JPH01132902A

JPH01132902A - クリープの補償可能な歪ゲージ及びそのような歪ゲージを得る方法

Info

Publication number: JPH01132902A
Application number: JP63260348A
Authority: JP
Inventors: Louis Destannes; ルイ　デタンヌ
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1988-10-15
Publication date: 1989-05-25
Also published as: EP0314541B1; EP0314541A1; FR2622008A1; DE3865172D1; US4939496A; FR2622008B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、歪ゲージが接着もしくは固着されている支持
材のクリープを補償することができる歪ゲージを得る方
法に関するものである。また、本発明は、この方法によ
って得られる歪ゲージ、特に金属試験材料用歪ゲージに
関するものである。

従来の技術材料の弾性は完全ではない。特に、応力もしくは荷重を
長期間加えると、それを受ける物体の変形が徐々に大き
くなることがわかった。この現象は、クリープと呼ばれ
る。歪ゲージをそのような物体に羊着すると、歪ゲージ
は結果として付加的な伸長を受け、従って、その表示が
「変化」してしまう。

発明が解決しようとする課題クリープが重要な問題となる適用例では、その変化を記
録することが可能であることは明らかに望ましい。しか
し、特に、クリープを受ける支持部分が力すなわち圧力
の変換器の変形部分である場合、測定値はもはや真実の
値でないので、このような変化は有害である。重さを計
る物体を徐々に載せる計量器の場合、測定時間は数分間
のこともあり、数十分間のこともあり、変換器の表示の
変動は、数パーセントになることもある。パイプ内の液
体の圧力の変化を連続して調べる圧力変換器の場合も同
様の問題が起こる。

課題を解決するための手段本発明は、支持材と歪ゲージとの間に、緩衝用の、すな
わち、応力を逃がす材料の層を介在させて、歪ゲージの
ピエゾ抵抗パターンに対する支持材料のクリープの望ま
しくない影響を除去できるようにする。

詳述するならば、本発明は、可撓性フィルムの一方の面
上にエツチング形成されたピエゾ抵抗パターンを備え、
接着される支持材のクリープを補償することのできる歪
ゲージを得る方法であって、上記フィルムの他方の面上
に緩衝用材料の層を堆積させ、該緩衝用材料層を支持材
と同じ材料の試験片に接合し、該試験片にクリープを生
じさせる一定の力を加え、時間の関数として上記ゲージ
の抵抗の変化を測定し、上記緩衝用材料層の厚さを調整
して該ゲージの抵抗の変化を相殺することを特徴とする
方法を提供する。

本発明者の２つの実施態様は、接着されるスチールもし
くはアルミニウム支持材のクリープに影響されない歪ゲ
ージに関するものである。この歪ゲージは、可撓性フィ
ルムの一方の面上にエツチング形成されたピエゾ抵抗パ
ターンを備え、更に、一方の面が支持材に接着されてふ
り、他方の面が可撓性フィルムの他方の面に固定された
、厚さが１００から２００ｎｍのコンスタンタン層か、
もしくは、厚さが８０から１００　ｎｍの組成比が２０
重量％と８０重量％のクロム−ニッケル合金層が存在す
ることを特徴とする。最も一般的な形態では、本発明に
よるゲージは、一方の面がクリープを受ける支持材に接
着されている緩衝層を備えている。この緩衝層の材料は
、好ましくは金属であり、特に好ましくは抵抗パターン
の材料と同一のものである。

本発明は、添付図面を参照して説明する以下の実施例に
よってより明らかになろう。但し、これらの実施例は、
本発明を何ら限定するものではない。

実施例第１図に図示したように、本発明によるゲージは、既に
従来技術で使用されている部品を含む。

まず、可撓性ライルム１がある。このフィルムは、厚さ
が２５μｍのポリイミドであり、その上の面２上に、厚
さが約０．１５μｍの導体材料のコーティング３が堆積
されている。次に、このコーティングをエツチングして
、ループ６によって相互接続された平行なストランド５
を有するピエゾ抵抗パターン４だけを残す。このように
して、２つの端子７０間に１つの導電路を形成する。こ
のように厚さが制限された堆積は、例えば、速く、簡単
で、大きなサイズの製造に完全に適している陰極スパッ
タリングもしくは蒸着によって実施される。この時、ピ
エゾ抵抗パターン４は、可撓性フィルム１に完全に付着
しており、その変形に従い変形する。本発明は、また、
導体材料層を可撓性フィルムに接着させてから製造され
る、より厚いピエゾ抵抗パターン（５μｍ）にも適用さ
れる。接着によって実現された付着は完全ではなく、ピ
エゾ抵抗パターンは長期間の応力作用の影響により変形
することがあるので、以下の実施例では、上記の数値を
調節することができる。

公知のように、ストランド５の伸長もしくは収縮は、ゲ
ージが接着された支持材の変形を測定するのに利用され
る。わかり易くするために、図面では、厚さをかなり誇
張している。

本発明によると、可撓性フィルム１の下の面８に、緩衝
用の層９が堆積されている。その層９の上の面１０はフ
ィルムｌの下面８に溶着されており、層９の下の面１１
は接着剤コーティング１３によってクリープが生じる支
持材１２に接着されている。

支持材１２が、比較的長時間、一定の強さの機械的応力
を受ける時、ゲージにあられれる表示を第２図に示した
。このグラフでは、横座標が時間（分）を示し、縦座標
がゲージが表示した数値を示している。この実施例では
、機械的応力は、始点の時間に加えられ、２０分後に除
去される。曲線１６は緩衝用層９を持たない従来のゲー
ジの目盛りの表示を示し、曲線１７．１８は、緩衝用層
９を有するゲージの目盛りの表示を示すが、その層の厚
さは各々異なる。従来のゲージは、支持材１２のクリー
プを記録し、機械的応力を加える時間が長くなるにつれ
て測定値が大きくなる。この増大は、はぼ直線状である
。支持材１２を緩ませた時、クリープによる変形部分が
ほぼクリープ発生と等しい速さでしか元に戻らないので
、残留変形がさらに２０分間も残り、その材料は、すぐ
には初期の変形されていない状態には戻らないことがわ
かる。

従って、応力を加えている時とその後では、従来のゲー
ジによって行われた測定は、時間につれて異なる表示を
示すので、正しい値とみることはできない。

緩衝用層９が比較的厚い時、参照番号１８で示す型の応
答曲線が得られる。応力を加え続けると、ゲージの表示
は徐々に小さくなり、支持材１２を緩ませると、ゼロへ
の再調整が進み、この期間に、応力の加えた時に記録さ
れた値と反対の符号の表示が記録される。緩衝用層９は
、クリープ速度より速い速度で徐々に緩衝が進む。その
結果、ピエゾ抵抗パターン４は、次第に小さくなる変形
を受ける。応力を除去した後、−時的に緩衝効果が残り
、ピエゾ抵抗パターンは反対の符号の変形を受ける。こ
の変形は、層９の逆方向の緩衝作用の後しか消えない。

本発明によるゲージは、実質的に、応答曲線１７を有す
る。このゲージによる表示は、応力を加える時間が長く
なっても一定であり、支持材１２を緩ませるとすぐにゼ
ロに戻る。従って、このゲージの表示は、時間によって
変化しない。

緩衝層９の厚さを正確に選択することによって、曲線１
７が得られる。適切でない厚さを選択すると、曲線１８
が得られる。可撓性フィルム１の下の面８に堆積された
層９の厚さを選択する時、この厚さは、支持材１２の材
料のクリープ特性と層９の材料の緩衝特性の関数として
試験によって決定することができる。この時、ゲージは
、任意の形とサイズの試験支持材に接着される。しかし
、この試験支持材の材料は、ゲージが適用される材料と
同じものである。試験支持材は、適当な時間、一定の応
力を受ける。得られた結果の関数として、緩みを受ける
層９の厚さが調節される。

このようにして、いくつかの実験を行った。その結果、
スチール製支持材の場合、厚さが１００から２００ｎｍ
、好ましくは１６００ｍに近いコンスタンタン層を使用
するのが好ましいのがわかった。厚さを１６０　ｎｍに
すると、ゲージは支持材１２のクリープに全く感応しな
くなる。厚さが１００もしくは２００ｎｍの場合には、
クリープによる表示の変化は、コンスタンタン層がない
時に得られる変化のわすが４０％である。アルミニウム
製支持材の場合、層９は、組成比が２０重量％と８０重
量％のクロム−ニッケル合金からなり、表示の上記の変
化と同じパーセンテージになる厚さの範囲は約６７から
１１０５ｎである。

ゲージが歪みに全く感応しないのは、約９Ｑｎｍである
。

もちろん、本発明は、上記の実施例に限定されることは
なく、本発明による方法によって得られる全てのゲージ
を含むものである。特に、支持材１２及び緩衝用層９の
材料は任意の種類でよく、任意の方法で適合させること
ができる。製造を単純化し、堆積段階を経済的にするた
めに、−度に両面に堆積を行い、層９がピエゾ抵抗パタ
ーン４と同じ組成であると都合が良い。支持材１２は湾
曲されることもあり、例えば、円筒形のこともある。

層９は多くの場合導体であるが、可撓性フィルム１が適
切な絶縁体となっているので、インピーダンス損失によ
る電気測定に対する有害な影響が生じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、使用もしくは試験されている時の本発明によ
る歪ゲージを図示したものであり、第２図は、クリープ
が生じる支持材上に設けられ、本発明によるものもしく
は本発明によらない様々な歪ゲージで標準的な試験を行
った時の性能を示すグラフである。（主な参照番号）１・・可撓性フィルム　　２・・フィルムの上面３・・
導体コーティング　４・・ピエゾ抵抗パターン５・・ス
トランド　　　　６・・ループ７・・端子　　　　　　
　８・・フィルムの下面９・・緩衝用層　　　　　１０
・・層の上面１２・・支持材　　　　　　１３・・接着
コーティング１６．１７．１８・・・応答曲線

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可撓性フィルム（１）の一方の面上にエッチング
形成されたピエゾ抵抗パターン（４）を備え、接着され
る支持材（１２）のクリープを補償することのできる歪
ゲージを得る方法であって、上記フィルム（１）の他方
の面（８）上に緩衝用材料の層（９）を堆積させ、該緩
衝用材料層（９）を支持材（１２）と同じ材料の試験片
（１２）に接着させ、該試験片にクリープを生じさせる
一定の力を加え、時間の関数として上記ゲージの抵抗の
変化を測定し、上記緩衝用材料層（９）の厚さを調整し
て、該ゲージの抵抗の変化を相殺することを特徴とする
方法。
（２）可撓性フィルム（１）の一方の面（２）にエッチ
ング形成されたピエゾ抵抗パターン（４）を備え、接着
される支持材（１２）のクリープを補償する歪ゲージで
あって、緩衝用の層（９）を備え、その一方の面（１１
）が上記支持材（１２）に接着され、他方の面（１０）
が上記可撓性フィルム（１）のもう一方の面（８）に固
定されていることを特徴とする歪ゲージ。
（３）上記緩衝用層は、金属であることを特徴とする請
求項２に記載の歪ゲージ。
（４）上記緩衝用層は、コンスタンタンからなり、その
厚さは１００から２００ｎｍの範囲にあることを特徴と
する、上記支持材がスチールからなる請求項３に記載の
歪ゲージ。
（５）上記緩衝用層は、組成比が２０重量％と８０重量
％のクロム−ニッケル合金からなり、その厚さは６７か
ら１０５ｎｍの範囲にあることを特徴とする、上記支持
材がアルミニウムからなる請求項３に記載の歪ゲージ。
（６）上記ピエゾ抵抗パターン（４）と上記緩衝用層は
同じ組成を有することを特徴とする請求項３に記載の歪
ゲージ。