JPH0622179Y2 - 微小荷重検出器 - Google Patents
微小荷重検出器Info
- Publication number
- JPH0622179Y2 JPH0622179Y2 JP4303487U JP4303487U JPH0622179Y2 JP H0622179 Y2 JPH0622179 Y2 JP H0622179Y2 JP 4303487 U JP4303487 U JP 4303487U JP 4303487 U JP4303487 U JP 4303487U JP H0622179 Y2 JPH0622179 Y2 JP H0622179Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- electrode
- plate electrode
- dish
- needle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔概要〕 この考案は、荷重を検出して測定する微小荷重検出器に
おいて、偏位法あるいは零位法を用いて荷重によって伸
張するバネなどの移動量を正確に検出し得ない問題を解
決するため、測定しようとする荷重を受ける皿に平板電
極を固定すると共に、この平板電極に対向して先端を尖
らせた針状電極を配置し、かつこの針状電極と平板電極
との間の距離を調整する圧電素子を設け、この針状電極
から平板電極に向かって流れるトンネル効果による電子
流の大きさを所定値に保持するように圧電素子に不帰還
制御し、この不帰還量を荷重として検出することによ
り、微小荷重を検出するようにしたものである。
おいて、偏位法あるいは零位法を用いて荷重によって伸
張するバネなどの移動量を正確に検出し得ない問題を解
決するため、測定しようとする荷重を受ける皿に平板電
極を固定すると共に、この平板電極に対向して先端を尖
らせた針状電極を配置し、かつこの針状電極と平板電極
との間の距離を調整する圧電素子を設け、この針状電極
から平板電極に向かって流れるトンネル効果による電子
流の大きさを所定値に保持するように圧電素子に不帰還
制御し、この不帰還量を荷重として検出することによ
り、微小荷重を検出するようにしたものである。
本考案は、荷重を受ける皿に平板電極を固定すると共
に、これに対向する位置に針状電極を配置し、かつ両者
の距離を調整する圧電素子を設け、針状電極から平板電
極に向かって流れるトンネル効果による電子流の大きさ
を所定値に保持するように圧電素子に不帰還制御し、こ
の不帰還量によって荷重の大きさを検出するよう構成し
た微小荷重検出器に関するものである。
に、これに対向する位置に針状電極を配置し、かつ両者
の距離を調整する圧電素子を設け、針状電極から平板電
極に向かって流れるトンネル効果による電子流の大きさ
を所定値に保持するように圧電素子に不帰還制御し、こ
の不帰還量によって荷重の大きさを検出するよう構成し
た微小荷重検出器に関するものである。
従来、零位法あるいは偏位法を用いて荷重を測定する場
合、荷重を受けた皿の移動量を機械的な機構あるいは電
磁的な機構によって検出していた。また、天秤などで
は、目盛りが左右に振れた最大偏位点の中間点を釣り合
い点として算出するなどして精度を高めるようにしてい
た。
合、荷重を受けた皿の移動量を機械的な機構あるいは電
磁的な機構によって検出していた。また、天秤などで
は、目盛りが左右に振れた最大偏位点の中間点を釣り合
い点として算出するなどして精度を高めるようにしてい
た。
しかし、従来の機械的あるいは電磁的な方法を用いて釣
り合い点、あるいは指示点を検出していたのでは、おの
ずと制限があり、精度良好に測定し得ない問題点があっ
た。このため、この釣り合い点あるいは指示点を精度良
好例えば距離にして数Åないし数百Åという極めて精度
高く検出することが望まれている。
り合い点、あるいは指示点を検出していたのでは、おの
ずと制限があり、精度良好に測定し得ない問題点があっ
た。このため、この釣り合い点あるいは指示点を精度良
好例えば距離にして数Åないし数百Åという極めて精度
高く検出することが望まれている。
本考案は、前記問題点を解決するため、測定しようとす
る荷重を受ける皿６と、この皿６が受ける荷重に対向す
る力を発生させるバネ７と、上記皿６に固定した平板電
極３と、この平板電極３に対向し、かつ先端を尖らせた
針状電極１と、この針状電極１と台９との間に配置し、
上記針状電極１の尖った先端と上記平板電極３との間の
距離を調整する圧電素子２とを設け、針状電極１から平
板電極３に向かって流れるトンネル効果による電子流を
検出し、この検出した電子流が所定値に保持されるよう
に圧電素子２に不帰還制御し、この不帰還量を荷重値と
して出力することにより、極めて精度良好に微小荷重量
を検出するようにしている。
る荷重を受ける皿６と、この皿６が受ける荷重に対向す
る力を発生させるバネ７と、上記皿６に固定した平板電
極３と、この平板電極３に対向し、かつ先端を尖らせた
針状電極１と、この針状電極１と台９との間に配置し、
上記針状電極１の尖った先端と上記平板電極３との間の
距離を調整する圧電素子２とを設け、針状電極１から平
板電極３に向かって流れるトンネル効果による電子流を
検出し、この検出した電子流が所定値に保持されるよう
に圧電素子２に不帰還制御し、この不帰還量を荷重値と
して出力することにより、極めて精度良好に微小荷重量
を検出するようにしている。
次に動作を説明する。
第１図において、皿６に下方向に荷重を加え、この皿６
に固定された平板電極３がバネ７による力に打ち勝って
下方向に移動すると、針状電極１から当該平板電極３に
向かって流れていたトンネル効果による電子流の値が増
大しようとする。このトンネル効果による電子流は、増
幅器（ＡＭＰ１）および増幅器（ＡＭＰ２）によって増
幅され、圧電素子２に不帰還する態様で戻されているた
め、圧電素子２が圧縮して平板電極３と針状電極１との
間の距離を所定値に保持するように制御される。この時
の不帰還量が図示荷重信号として出力される。
に固定された平板電極３がバネ７による力に打ち勝って
下方向に移動すると、針状電極１から当該平板電極３に
向かって流れていたトンネル効果による電子流の値が増
大しようとする。このトンネル効果による電子流は、増
幅器（ＡＭＰ１）および増幅器（ＡＭＰ２）によって増
幅され、圧電素子２に不帰還する態様で戻されているた
め、圧電素子２が圧縮して平板電極３と針状電極１との
間の距離を所定値に保持するように制御される。この時
の不帰還量が図示荷重信号として出力される。
以上のように、皿６に固定された平板電極３の移動に対
応して、トンネル効果による電子流の大きさが所定値に
保持されるように、当該平板電極３と針状電極１との間
の距離が所定値に保持されるように圧電素子２に不帰還
制御し、この不帰還量を荷重信号として出力することに
より、極めて高精度で荷重の変化を検出することが可能
となる。
応して、トンネル効果による電子流の大きさが所定値に
保持されるように、当該平板電極３と針状電極１との間
の距離が所定値に保持されるように圧電素子２に不帰還
制御し、この不帰還量を荷重信号として出力することに
より、極めて高精度で荷重の変化を検出することが可能
となる。
次に、第１図を用いて本考案の１実施例の構成および動
作を詳細に説明する。
作を詳細に説明する。
第１図において、針状電極１は、皿６に絶縁物４を介し
て固定された平板電極３に対向して設けられたものであ
る。この針状電極１の先端は、極めて尖った形状例えば
数十Åないし数百Å程度の曲率半径を持つものであっ
て、電解研磨などによって所望の曲率半径のものに作成
されたものである。先端の曲率半径を小さくすればする
程、低いバイアス電圧Ｅｖでトンネル効果による電子流
を生じさせるのに必要な１０８Ｖ／ｍ程度の電界強度を
発生させることができるが、機械的な強度が弱くなるの
で、測定しようとする精度およびバイアス電圧Ｅｖなど
に応じて適切な値にする。この針状電極１の材料は、硬
い金属の線例えばタングステン線などを電解研磨して作
成すればよい。また、ホイスカーなどを電解研磨して所
望の曲率半径のものを作成してもよい。
て固定された平板電極３に対向して設けられたものであ
る。この針状電極１の先端は、極めて尖った形状例えば
数十Åないし数百Å程度の曲率半径を持つものであっ
て、電解研磨などによって所望の曲率半径のものに作成
されたものである。先端の曲率半径を小さくすればする
程、低いバイアス電圧Ｅｖでトンネル効果による電子流
を生じさせるのに必要な１０８Ｖ／ｍ程度の電界強度を
発生させることができるが、機械的な強度が弱くなるの
で、測定しようとする精度およびバイアス電圧Ｅｖなど
に応じて適切な値にする。この針状電極１の材料は、硬
い金属の線例えばタングステン線などを電解研磨して作
成すればよい。また、ホイスカーなどを電解研磨して所
望の曲率半径のものを作成してもよい。
圧電素子２は、針状電極１の尖った先端と、平板電極３
との間に流れるトンネル効果による電子流の大きさを所
定値に保持するように両者の間の距離を調整するもので
ある。トンネル効果による電子流は、針状電極１の尖っ
た先端が、平板電極３に近づき、約１０８Ｖ／ｍ程度の
電界になった時、例えば数十Åの距離に近づいた時に徐
々に流れ出し、更に近づくに従って増大するものであ
る。このトンネル効果による電子流を用いれば、数Åな
いし数十Åの精度で平板電極３に固定された皿６の偏位
量を検出することができる。
との間に流れるトンネル効果による電子流の大きさを所
定値に保持するように両者の間の距離を調整するもので
ある。トンネル効果による電子流は、針状電極１の尖っ
た先端が、平板電極３に近づき、約１０８Ｖ／ｍ程度の
電界になった時、例えば数十Åの距離に近づいた時に徐
々に流れ出し、更に近づくに従って増大するものであ
る。このトンネル効果による電子流を用いれば、数Åな
いし数十Åの精度で平板電極３に固定された皿６の偏位
量を検出することができる。
平板電極３は、荷重を受ける皿６に対して絶縁物４を介
して固定されている。
して固定されている。
板５は、一端が支持部８に固定され、他端は皿６に固定
されており、この皿６に固定された部分が自由に上下方
向に移動し得るように構成されている。この板５の中間
点には、皿６が受ける荷重に対して、釣り合わせるため
力を発生させるバネ７が接続されている。
されており、この皿６に固定された部分が自由に上下方
向に移動し得るように構成されている。この板５の中間
点には、皿６が受ける荷重に対して、釣り合わせるため
力を発生させるバネ７が接続されている。
皿６は、荷重を受けるためのものであって、被測定物例
えば微量の薬品などを受ける皿、あるいは荷重の強さを
受けるものである。
えば微量の薬品などを受ける皿、あるいは荷重の強さを
受けるものである。
バネ７は、皿７が受けた荷重に対して、釣り合わせるた
めの力を発生させるものある。これは、１個のバネであ
ってもよいし、また、複数個のバネを切り換えるように
構成、あるいは任意の強さに設定し得るように構成した
ものであってもよい。
めの力を発生させるものある。これは、１個のバネであ
ってもよいし、また、複数個のバネを切り換えるように
構成、あるいは任意の強さに設定し得るように構成した
ものであってもよい。
台９は、圧電素子２を介して針状電極１を強固に構成す
ると共に、支持部８およびバネ７の一端を強固に固定す
るものである。これにより、針状電極２の尖った先端
と、平板電極４との間の距離が、外部からの振動によっ
て変動することがなくなる。
ると共に、支持部８およびバネ７の一端を強固に固定す
るものである。これにより、針状電極２の尖った先端
と、平板電極４との間の距離が、外部からの振動によっ
て変動することがなくなる。
Ｅｖは、トンネル効果による電子流を流すためのバイア
ス電圧である。
ス電圧である。
ＡＭＰ１は、トンネル効果による電子流を差動増幅する
ものである。
ものである。
ＡＭＰ２は、ＡＭＰ１によって差動増幅された信号を更
に増幅して、圧電素子３に供給してこれを伸張させ、針
状電極１の先端から平板電極３に向かって流れるトンネ
ル効果による電子流の大きさを所定値に保持する（これ
は両者の距離を一定に保持することを意味している）よ
うに、不帰還制御するためのものである。
に増幅して、圧電素子３に供給してこれを伸張させ、針
状電極１の先端から平板電極３に向かって流れるトンネ
ル効果による電子流の大きさを所定値に保持する（これ
は両者の距離を一定に保持することを意味している）よ
うに、不帰還制御するためのものである。
次に、荷重を受けた皿６の移動量（荷重量）を測定する
ための動作を詳細に説明する。
ための動作を詳細に説明する。
皿６が荷重を受けると、この皿６に固定された平板電極
３が、バネ７によって発生される力と釣り合う地点まで
下方向に移動する。これにより、平板電極３が針状電極
１の尖った先端に近づくように移動しようとするが、針
状電極１から平板電極３に向かって流れているトンネル
効果による電子流の値が増大し、増幅器（ＡＭＰ１）お
よび増幅器（ＡＭＰ２）によってこれが圧電素子２に不
帰還され、常に所定の電子流値が流れるように制御され
る。これにより、平板電極３と針状電極１の尖った先端
との間の距離は、数Åないし数十Å程度の精度で常に保
たれ、この精度に対応した荷重信号が増幅器（ＡＭ
Ｐ１）から荷重信号として出力される。
３が、バネ７によって発生される力と釣り合う地点まで
下方向に移動する。これにより、平板電極３が針状電極
１の尖った先端に近づくように移動しようとするが、針
状電極１から平板電極３に向かって流れているトンネル
効果による電子流の値が増大し、増幅器（ＡＭＰ１）お
よび増幅器（ＡＭＰ２）によってこれが圧電素子２に不
帰還され、常に所定の電子流値が流れるように制御され
る。これにより、平板電極３と針状電極１の尖った先端
との間の距離は、数Åないし数十Å程度の精度で常に保
たれ、この精度に対応した荷重信号が増幅器（ＡＭ
Ｐ１）から荷重信号として出力される。
以上説明したように、本考案によれば、測定しようとす
る荷重を受ける皿に平板電極を固定すると共に、この平
板電極に対向して先端を尖らせた針状電極を配置し、か
つこの針状電極と平板電極との間の距離を調整する圧電
素子を設け、この針状電極から平板電極に向かって流れ
るトンネル効果による電子流の大きさを所定値に保持す
るように圧電素子に不帰還制御し、この不帰還量を荷重
として検出する構成を採用しているため、極めて微小荷
重を検出することができる。
る荷重を受ける皿に平板電極を固定すると共に、この平
板電極に対向して先端を尖らせた針状電極を配置し、か
つこの針状電極と平板電極との間の距離を調整する圧電
素子を設け、この針状電極から平板電極に向かって流れ
るトンネル効果による電子流の大きさを所定値に保持す
るように圧電素子に不帰還制御し、この不帰還量を荷重
として検出する構成を採用しているため、極めて微小荷
重を検出することができる。
第１図は本考案の１実施例構成図を示す。 図中、１は針状電極、２は圧電素子、３は平板電極、４
は絶縁物、５は板、６は皿、７はバネ、８は支持部、９
は台、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２は増幅器、Ｅｖはバイアス電
圧を表す。
は絶縁物、５は板、６は皿、７はバネ、８は支持部、９
は台、ＡＭＰ１、ＡＭＰ２は増幅器、Ｅｖはバイアス電
圧を表す。
Claims (1)
- 【請求項１】荷重を検出して測定する微小荷重検出器に
おいて、 測定しようとする荷重を受ける皿(6)と、 この皿(6)が受ける荷重に対向する力を発生させるバネ
(7)と、 上記皿(6)に固定した平板電極(3)と、 この平板電極(3)に対向し、かつ先端を尖らせた針状電
極(1)と、 この針状電極(1)と台(9)との間に配置し、上記針状電極
(1)の尖った先端と、上記平板電極(3)との間の距離を調
整する圧電素子(2)とを備え、 針状電極(1)から平板電極(3)に向かって流れるトンネル
効果による電子流を検出し、この検出した電子流が所定
値に保持されるように圧電素子(2)に不帰還制御し、こ
の不帰還量を荷重値として出力するよう構成したことを
特徴とする微小荷重検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4303487U JPH0622179Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 微小荷重検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4303487U JPH0622179Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 微小荷重検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63150334U JPS63150334U (ja) | 1988-10-04 |
| JPH0622179Y2 true JPH0622179Y2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=30859514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4303487U Expired - Lifetime JPH0622179Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | 微小荷重検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622179Y2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10535453B2 (en) | 2012-10-31 | 2020-01-14 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing the same |
| US10889871B2 (en) | 2012-10-30 | 2021-01-12 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheet exhibiting low iron loss |
-
1987
- 1987-03-24 JP JP4303487U patent/JPH0622179Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10889871B2 (en) | 2012-10-30 | 2021-01-12 | Jfe Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheet exhibiting low iron loss |
| US10535453B2 (en) | 2012-10-31 | 2020-01-14 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63150334U (ja) | 1988-10-04 |
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