JPS62151733A - 測定素子として可撓性圧電膜を備えたセンサとその製造方法 - Google Patents
測定素子として可撓性圧電膜を備えたセンサとその製造方法Info
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- JPS62151733A JPS62151733A JP61305168A JP30516886A JPS62151733A JP S62151733 A JPS62151733 A JP S62151733A JP 61305168 A JP61305168 A JP 61305168A JP 30516886 A JP30516886 A JP 30516886A JP S62151733 A JPS62151733 A JP S62151733A
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- Japan
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- piezoelectric
- sensor
- piezoelectric substrate
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
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、筒体の機械的数値、特にパイプ中の圧力経過
を測定するための可撓性圧電膜から作られた測定素子を
備えたセンサであって、測定素子の両表面が電導端子面
と固く接合されるとともに電線を介して指示、／評価装
置に接続されているものに関する。
を測定するための可撓性圧電膜から作られた測定素子を
備えたセンサであって、測定素子の両表面が電導端子面
と固く接合されるとともに電線を介して指示、／評価装
置に接続されているものに関する。
そのようなセンサはオーストラリア特許３７５４６６号
から知られており、それにおいては、その両側に電導層
を備えた圧電膜から構成されている測定素子が可撓性の
合成物質バンドに付けられるか、あるいは２つのそのよ
うな合成物質バンドの間に接着される。そのようなセン
サには圧電膜として相応に予備処理されたポリビニリデ
ン−フッ化物が用いられる。そのようなセンサは、例え
ばパイプ中の圧力変動を検出するには大変良く適してお
り、そのセンサは、簡単に例えばクランプ具３用いて監
視すべきバイブに取り付けられる。
から知られており、それにおいては、その両側に電導層
を備えた圧電膜から構成されている測定素子が可撓性の
合成物質バンドに付けられるか、あるいは２つのそのよ
うな合成物質バンドの間に接着される。そのようなセン
サには圧電膜として相応に予備処理されたポリビニリデ
ン−フッ化物が用いられる。そのようなセンサは、例え
ばパイプ中の圧力変動を検出するには大変良く適してお
り、そのセンサは、簡単に例えばクランプ具３用いて監
視すべきバイブに取り付けられる。
さらにアメリカ特許４５４１２８４号からは、その電極
がその縁部にのみ圧電層と接着しており、その圧電層は
測定素子の固着により担体層と接触状態となるものが知
られている。このようなセンサでは組付けが不正確にな
ると測定誤差が生じる。
がその縁部にのみ圧電層と接着しており、その圧電層は
測定素子の固着により担体層と接触状態となるものが知
られている。このようなセンサでは組付けが不正確にな
ると測定誤差が生じる。
とにかく上述した公知のセンサの熱に対する耐久性はま
ったく限られており、これらは約８０℃ぐらいまでしか
使用することができない、この原因は圧電ポリマー薄片
における圧電効果に由来する。その自発性の極性が予備
処理されていないポリマーにおいて静力学的な方向配置
のため相殺されている極性分子属は、薄片の延びによっ
て強電場において整列されるが、このためには極性分子
属の比較的わずかな″回転性“ （モーメント力）が必
要条件である。まさにこのわずかな回転性こそが温度上
昇においてそのトータルの分極化の急速な低下の原因と
なる。ｆ！性属を″定着−するべく試みは理想的な製造
方法に帰着し、他の性質と損なうことなしには行なわれ
ることはできない。
ったく限られており、これらは約８０℃ぐらいまでしか
使用することができない、この原因は圧電ポリマー薄片
における圧電効果に由来する。その自発性の極性が予備
処理されていないポリマーにおいて静力学的な方向配置
のため相殺されている極性分子属は、薄片の延びによっ
て強電場において整列されるが、このためには極性分子
属の比較的わずかな″回転性“ （モーメント力）が必
要条件である。まさにこのわずかな回転性こそが温度上
昇においてそのトータルの分極化の急速な低下の原因と
なる。ｆ！性属を″定着−するべく試みは理想的な製造
方法に帰着し、他の性質と損なうことなしには行なわれ
ることはできない。
この限られた温度安定性はポリビニリデン−フッ化物の
みならず圧電ポリマー薄片の原理的欠点である。その他
、電導層を備えた圧電膜を合成物質バンドに接合するこ
とが困難である。 本発明の目的は、高い温度耐久性に
おいて傑出した、産業上の利用分野で述べた形式のセン
サを提案することである。
みならず圧電ポリマー薄片の原理的欠点である。その他
、電導層を備えた圧電膜を合成物質バンドに接合するこ
とが困難である。 本発明の目的は、高い温度耐久性に
おいて傑出した、産業上の利用分野で述べた形式のセン
サを提案することである。
上記問題点を解決するために、本発明によるセンサは、
その測定素子つまり圧電膜が、耐熱性で可撓性の担体層
、例えば銅−ベリリウム薄片のような可撓性金属薄片や
あるいは少なくとも一面を金属化された合成物質薄片か
ら構成され、前記担体層の金属表面に少なくとも８０℃
までの熱に耐えうる圧電基体、例えばウルツ石や閃亜鉛
鉱ＺｎＳ等が全面に付けられるとともに、前記圧電基体
に第２電極として用いられる電導膜、例えば蒸着された
金属膜が付けられている。
その測定素子つまり圧電膜が、耐熱性で可撓性の担体層
、例えば銅−ベリリウム薄片のような可撓性金属薄片や
あるいは少なくとも一面を金属化された合成物質薄片か
ら構成され、前記担体層の金属表面に少なくとも８０℃
までの熱に耐えうる圧電基体、例えばウルツ石や閃亜鉛
鉱ＺｎＳ等が全面に付けられるとともに、前記圧電基体
に第２電極として用いられる電導膜、例えば蒸着された
金属膜が付けられている。
このような手段により、熱に対する高い安定性分径るこ
とが可能となり、その際金属薄片やあるいは金属化され
た合成物質薄片を用いて薄い圧電基体層に付けられ、セ
ンサの屈曲性が保証され、このセンサを簡単に、例えば
パイプに取り付けることができる。この可撓性基体は希
望する耐熱安定性に従って選択され、本発明により意図
された基体はその電導性の理由から同時に電極としても
使われる。
とが可能となり、その際金属薄片やあるいは金属化され
た合成物質薄片を用いて薄い圧電基体層に付けられ、セ
ンサの屈曲性が保証され、このセンサを簡単に、例えば
パイプに取り付けることができる。この可撓性基体は希
望する耐熱安定性に従って選択され、本発明により意図
された基体はその電導性の理由から同時に電極としても
使われる。
これに関し本発明のさらに別な特徴によれば、本発明に
よるセンサを、可撓性金属薄片、例えば銅−ベリリウム
薄片に、又は少なくとも一面を金属化した合成物質薄片
の金属表面に直接圧電基体、例えばウルツ石や閃亜鉛鉱
ＺｎＳ等、を噴霧すなわち噴射法やスパッタリング等に
より付けるとともにその圧電基体に第２電極として電導
構造物、例えば金属膜を蒸着等で付けると言う方法で製
造することが意図されている。この方法によってオース
トラリア特許３７５４６６号によるセンサの製造に較べ
はるかに簡単な製造法が得られる。
よるセンサを、可撓性金属薄片、例えば銅−ベリリウム
薄片に、又は少なくとも一面を金属化した合成物質薄片
の金属表面に直接圧電基体、例えばウルツ石や閃亜鉛鉱
ＺｎＳ等、を噴霧すなわち噴射法やスパッタリング等に
より付けるとともにその圧電基体に第２電極として電導
構造物、例えば金属膜を蒸着等で付けると言う方法で製
造することが意図されている。この方法によってオース
トラリア特許３７５４６６号によるセンサの製造に較べ
はるかに簡単な製造法が得られる。
ドイツ公告公報２８３２７１４号により、結晶圧電膜を
金属、ガラス、セラミック、単結晶、樹脂又はゴムに付
けることが提案されている。その際、その膜は相変わら
ず基体物質のがっしりしたブロックに付けられており、
この公知の方法ではただ堅い、どちらにしても可撓性で
はないセンサが得られるだけである。そのような剛性を
もったセンサでは使用の際可撓性センサと較べて、監視
すべき構造部材にセンサを固定するための固定具の構造
を考慮すると大きな欠点が生じるのは言うまでもない。
金属、ガラス、セラミック、単結晶、樹脂又はゴムに付
けることが提案されている。その際、その膜は相変わら
ず基体物質のがっしりしたブロックに付けられており、
この公知の方法ではただ堅い、どちらにしても可撓性で
はないセンサが得られるだけである。そのような剛性を
もったセンサでは使用の際可撓性センサと較べて、監視
すべき構造部材にセンサを固定するための固定具の構造
を考慮すると大きな欠点が生じるのは言うまでもない。
本発明のさらに別な特徴によれば、その第２電極は、可
撓性金属薄片又は少なくとも一面を金属化された合成物
質薄片の金属表面に圧電基体を付けることと同時に又は
同じ行程において圧電基体に付けられ、このことにより
製造行程が大変簡単化される。
撓性金属薄片又は少なくとも一面を金属化された合成物
質薄片の金属表面に圧電基体を付けることと同時に又は
同じ行程において圧電基体に付けられ、このことにより
製造行程が大変簡単化される。
本発明による圧電基体のための材料としては、薄い膜内
に、例えば蒸着、エピタキシャル成長法すなわち気相結
晶成長法、分子線気相結晶成長法、イオン線気相成長法
、液相結晶成長法、イオン注入法、噴霧法（カソードス
パッタリング）等によって付けられることができ、そし
て同時に熱に対する高い耐久性で傑出した圧電基体が適
している。
に、例えば蒸着、エピタキシャル成長法すなわち気相結
晶成長法、分子線気相結晶成長法、イオン線気相成長法
、液相結晶成長法、イオン注入法、噴霧法（カソードス
パッタリング）等によって付けられることができ、そし
て同時に熱に対する高い耐久性で傑出した圧電基体が適
している。
これにはまず第１にウルツ石が挙げられる。ピエゾ係数
ｄＳＳの大きさで順に挙げると；ＺｎＯ１ＣｄＳｅ、−
ＺｎＳ、ＡＩＮ、ＢｅＯである。最も高い電気絶縁性を
有するものはＺｎ○とＡＴＮである。これは同時に製造
過程においてＣ−軸の方向付けが最も容易に達成される
ものである。さらに例として結晶体Ｂ １１２ｓ ｉ
０２＠がある。
ｄＳＳの大きさで順に挙げると；ＺｎＯ１ＣｄＳｅ、−
ＺｎＳ、ＡＩＮ、ＢｅＯである。最も高い電気絶縁性を
有するものはＺｎ○とＡＴＮである。これは同時に製造
過程においてＣ−軸の方向付けが最も容易に達成される
ものである。さらに例として結晶体Ｂ １１２ｓ ｉ
０２＠がある。
図面において、金属構成部材は斜線で、基体は点線で、
そしてポリマー材料は斜線と点線で示されている。
そしてポリマー材料は斜線と点線で示されている。
第１図は電圧ポリマー薄片１から構成されている公知の
センサを示している。このセンサでは圧電ポリマー薄片
の両側に電導性の接触膜２．３が接点として蒸着されて
おり、この接点と施されたポリマー薄片１は金属基体膜
１０に接着されている。第２図は本発明によるセンサを
示している。
センサを示している。このセンサでは圧電ポリマー薄片
の両側に電導性の接触膜２．３が接点として蒸着されて
おり、この接点と施されたポリマー薄片１は金属基体膜
１０に接着されている。第２図は本発明によるセンサを
示している。
例えば銅−ベリリウムから成る可撓性の金属膜４に圧電
性の基体７の薄い層が付けられ、その層の上に第２電極
８が例えば蒸着や、陰極噴霧で付けられる。
性の基体７の薄い層が付けられ、その層の上に第２電極
８が例えば蒸着や、陰極噴霧で付けられる。
第３図は、圧電性の基体７が金属化された合成物質薄片
５の金属層６に付けられている本発明によるセンサを示
している。基体７は、第２電極８によって覆われている
０合成物質薄片５は両側が金属化処理されており、さら
に金属層９が備えられている。
５の金属層６に付けられている本発明によるセンサを示
している。基体７は、第２電極８によって覆われている
０合成物質薄片５は両側が金属化処理されており、さら
に金属層９が備えられている。
第２．３図による実施例においては、圧電性の基体７は
金属薄片４又は金属層６に直接付けられ、これと強固に
そして耐摩耗性をもって接続される。
金属薄片４又は金属層６に直接付けられ、これと強固に
そして耐摩耗性をもって接続される。
同時に第２電極が基体７に付けられる場合、例えば金属
箔の形で蒸着される場合、その製造時間はさらに短くな
る。
箔の形で蒸着される場合、その製造時間はさらに短くな
る。
このような本発明によるセンナは、例えばディーゼルエ
ンジン噴射管等の監視されるべきパイプに対してはパイ
プに巻き付けられて取り付けられる。その際、電気絶縁
性の樹脂薄片がパイプとセンサの間に介装される。セン
サの固定は、例えばその外側の接当面がパイプの粉以上
をかかえ込むクランプを使って行なわれる。これはオー
ストラリア特許３７５４６６号に示されており、このク
ランプはパイプとセンサを通じクランプ状態において簡
単に伸縮され、これによりセンサを付勢する。センサの
つなぎ込み処理は、可撓性基体として金属薄片を使用し
ている場合は直接基体に行なうことができる。
ンジン噴射管等の監視されるべきパイプに対してはパイ
プに巻き付けられて取り付けられる。その際、電気絶縁
性の樹脂薄片がパイプとセンサの間に介装される。セン
サの固定は、例えばその外側の接当面がパイプの粉以上
をかかえ込むクランプを使って行なわれる。これはオー
ストラリア特許３７５４６６号に示されており、このク
ランプはパイプとセンサを通じクランプ状態において簡
単に伸縮され、これによりセンサを付勢する。センサの
つなぎ込み処理は、可撓性基体として金属薄片を使用し
ている場合は直接基体に行なうことができる。
基体として金属化された合成物質薄片を使用している場
合、先はどとは違って、そのつなぎ込み処理は、合成物
質薄片に行なう。
合、先はどとは違って、そのつなぎ込み処理は、合成物
質薄片に行なう。
さらに本発明によるセンサはケーブル結束具を用いて簡
単にパイプに固定することができ、その際、同様に絶縁
合成物質薄片が介装され、パイプとセンサ又はセンサと
ケーブル結束具との間の通電が阻止される。
単にパイプに固定することができ、その際、同様に絶縁
合成物質薄片が介装され、パイプとセンサ又はセンサと
ケーブル結束具との間の通電が阻止される。
第１図は公知のセンサを示し、第２図と第３図は本発明
によるセンサの実施例を示す側面図である。
によるセンサの実施例を示す側面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、パイプ中の圧力経過等の筒体の機械的数値を測定す
るための、可撓性圧電膜から作られた測定素子を備えた
センサであって、測定素子の両表面が電極面と固着され
るとともに電線を介して指示／評価装置に接続されてい
るものにおいて、測定素子としての圧電膜が銅−ベリリ
ウム薄片のような可撓性金属薄片（４）や少なくとも一
面を金属化れた合成物質薄片（５）等の耐熱性で可撓性
の担体層から構成され、前記担体層の金属表面に少なく
とも８０℃までの熱に耐えうるウルツ石や閃亜鉛鉱Ｚｎ
Ｓ等の圧電基体（１７）が全面に付けられるとともにさ
らに前記圧電基体（７）に第２電極（８）として用いら
れる蒸着金属膜等の電導膜が付けられていることを特徴
とする測定素子として可撓性圧電膜を備えたセンサ。 ２、パイプ中の圧力経過等の筒体の機械的数値を測定す
るための、可撓性圧力膜から作られた測定素子を備えた
センサであって、測定素子の両表面が電極面と固着され
るとともに電線を介して指示／評価装置に接続され、測
定素子としての圧電膜が銅−ベリリウム薄片のような可
撓性金属薄片や少なくとも一面を金属化れた合成物質薄
片等の耐熱性で可撓性の担体層から構成され、前記担体
層の金属表面に少なくとも８０℃までの熱に耐えうるウ
ルツ石や閃亜鉛鉱ＺｎＳ等の圧電基体が全面に付けられ
るとともにさらに前記圧電基体に第２電極として用いら
れる蒸着金属膜等の電導フィルムが付けられている測定
素子として可撓性圧電膜を備えたセンサを製造するため
の方法において、銅−ベリリウム薄片等の可撓性金属薄
片（４）あるいは少なくとも一面を金属化した合成物質
薄片（５）にウルツ石や閃亜鉛鉱ＺｎＳ等の圧電基体（
７）を噴霧等により付け、かつ 圧電性基体に第２電極（８）として金属膜等の電導構造
を蒸着等で付けることを特徴とする圧電膜を備えたセン
サの製造方法。 ３、前記第２電極（８）は、可撓性金属薄片（４）又は
少なくとも一面を金属化された合成物質薄片（５）の金
属表面に前記圧電基体を付けることと同時に又は同じ工
程において前記圧電基体に付けることを特徴とする特許
請求の範囲第２項に記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT371885 | 1985-12-20 | ||
| AT3718/85 | 1985-12-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62151733A true JPS62151733A (ja) | 1987-07-06 |
Family
ID=3554440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61305168A Pending JPS62151733A (ja) | 1985-12-20 | 1986-12-19 | 測定素子として可撓性圧電膜を備えたセンサとその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4737676A (ja) |
| EP (1) | EP0226572B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62151733A (ja) |
| DE (1) | DE3682378D1 (ja) |
| ES (1) | ES2000010A4 (ja) |
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| WO1992002797A1 (en) * | 1990-08-07 | 1992-02-20 | Seiko Epson Corporation | Pressure sensor |
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| JPH02104611U (ja) * | 1988-10-31 | 1990-08-20 | ||
| US5054323A (en) * | 1989-04-04 | 1991-10-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Pressure distribution characterization system |
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| DE3682378D1 (de) | 1991-12-12 |
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