は、それぞれホイールの半径に沿って配置された直線的な彫刻を備え、そこには、ホイールの各１つについて、これらの対応する旋回接続へのこれらのホイールの挿入の際、０の番号付与が設けられる。使用の際、人は、各ホイールについて、直線的な彫刻に表示された番号付与を視覚的に読み取ることが単に必要である。
この実施形態において、支持体および計数手段は、シリコンで製作される。
所定の変形サイクル値について、本発明に係るマイクロセンサは、特許出願ＦＲ２９７４４１０に係るマイクロセンサより５倍小さいサイズを有することになる。
このマイクロセンサ１００は、全体としてパッシブであり、検出および計数機能の活性化のために必要とされるエネルギーを提供するのはイベント自体（構造を湾曲できる物体の動き）である。この場合、マイクロセンサは、エネルギー源の寿命によって制限されない期間、動作する。使用した材料の性質自体、この場合はシリコンを考えると、マイクロセンサの寿命予測値は、いずれの場合も、全ての兵器または、極めて長期間に保存されるパッシブシステムを含む他のシステムのものよりかなり大きい。この場合、カウンタの不活性特性は、花火安全性で動作するシステムに適用することを検討でき、現在の能力と比べて著しい進歩を提供する。さらに、本発明に係るマイクロセンサは、電磁界に対して完全に感度がない。さらに、組み立てを簡素化でき、即ち、より少ない移植（ねじ穴、曲げ、フランジの数）で、コストを削減し、裁量を増加させる。さらに、提供した解決法は、実装するのが極めて容易であり、その動作は極めて信頼できる。それは、電源から独立し、目立たず、低い単価である。さらに、戻り止めビームの歯は、計数する歯付きホイールに摩擦力を印加するように構成した摩擦パッドで置換できる。それは、２つのロールを有する。両方の場合、その役割を演じることができのは、ホイールに対するパッドの摩擦力である。この摩擦力は、パッドビームのプリロードによって決定される。一方では、それは、回転の通常方向での計数ホイールの慣性効果に起因して、過剰な回転を制限する。他方では、それは、パッドの摩擦力がホイールでの駆動ビームのものより大きいことを条件として、駆動歯の戻りの際、通常方向とは反対方向での計数ホイールの回転を防止する。さらに、マイクロセンサと構造との間の熱膨張の差を補償することが望ましい場合、一方では、マイクロセンサの支持体を、構造の材料のものと近い熱膨張計数を持つ材料で製作することが好ましく、他方では、支持体の前記第１および第２部分の形状および計数ホイールの位置決めを通じて、この熱膨張を幾何学的に補償することが好ましい。
図６は、本発明に係るマイクロセンサの支持体２０１の第２例を示す。構造の長手方向ＯＸに沿った変形の本パッシブ可逆式マイクロセンサは、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、長手方向ＯＸに沿って長手方向に配置される。それは、支持体と、構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段とを備え、支持体２０１は、主として平坦であり、
・それぞれ２つの固定エリア２０４，２０５を有する第１および第２部分２０２，２０３であって、これらの固定エリアは、構造の前記２つのポイントまたはエリアの一方および他方に装着されるようにそれぞれ構成され、楕円形のノッチによって構成された、第１および第２部分２０２，２０３と、
・第１および第２部分の間に長手方向に配置された第３部分２０６であって、第１長手方向端２０７によって、弾性部材、即ち、厚いコード２０８によって第１部分２０２と接続され、大きなノッチ２３８，２３９によって第１部分から分離した第３部分２０６と、
・第１および第２部分２０２，２０３の間に長手方向に配置された第４部分２０９であって、第１長手方向端２１０によって、厚いコード２１１によって第２部分２０３に接続されており、第４部分２０９の第２長手方向端２１２は、第１薄いコード２１３によって第３部分２０６の第１長手方向端２０７に接続され、第３部分２０６の第２長手方向端２１４は、第２薄いコード２１５によって第４部分の第１長手方向端２１０に接続され、大きなノッチ２４０，２４１によって第２部分から分離した第４部分２０９と、
・支持体構造によって受ける変形を増幅するための手段とを備え、
該手段は、
・長手方向に配置され、第１長手方向端２１７において第３部分２０６に装着された第１ビーム２１６であって、その他方の長手方向端２１８において第１プレート２１９の第１側面２４２に装着された第１ビーム２１６と、
・長手方向に第１のものと平行に配置され、第１長手方向端２２１において第４部分２０９に装着された第２ビーム２２０であって、その他方の長手方向端２２２において、第１側面２４２とは反対にある、前記第１プレート２１９の第２側面２４３に装着され、第１および第２ビームは、平行であり、支持体の長手方向中間面の両側に配置されている、第２ビーム２２０とを備える。
第１ビーム２１６は、２つの溝２２３，２４４によって長手方向に区切られており、一方、第２ビーム２２０は、２つの溝２３１，２４５によって長手方向に区切られている。
第３および第４部分は、主として貫通溝２３０，２３１，２２３，２３２によって分離され、第１プレート２１９は、貫通溝２３３，２３４，２３５，２３６，２３７，２３８によって第３および第４部分から分離され、これらの溝は、プレート２１９を区切っている。
図４と図５の文脈で説明した検出および計数手段は、この図６の文脈において同様な方法で使用できる。
図７は、本発明に係るマイクロセンサの支持体３０１の第３例を示す。構造の長手方向ＯＸに沿った変形の本パッシブ可逆式マイクロセンサは、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、支持体と、構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段とを備え、支持体３０１は、主として平坦であり、
・それぞれ２つの固定エリア３０４，３０５を有する第１および第２部分３０２，３０３であって、これらの固定エリアは、構造の前記２つのポイントまたはエリアの一方および他方に装着されるようにそれぞれ構成され、支持体の裏面に設置されるために点線で示すスタッドによって構成された、第１および第２部分２０２，２０３と、
・第１および第２部分の間に長手方向に配置された第３部分３０６であって、第１長手方向端３０７によって、弾性部材、即ち、厚いコード３０８によって第１部分３０２と接続され、大きなノッチ３３８，３３９によって第１部分から分離した第３部分３０６と、
・第１および第２部分３０２，３０３の間に長手方向に配置された第４部分３０９であって、第１長手方向端３１０によって、厚いコード３１１によって第２部分３０３に接続されており、第４部分３０９の第２長手方向端３１２は、第１薄いコード３１３によって第３部分３０６の第１長手方向端３０７に接続され、第３部分３０６の第２長手方向端３１４は、第２薄いコード３１５によって第４部分の第１長手方向端３１０に接続され、大きなノッチ３４０，３４１によって第２部分から分離した第４部分３０９と、
・横方向に配置され、第１長手方向端３１７において第３部分３０６に装着された第１ビーム３１６であって、その他方の長手方向端３１８において第１プレート３１９の第１側面３４２に装着された第１ビーム３１６と、
・横方向に第１のものと平行に配置され、第１長手方向端３２１において第４部分３０９に装着された第２ビーム３２０であって、その他方の長手方向端３２２において、第１側面３４２とは反対にある、前記第１プレート３１９の第２側面３４３に装着され、第１および第２ビームは、平行であり、支持体の横方向中間面の両側に配置されている、第２ビーム３２０とを備える。
第１ビーム３１６は、２つの溝３４４，３４５によって長手方向に区切られており、一方、第２ビーム３２０は、２つの溝３４６，３４７によって長手方向に区切られている。
第３および第４部分は、主として貫通溝３３０，３３１，３２３，３３２によって分離され、第１プレート３１９は、貫通溝３３３，３３４，３３５，３３６，３３７，３３８によって第３および第４部分から分離され、これらの溝は、プレート３１９を区切っている。
図４と図５の文脈で説明した検出および計数手段は使用できるが、π／２ Ｒｄの角度だけオフセットしており、計数手段の第３および第４ビームは、長手方向に配置される。
図８は、本発明に係るパッシブ可逆式マイクロセンサの支持体５０１の他の例を示す。このマイクロセンサは、
ａ）構造４９７の第１および第２エリア４９５，４９６間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段。この図には示していないが、図４と図５のものと適合している。
ｂ）主として平坦であり、長手方向中間面ＹＹ’に関して対称である支持体５０１であって、構造の長手方向ＯＸに沿って配置されることを意図しており、頭尾結合で配置され、２つのＵ字状アセンブリ４９８，４９９を有する支持体５０１。
ｃ）構造４９７によって受ける変形を増幅するための手段。
支持体５０１の第１アセンブリ４９８は、ハッチングで示すように、第１長手方向端５０４において前記第１エリア４９５に固定されることを意図した、反転したＬ字状の第１部分５０２を備え、その第２長手方向端５０６は、厚いコードとしての形状を有し、横方向には幅広ではないバンド５０７であって、Ｕ字のベースを構成し、その反対の長手方向端５０８は第３部分５０９と接続されてＵ字の第２アームを構成し、構造４９７の第１および第２エリア４９５，４９６間に長手方向に配置されたバンド５０７を備える。
支持体５０１の第２アセンブリ４９９は、ハッチングで示すように、第１長手方向端５０５において前記第２エリア４９６に固定されることを意図した、反転したＬ字状の第２部分５０３を備え、その第２長手方向端５１０は、厚いコードとしての形状を有し、横方向には幅広ではないバンド５１１であって、Ｕ字のベースを構成し、その反対の長手方向端５１２は第４部分５１３と接続されてＵ字の第２アームを構成し、構造４９７の第１および第２エリア４９５，４９６間に長手方向に配置されたバンド５１１を備える。
第１および第２部分５０２，５０３の長手方向端は、長手方向に対向していることに留意すべきである。さらに、一方では、前記バンド５０７，５１１は、弾性部材を形成し、他方では、構造４９７での固定が、例えば、接合によって行うことができる。
支持体構造によって受ける変形を増幅するための手段は、
・長手方向に配置された第１ビーム５１６であって、第１端５１４が、第３部分５０９の自由長手方向端５１７において、第２アセンブリに面する側面で装着されており、その他方の長手方向端５１８は、頭尾結合で、特に、横方向に前記バンド５０７，５１１によって配置された２つのＵ字状アセンブリによって区切られた開口内に配置された第１プレート５１９に装着される、第１ビーム１１６と、
・長手方向に、第１のものと平行に配置された第２ビーム５２０であって、第１端５２１は、第２部分５０３の自由長手方向端５１５に、第２アセンブリに面する側面で装着され、その他方の長手方向端５２２は、前記第１プレート５１９に装着され、第１および第２ビームは、長手方向貫通溝５２３によって分離している、第２ビーム５２０とを備える。
第１および第２アセンブリは、主として貫通溝５３１，５２３によって分離され、第１プレート５１９は、貫通溝５３３，５３４，５３５，５３６，５３７によって前記アセンブリ４９８，４９９から分離され、これらの溝は、プレート５１９を区切っている。
本発明の範囲から逸脱することなく、上述した例に対して多数の変更が可能である。こうして第１および第２ビームの位置決めは、異なってもよく、これらのビームは、中間面またはその近傍において配置していない。
さらに、マイクロセンサの幾つかの部分は、シリコンで製作できない。歯付きホイールは、例えば、金属で製作してもよく、支持体は、支持体構造と同じ材料で製作してもよい。
さらに、異なる閾値を持つ少なくとも４つの検出アセンブリが、図２に係る支持体の上に実装してもよく、あるいは、特許出願ＦＲ２９７４４１０の文脈のように、これらをステージに配置することによってその２倍または３倍実装できる。
さらに、第１プレート１１９は、ビームタイプの部材で置換してもよい。

Claims (12)

  1. 構造の長手方向ＯＸに沿った変形のパッシブ可逆式マイクロセンサであり、特に、該構造によって経験される温度または機械的応力サイクルの場合であり、このマイクロセンサは、構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段、そして支持体を備え、
    ・支持体は、
    ・構造の前記２つのポイントまたはエリアの第１のものに装着されるように構成された固定エリアを有する第１部分と、
    ・構造の前記２つのポイントまたはエリアの第２のものに装着されるように構成された固定エリアを有する第２部分と、
    ・第１部分と第２部分との間に長手方向に配置され、第１長手方向端によって第１部分に装着された第３部分と、
    ・第１部分と第２部分との間に長手方向に配置され、第１長手方向端によって第２部分に装着された第４部分とを備え、
    ・構造の前記２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段は、
    ・前記第１、第２、第３および第４部分の１つに配置された少なくとも第１計数歯付きホイールと、
    ・支持体に装着された少なくとも第３ビームであって、その自由端に歯を備え、この歯は、前記歯付きホイールと噛合するように構成された、第３ビームとを備え、
    このマイクロセンサは、支持体が、支持体の前記第１部分と第２部分との間の相対移動の値を増幅するための手段を備えることを特徴とし、これらの手段は、
    ・その端の一方において第３部分に装着され、その他端において第１プレートに装着された第１ビームと、
    ・その端の一方において第４部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第２ビームとを備え、
    第３ビームは、一方の側で前記第１プレートまたはこれに固定された部材に装着され、
    前記第１プレートおよび第１、第２および第３ビームは、支持体の前記第１および第２部分の間のいずれかの距離変動Δｘが、異なる方向に沿って歯の対応する移動Δｙを生成し、Δｙ＞Δｘであるように配置される、パッシブ可逆式マイクロセンサ。
  2. ・第３部分の第１長手方向端は、厚いコードによって第１部分と接続され、
    ・第４部分の第１長手方向端は、厚いコードによって第２部分に接続され、
    ・構造の２つのポイント間またはエリア間の距離変動のサイクルを検出し計数するための手段は、
    ・第３または第４部分の１つに配置された少なくとも第１計数歯付きホイールと、
    ・支持体に装着された少なくとも第３ビームであって、その自由端に歯を備え、この歯は、前記歯付きホイールと噛合するように構成された、第３ビームとを備え、
    このマイクロセンサは、支持体が、支持体の前記第１部分と第２部分との間の相対移動の値を増幅するための手段を備えることを特徴とし、これらの手段は、
    ・その端の一方において第３部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第１ビームと、
    ・その端の一方において第４部分に装着され、その他端において前記第１プレートに装着された第２ビームとを備え、
    第３ビームは、一方の側で前記第１プレートまたはこれに固定された部材に装着され、
    前記第１プレートおよび第１、第２および第３ビームは、支持体の前記第１および第２部分の間のいずれかの距離変動Δｘが、異なる方向に沿って歯の対応する移動Δｙを生成し、Δｙ＞Δｘであるように配置される、請求項１記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  3. 第１および第２ビームは、互いに平行である、請求項１〜２のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  4. 支持体は、長手方向の中間面を備え、第１および第２ビームは、中間面と０〜４５度の角度を形成する、請求項１〜３のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  5. 第１および第２ビームは、前記第１プレートの同じ側に配置される、請求項１〜４のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  6. 前記第１プレートならびに支持体の第１、第２、第３および第４部分は、同じ面に配置される、請求項１〜５のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  7. 第１および第２長手方向ビームは、支持体の第３および第４部分の半分に少なくとも等しい長さを有し、測定は、支持体の長手方向に沿って行われる、請求項１〜６のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  8. 検出し計数するための手段は、
    ・支持体の第３部分に配置された第１計数歯付きホイールであって、第３ビームは、この第１計数歯付きホイールと噛合するように構成された歯を備える、第１計数歯付きホイールと、
    ・支持体の第４部分に配置された第２計数歯付きホイールであって、第４ビームは、横方向に配置され、前記第１プレートに片側で装着され、その自由端において、前記第２計数歯付きホイールと噛合するように構成された歯を有する、第２計数歯付きホイールとを備える、請求項１〜７のいずれかに記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  9. 前記距離変動Δｘおよび前記移動Δｙは、Δｙ＞４Δｘを満たす、請求項１または２記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  10. 第４部分の第２長手方向端は、第１の少なくとも部分的に薄いコードによって、第３部分の第１長手方向端に接続され、第３部分の第２長手方向端は、第２の少なくとも部分的に薄いコードによって、第４部分の第１長手方向端に接続される、請求項２記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  11. 第３ビームは、第１ビームおよび第２ビームに対して垂直に配置される、請求項３記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
  12. 前記第１プレートは、支持体の第３および第４部分の間に配置され、第１および第２ビームとの接続部以外は貫通溝によって区切られる、請求項６記載のパッシブ可逆式マイクロセンサ。
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