KR0172591B1

KR0172591B1 - 장에 기초한 물체변동 감지기

Info

Publication number: KR0172591B1
Application number: KR1019900004463A
Authority: KR
Inventors: 씨. 쟈콥센 스테펜; 이. 우드 죤
Original assignee: 씨. 쟈콥센 스테펜; 싸코스 그룹
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-04-02
Publication date: 1999-05-01
Also published as: ATE111216T1; EP0391217A3; DE69012186T2; CA2013029A1; CA2013029C; EP0391217A2; US4964306A; EP0391217B1; JPH0361861A; DE69012186D1; KR900016746A; JP2937399B2

Abstract

내용없음

Description

장(field)에 기초한 물체변동 감지기

제1도는 본 발명의 원리에 따라 만들어진 유연한 단축변형 변환기의 사시도.

제2a도 및 2b도는 잡아늘일 수 있는 변형과 압축성 변형하에 있게 되는 때 제1도 변환기의 평면도를 도시한 도면.

제3도는 제1도 변환기가 받게되는 변형을 나타내는 한신호를 발생시키기 위해 사용될 수 있는 본보기 회로의 개략적 도면.

제4도는 다수 센서 컴비네이션을 포함하는 변형 변환기의 단편적인 평면도,

제5a도는 본 발명 원리에 따라 만들어진 변형 변환기 또 다른 실시예로서 측정의 버어니어 원리를 사용하는 실시예의 평면도.

제5b,5c 및 5d도는 제5a도 변형 변환기 사용에 대한 도식적 도면.

제6도는 본 발명 원리에 따라 만들어진 변형 변환기의 또 다른 실시예로서 버어니어 원리를 또한 사용하는 실시예 평면도.

제7도는 본 발명에 따라 만들어진 가속력 변환기의 평면도.

제8도는 방향력을 제외한 크기가 결정될 수 있는 본 발명의 원리에 따라 만들어진 작용력 변환기 한 실시예의 평면도,

제9도는 작용력의 크기와 두 방향이 결정될 수 있는 단축의 힘 변환기 평면도,

제10도는 작용력의 크기와 네 방향이 결정될 수 있는 쌍축 작용력 변환기 평면도.

제11a, 11b 및 11c도는 본 발명의 원리에 따라 만들어진 로제트 변형 변환기의 세 실시예에 대한 도식적 평면도.

제12도는 기계적 증폭을 갖는 변형 변환기의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 규소기질프레임부재 8, 12 : 측면레일(side rails)

16, 20 : 부착패드 24 : 연결비임(지주)

28, 32, 36 : 돌출부 40 : 에미터

44, 48 : 전계-효과 트랜지스터(FET) 54 : 에지(edge)전기 접촉패드

56, 58 : 도선 65, 67 : 전압증폭기

69 : 비교기 72 : 가산증폭기

74, 78 : 비교기 80, 84 : 한쌍의 평행레일(rail)

94 : 부착패드 96, 100 : 아암(arm)

104 : 역장(force field)에미터 108 : 역장 탐지기요소

124, 128 : 평행레일 132, 136 : 접착패드

140, 144 : 연결지주 148, 152 : 공동평면플레이트

204, 208 : 레일(rail) 228, 230 : 핑거(finger)

316 : 일체형성의 스프링 320 : 전장 에미터

400 : 축 404 : 기질(substrate)

428, 432 : 신호처리회로 440 : 전계에미터

532, 536, 540, 544 : 신호처리회로 556 : 자장에미터

604, 608 : 변환기(transducer) 620, 624 : 접착패드

704, 708, 712 : FET 또는 MAGFET기저변현 변환기

716, 720, 724 : 접착패드 804, 808, 812, 816 : 변환기

824, 828, 832, 836 : 접착패드 916 : 레버아암

920, 924 : 핑거 928 : 기저아암

932 : 피보트(pivot)위치 940 : 역장에미터

944, 948 : 탐지기에미터

본 발명은 이동을 감지하기 위한 장치에 관한 것이며, 특히 가속을 측정하기 위해 물체 및 장치내의 변형을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

견본과 물체내 변형(왜곡되지 않은 유닛 길이마다 몇몇 방향에서의 물체 길이의 변화)측정은 직접 혹은 간접적으로 수행될 수 있다. 직접적인 변형측정을 위해 사용된 몇가지 접근은 결합된 선방형 게이지(변형에 민감한 선의 한그리드가 견본에 접착되어 그같은 견본내 변형에 기인된 그리드의 길이가 선의 저항에 변화를 주고 이때의 변화된 저항이 측정될 수 있는), 기계적 변형 게이지(광학적 또는 기계적 레버시스템이 사용되는 한 적절한 눈금으로부터 판독될 수 있는 변형을 늘이도록 하는), 자지적 변형게이지(공극을 갖는 자기회로를 포함하며, 견본내 결과로 변화하게 되는 때 회로의 퍼미언스를 변화시키므로서 발생된 변형에 대한 표시를 제공하도록 하는), 반도체 변형게이지(압전 저항성재의 저항이 동재료내의 적용된 응력과 결과의 변형에 따라 변화하는), 그리고 용량성 변형게이지(견본내 변형에 따라 분자내에서의 변화에 의해 발생된 용량의 변화가 측정되어 변형의 판독을 제공하도록 하는)의 사용을 포함한다. 그밖의 직접적인 변형 측정장치는 음향학적 변형게이지, 브리틀 래커 코팅(brittle lacquer coatings), 광 그리드(photo grids) 및 캐디트미터(cathetometers)를 포함한다.

견본내 변형을 간접적으로 측정하기 위한 장치가 변위픽업(pickup)장치, 속도픽업장치 및 가속탐지장치를 포함한다.

변형(또는 가속, 무게 등에 의해 발생된 것들을 포함하는 작용력)을 측정하는데 대한 종래 접근의 단점은 사용된 장치가 변형이 측정되어질 견본에 부착시키거나 동견본과 함께 사용하기가 어렵다는 것이다. 또한 이같은 장치는 제조하기도 어렵고 제조비용도 비싸다. 마지막으로, 이같은 장치 대부분의 고유한 높은 축방향 강성율 때문에 이는 결합이 실패하므로 인한 부착을 막기위해 견본의 고질의 접착가공을 필요로 하며, 따라서 접착가공을 위한 견본에 대한시간 소모적이고 주의스런 준비를 필요로 한다.

일반적으로 작용력을 측정하기 위한 한 시도는 구조물에 가해진 작용력을 측정하기 위해 배치된 용량적 소자가 부착되어 있는 평행사변형식 구조의 사용을 포함한다. 이같은 장치의 예로서 미국특허 제4,092,856호, 4,308,929호, 4,572,006호 및 4,649,759호 등에서 공개된 장치들이 있다.

이들 특허에서 밝혀진 장치들중 하나를 제외한 모든 장치들은 작용력을 측정하기 위한 수단으로 용량성 소자들의 분리에 있어서 변동으로부터 기인되는 용량의 변화를 사용한다. 용량성 요소는 서로 마주하고 있는 관계로 구조상에 장착되며 그 구조는 전형적으로 상당히 크며 비-평면 종단면을 갖는다. 이같은 구조는 변형이 측정되어질 견본 또는 대상물로 그 구조물을 부착시키는 것이 이들 구조물의 크기 및 부피로 인해 어려울 것이기 때문에 변형 게이지로 사용하도록 적응시킴이 어렵다. 또한 서로 마주대하는 관계로 용량성 소자를 가지는 구조물을 만듦은 그같은 구조물의 여러면들이 준비되어지고 처리되어야 하기 때문에 매우 어렵다.

본 발명의 목적은 만들기 쉽고 디자인이 단순하며 대개 한축을 따라 부과하여지는 다양한 작용력과 이동을 측정하기 위해 용이하게 사용가능한 이동감지기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 변형이 측정되어질 물체에 부착시키기에 적합한 비교적 낮고 납짝한 종단면을 갖는 감지기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 비교적 크기가 작고 반도체 및 직접회로와 함께 사용하기에 매우 적합한 한 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 종래의 집적회로 제조기술을 사용하여 제조될 수 있는 한 감지기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 작용력 또는 이동 측정요소의 단일면 부착이 가능한 한센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기목적 및 그밖의 목적들은 당해센서가 부착되는 목적물내 한 일정축을 따라 이동 또는 변형을 측정하기 위해 적용된 이동감지기의 한측정된 설명적 실시예에서 실현된다. 센서는 작업표면을 가지며 제1방향으로부터 한쌍의 핑거, 제1방향과는 반대방향으로부터 상기 핑거쌍 사이한 위치로 돌출한 제3핑거로 형성된 한기질(또는 기판)을 포함한다. 상기 핑거쌍과 제3쌍은 축을 따라 변형이 측정하여지는 바의 축에 직각으로 뻗어있으며, 이때 핑거쌍은 변형이 대상물에서 발생하게 되는 때 그와 같은 축을 따라 제3핑거와 관계하여 이동가능해진다. 전기적으로 하전된 소자 또는 자장 발생소자와 같은 역장(force field) 발생소자가 세 번째 핑거(finger)의 작업표면상에 배치되며, 전장을 탐지할 수 있는 전계효과 트랜지스터 또는 자장을 탐지할 수 있는 분할드레인 자계효과 트랜지스터와 같은 한쌍의 역장(force field) 탐지소자가 각각 핑거쌍 각각의 한작업표면상에 배치된다. 기질이 부착되어질 목적물이 핑거쌍이 제3핑거와 관계하여 이동하게 하는 변형을 받게됨에 따라, 역장 발생요소로부터 역장탐지 요소로의 역장세기변화가 결정되며, 이같이 결정된 변화가 제3핑거와 핑거쌍 사이의 거리변동을 측정케 한다. 핑거들 사이의 거리변동이 다음으로 기질이 부착될 대상물내 변형을 측정토록 한다.

하기에는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 변환기가 부착되어지는 한 대상물에서의 변형을 측정하기 위한 유연한 단축변형변환기의 한 설명적 실시예가 도시된다. 이같은 변환기는 변환기의 작업부분이 배치하여지는 상부 작업표면 그리고 저부표면을 갖는 대체로 평면을 이루며 낮은-종단면 규소기질 프레임부재(4)를 포함한다. 이같은 프레임부재(4)는 한쌍의 대체로 평행한 하중을 받는(load-bearing) 비임 또는 측면레일(side rails)(8)(12)로서 변환기가 부착하여지게 되는 대상물이 변형을 받게되는 때 서로 길이방향으로 이동이 가능한 비임 또는 레일을 포함한다. 맞은편 단부에는 부착(결합) 패드(bonding pad)(16)(20)가 각 비임(8)(12)의 단부상에서 형성된다. 이같은 부착패드는 비임(8)(12)과 대체로 공통인 평면을 이루며 이들이 형성하여지게 되는 각 비임으로부터 다른한 비임의 단부에서 떨어져 인접하여 있는 한 위치까지로 뻗어있다. 부착패드(18)(20)는 적절한 접착제에 의해 변형이 측정하여지게 되는 대상물로 변환기를 부착시키는 것을 허용한다. 다수의 측면이 유연한 연결비임 또는 지주(24)는 비임(8)(12) 사이에 뻗어 있으며 이들 비임을 연결시킨다. 지주(24)는 제1도에 도시되어 있는 바와 같이 비임(8)(12)에 직각을 이루고 있다. 제1의 돌출부(28)가 비임(12)으로부터 비임(8)을 향해 둘 모두가 비임(8)으로부터 비임(12)을 향해 뻗어있는 제2돌출부(32)와 제3돌출부(36) 사이의 한 위치로 뻗어있다.

전장을 발생시키기 위해 한 에미터(40)가 돌출부(28)의 작업표면상에 예를 들어 종래의 미소제작 기술에 의해 배치 및 형성된다. 또한 예를 들어 돌출부(28)(36)으로 작업표면상에 진공참작과 같은 종래의 미소제작 기술에 의해, 본 실시예에서 각각 전계-효과 트랜지스터(FETS)(44)(48)인 두 개의 검출기가 배치 및 형성된다. 도선(52)은 전도성 에미터(40)를 에지 전기접촉패드(54)에 연결시키어 전기적 전하전원과 도선(56)(58)에 연결되도록 하고 FET(44)와 FET(48)을 각각 에지 전기접촉패드(60)(62)에 연결시키어 제3도에 도시된 것과 같이 감직 회로에 연결되도록 한다.

에미터(40)는 선택적으로 양 또는 음전하를 담고 있는 재료의 층이 될 수 있다. 여기서, 에미터는 예를 들어 그 속에 주입된 전자를 갖는 폴리테트라 플루오로에틸레층으로 될 수 있다.

FET(44)(48)은 전도성 에미터(40)에 의해 발생된 전장에 의해 영향을 받은 전도성 게이트를 포함하며, 그 영향의 정도가 돌출부(28)와 각 돌출부(32)(36) 사이의 간격 즉 전장의 소스와 FET의 전도게이트 사이의 분리에 의해 결정하여진다. FET의 동작은 FET의 전도성 게이트에 대한 전장의 영향으로써 잘 알려져 있다. FET는 전도성이 있는 채널영역에 의해 분리되는 드레인과 소스영역으로 알려진 두 개의 전도성 영역을 포함한다. 이같은 드레인 영역과 소스 영역은 각기 다른 전위로 유지되며 전류가 채널을 통해 영역사이에서 흐르도록 된다. FET의 게이트는 채널영역에 인접하여 배치되며 FET가 전장에 배치되는 때 전하가 게이트의 표면에 유도되어 채널영역의 전도도에 영향을 미치도록 한다. 이는 다시 드레인 영역과 소스영역 사이를 흐르는 전류의 크기를 결정한다. 이같은 전류의 흐름을 측정하는 동안 FET 가까이에 위치한 전장 소스에 대한 근사값이 결정될 수 있다. 이같은 현상에 대한 깊은 논의가 본 명세서에서 참고로 사용된 1988년 8월 30일자로 발행된 미국특허 제4,767,973호에서 밝혀진다.

제1도 실시예는 전도성 에미터(40)와 FET(44)(48)를 사용하여 도시되었으나, 선택에 따라서는 영구자석 또는 전자석과 같은 자계에미터로 상기 전도성 에미터(40)가 대체될 수 있으며 FET는 자장을 찾아낼 수 있는 분할 드레인 자기FET(MAGFET)로 대체될 수 있다. 다음 MAGFET는 MAGFET 각각과 돌출부(28)상에 위치한 영구자석 사이의 간격을 검파해내게 된다.

간단히 요약하면 MAGFET는 두 개 드레인을 갖는 금속-산화물 반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이다. 즉 MAGFET는 소스영역, 두 개의 드레인 영역, 소스영역과 두 드레인 영역 사이의 한전도성 채널영역, 그리고 채널영역에 인접위치한 한 게이트를 갖는다. 자장이 없는때에 전류는 채널영역을 통해 소스영역으로부터 두 드레인영역으로 똑같이 흐른다. 자장이 있는 때에 채널영역을 통과하는 전류는 편향되어 한드레인 영역으로 다른한 드레인 영역으로 보다 더욱 흐르게 되며 그 편향의 크기, 따라서 두 드레인 영역으로 흐르는 불균형이 자장의 세기에 종속된다. 따라서 두 드레인 영역에서의 전류 불균형을 측정하므로서 자장소스의 MAGFET로의 접근에 대한 측정을 제공한다.

제1도 실시예는 한 에미터(40)의 어느 한 측면에 위치한 두 검파기(FET44, 48)의 사용을 도시하며 이같은 두 검파기 배치의 장점은 곧 분명하여지게 된다. 그러나, 에미터(40)의 일측에 위치한 한 돌출부상에 배치된 단일 검파기의 사용은 변형, 즉 제2a도 및 2b도와 관련하여 논의되는 바와 같이 부착패드(20)와 관련한 부착패드(16)의 이동을 찾아내도록 한다.

제2a도 및 2b도는(떼어 잡아당기는) 스트레스와 (함께 압착시키는) 압축력의 변환기(4)에 대한 영향을 각각 도시한다. 제2a도에서 변환기(4)가 배치되어 있는 대상물체에 대한 스트레스의 영향은 부착패드(16)(20)가 잡아당겨지며 따라서 돌출부(28)가 도시된 바와 같이 돌출부(32)로부터 멀어지고 돌출부(36)를 향해 이동하게 된다. 따라서 돌출부(36)상에 배치된 FET는 돌출부(28)에서 전도성 에미터에 의해 발생된 전장세기의 증가, 따라서 돌출부(36)를 향한 돌출부(28)의 이동크기를 탐지하며, 반면 돌출부(32)에서의 FET는 전장세기의 감소 따라서 돌출부(32)로부터 멀어지는 돌출부(28)의 이동크기를 탐지한다. 전장세기 증가와 전장세기 감소사이의 차이는 제3도에 도시된 자동회로에 의해 결정되어 서로 관계하게 되는 비임(8)(12)이동의 크기를 보다 정확하게 나타내어 이에 의해 변환기(4)가 부착하여지는 대상물체에 발생된 변형을 정확하게 측정하도록 하는 한 합성신호를 발생시키도록 한다.

제2b도는 설명의 목적을 위해 과장된 형태로 변환기(4)로 가해진 작용력의 영향을 도시하며, 이 경우 돌출부(28)가 돌출부(32)에로 가까이 그리고 돌출부(36)으로부터는 멀리 떨어져 이동된다. 다시, 이같은 이동의 거리는 앞서 설명된 바와 같이 돌출부(32)(36) 상에 위치한 FET에 의해 측정될 수 있다.

비록 기질프레임(4)이 실리콘으로 만들어진 것으로 설명 되었으나, 이는 폴리실리콘, 사파이어, 무정형규소, 게르마늄, 비소화 칼륨 등과 같은 다른 재료로 만들어질 수도 있다. 또한 비록 전체 FET가 돌출부(32)(36)상에 침착되어 있으나 FET의 게이지를 이들 돌출부상에 단순히 침착시키고 FET의 나머지 부분은 프레임(4)상에 있거나 어떤 다른 위치에 있는 게이트로부터 멀리 떨어져 침착시킴이 바람직하다. 그와 같은 경우에 돌출부(32)(36)상의 게이트는 적절한 도선에 의해 이들 게이트가 일부를 구성하게 되는 각각의 FET로 결합된다.

제3도는 돌출부(28)와 관련하여 돌출부(32)(36)의 이동을 측정하여 따라서 변환기가 부착되는 대상물에서의 변형을 측정하기 위해 제1도의 변화기와 함께 사용될 수 있는 한 예시적 차동회로의 개략도이다. 이같은 회로는 돌출부(28)상의 에미터(40)에 결합된 한 전하소스 또는 전압소스, FET(44)(48)의 드레인 영역에 결합된 한 전압소스(59), 각각 FET(44)(48) 각 소스영역에 결합된 두 전류-전압 변환기, 그리고 두 전압증폭기(65)(67)를 포함한다.

증폭기(65)(67)에 의해 발생된 전압신호의 극성은 반대되며, 이들 신호들은 진폭이 입력신호의 크기(돌출부(28)에 대한 돌출부(32)(36) 이동의 크기를 나타내는)에서의 차이와 비례하는 그리고 극성은 돌출부의 이동방향에 의해 결정되는 한 출력신호를 발생시키는 비교기(69)로 공급된다. 이같은 방식으로, 측정되는 대상물에서의 변형의 크기와 변형이 인장력인지 혹은 압축력인지가 모두 결정될 수 있다.

제4도는 탐지요소를 담고 있는 두 돌출부와 역장발생 요소를 담고있는 두 돌출부 사이에 위치한 한 돌출부의 다수세트(70)를 가지는 한 단편 변환기를 도시한다. 이같은 역장 발생요소와 탐지요소를 갖는 다수세트를 제공하므로서, 신호출력이 변환기에 대한 보다 나은 신호 대 잡음 비를 제공하도록 가산될 수 있다. 한 가산증폭기(summing amplifier)(72)가 두 비교기(74)(78)의 출력에 결합됨이 도시되어 있다.

제5a도는 두편으로 구성되며, 두편 모두가 변형이 측정 되어질 대상물에 적용하여지게 되는 변형변환기의 또다른 실시예의 평면도이다. 제5a도의 변환기는 하중을 받고 있으며, 간격을 두고 떨어져 있는 한쌍의 평행한 레일(80)(84)을 포함한다. 한 부착패드(88)가 한레일(80)에 결합되어 레일(84)의 한 단부를 향해 뻗어있도록 하며, 한 부착패드(92)는 도시된 바와 같이 레일(84)의 다른 한단부로부터 레일(88)의 한단부를 행해 뻗어있는다. 이같은 부착패드(88)(92)는 변형이 측정되어질 대상물로 변환기를 부착시키기 위해 제공된다.

한쌍의 아암(96)(100)이 또한 포함되는데 이는 각각 레일(84)(80)로부터 서로 평행하고 나란한 위치로 뻗어나 있다. 아암(96)이 아암(100)과 레일(80) 사이에 위치하고 있는 데 반해, 아암(100)은 아암(96)과 레일(84) 사이에 위치하여진다. 다수의 역장(force field) 에미터(104)가 아암(96)을 따라 세로로 또는 떨어져 있으며, 다수의(역장 에미터 숫자보다 하나가 적은), 역장 탐지기 요소가 아암(100)을 따라 세로로 따로 떨어져 있다. 도시된 바와 같이 이같은 배열의 말단 역장에미터는 변환기가 스트레스 또는 압축력을 받지 않는 때 역장탐지기 요소의 각 말단라인 맞은편에 놓여진다. 제5b도는 변환기가 변환하지 않는 상태에 있는 때 역장탐지기 요소(108)과 관련된 역장에미터(104)의 위치를 설명한다. 역장탐지기요소(108)과 관련된 역장에미터(104)의 구성은 버어니어 눈금배치와 유사하다. 이는 변환기가 부착되어 있는 대상물에서 발생되는 변형에 대하여 변환기의 감도를 증가시키기 위해 서로 관계되는 아암(96)(100)의 작은 이동이다.

제5c도는 압축력이 변환기로 가해지는 때 아암(56)(100)의 관련 이동을 설명한다. 이 경우에, 말단 역장 에미터는 말단의 역장 탐지기요소와 정렬하게 되며 우측역장 에미터로부터 두 번째 에미터(104a)가 도시된 바와 같은 우측 역장탐지기 요소로부터 두 번째것(108a)과 정돈하여지게 된다. 이같은 경우가 발생되는 때 역장탐지기 요소(108a)는 역장에미터(104a)의 근사도를 탐지하여 아암의 관련 이동 크기를 나타내는 판독을 제공하도록 한다.

제5c도에서 도시된 바와 같은 아암(96)(100)의 계속된 관련이동은 결국 우측 역장에미터의 세 번째 것과 역장탐지가 요소를 정돈시키어 점차로 아암이동의 판독을 제공하도록 한다.

제5d도는 변환기가 스트레스를 받게 되는때 좌측 역장에미터(104b)로부터 두 번째의 좌측 작용력 탐지기 요소(108b)로부터 두 번째 것과 정돈하여지게 되는 아암(96)(100)의 관련 이동을 도시한다. 이같은 정돈 또는 일치와 근사접근으로 역장탐지기 요소(108b)의 판독은 아암의 관련이동 크기 표시를 제공하게 된다. 유사하게, 아암(96)(100)이 제5d도에서 도시된 바와 같은 관련 이동을 계속함에 따라, 좌측 역장에미터로부터 두 번째 것과 역장탐지기 요소가 일치내지는 정돈하여지게 되는 등과 같다.

제6도는 버어니어 원리를 사용하는 변형 변환기의 또다른 실시예 평면도를 도시한다. 이같은 변환기는 하중을 받게 되는 한쌍의 간격을 두고 떨어져 놓인 평행레일(124)(128), 각 레일(124)(128)의 선단으로부터 뻗어있는 한쌍의 접착패드(132)(136), 그리고 레일(124)(128) 사이에서 이들을 연결시키며 뻗어있는 간격을 두고 떨어져 있는 측면이 유연한 연결 지주(140)(144)를 포함한다. 한쌍의 공동 평면 플레이트(148)(152)가 또한 포함되며 이는 각각 레일(124)(128)로부터 서로를 향해 뻗어있으므로해서 플레이트(148)(152)의 인접한 자유에지(150)(154)가 서로 평행해지도록 한다, 다수의 역장에미터(156)는 프레임부재(120)의 상측표면상에 배치되며 자유에지(free edge)(150)에서 플레이트(148)를 따라 길이방향으로 떨어져 있다. 역장에미터(156) 각각은 공통버스(164)(프레임 부재(120)의 상측표면상에 역시 형성됨)로부터 플레이트(148)의 에지(150)로 뻗은 한 기다란 도선을 포함한다. 공통도선(164)은 제6도에서 단일전압소스(166)에 연결된 것으로 도시되어 있으나, 각 에미터(156)는 각기 다른 전압 수준 또는 동일한 전압수준을 갖는 개별 전압전원에 연결될 수 있다. 자유에지(154) 가까이 플레이트를 따라 세로로 따로 떨어져 있는 다수의 역장탐지기 요소가 다른 플레이트(152)상에 형성된다.

바람직하게, 역장탐지기요소(160)는 FET의 게이트로 작용하며 프레임 부재의 평면표면상에 침착된 부스(buss)(168)로부터 플레이트의 자유에지(154)로 연장된 기다란 도선을 포함한다. 이 경우 부스(168)는 다른 FET로의 최종 연결을 위해 도선 스트립(100)을 위한 개별리드 또는 도선을 포함한다. 선택에 따라서 역장탐지기 요소(160)는 프레임부재(120)의 평면 표면에 침착된 개별적인 FET일 수 있으며 그 게이트 영역이 플레이트(152)의 자유에지(154) 가장자리 또는 이에 인접하여 침착된다.

제5a도 내지 5d도 실시예에서와 같이 제6도 실시예는 버어니어 축척 배치식이며 서로 관련된 레일(124)(128)의 이 이동 이 탐지 및 결정되어 역장에미터(156)중 하나가 제5a도 내지 5d도 실시예에 대해 설명된 식으로 역장탐지기 요소중 상응하는 것들과 아주 가까이에 있게 되도록 한다.

제6도 변환기는 역장에미터(156)와 역장 탐지기요소(160)를 위치시키며 이들이 서로 거의 맞닫도록 하기 위해 종래 마이크로 제작기술을 사용하여 용이하게 제작될 수 있다. 이같은 제조후에는 자유에지(150)(154)가 예를 들어 레이저 기계가공, 화학적 에칭, 기계적 등에 의해 에지 사이에서 정확한 평행배치를 제공하도록 하며 에지(150)에서 역장에미터와 에지(154)에서 역장탐지기 요소가 노출되도록 한다.

제7도는 기질프레임(200)을 포함하는 가속력 변환기의 평면도를 도시한다. 프레임은 한쌍의 평행하고 간격이 떨어져 있는 레일(204)(208)과 레일(204)의 각 단부에 결합된 접착패드(212)(216)를 포함한다. 레일(208)은 측면으로 유연한 크로스 버팀지주(220)(224)에 의해 앞서 설명된 바와 같이 레일(204)에 연결된다.

핑거(finger)(228)(230)는 레일(208)을 향해 레일(204)로부터 핑거쌍(232)(236)사이의 위치로 각각 돌출하며 이때의 핑거쌍들은 다시 레일(208)로부터 레일(204)을 향해 돌출한다. 역장에미터는 핑거(228)(230)상에 배치되며 역장탐지요소가 핑거쌍(232)(236)상에 배치된다. 이 모든 배치는 본 발명의 다른 실시예에 대해 앞서 설명된 바와 같다. 프레임(200)이 제7도에서 우측 또는 좌측 어느한 방향으로 가속하여지는 때 가속방향과는 반대방향으로 레일(208)이 레일(204)과 관련 이동하여지도록 하는 기다란 무거운 물체가 레일(208)위에 얹혀진다. 이것이 화살표(244)로 표시된다. 레일(208)이 레일(204)과 관련하여 이동하도록 된 때 핑거(232)(236)의 쌍이 핑거(228)(230)와 관련하여 이동하도록 되며 이같은 이동이 핑거(232)(236)쌍에 침착된 역장탐지기 요소에 의해 탐지가능하다. 이와 같이 하여 프레임(200)이 받게 되는 가속이 탐지되고 측정될 수 있다.

제8도는 작용력의 방향이 아닌 크기가 결정될 수 있는 평면도를 도시한다. 이같은 변환기는 환상의 기질(300)은 포함하는 단일재료편으로부터 형성되며 상기 한쌍의 기질사에는 소스영역(303), 게이트영역(304) 그리고 드레인영역(305)을 갖는 FET(302)와 일체로 형성된 스프링(316)에 의해 지지되는 중앙에 위치한 한기질편(312)이 배치된다. 한 전장에미터(320)가 기질편(312)상에 배치되며, FET(302)는 단일 처리회로(308)에 결합된다.

기질(300)이 일정방향으로 가속되기 때문에, 스프링(316)에 의해 고정되며 가속된 물체에 부착되지 않는 기질(312)은 기질(300)에 대하여 가속방향과는 반대방향으로 이동하도록 된다. 이같은 이동은 앞서 설명된 바와 같이 에미터(320)와 게이트(304) 사이 근접의 변화에 따라 FET(302)에 의해 탐지된다. 어떤 방향으로의 기질(300) 가속의 크기는 제8도 변환기에 의해 결정될 수 없는 가속방향이 아니라 게이트영역(304)으로의 에미터(320)의 근접에 의해 결정된다.

제9도는 한축(400)을 따라 어느 방향으로든 가속의 크기가 결정될 수 있는 가속력 변환기 선택적 실시예의 평면도를 도시한다. 이같은 변환기는 기질(404)로부터 일체로 형성된 유연한 지주(412)(416)가 기질(404)로부터 내향하여 연장되는 원형의 기질(404)을 포함한다. 반도체 FET(420)(게이트 영역의 각 측면에 위치한 소스영역과 드레인영역을 갖는)와 반도체 FET(424)는 기질(404)상에 배치되며, 각 FET는 신호처리회로(428)(432) 각각으로 연결된다. 전계에미터(440)가 배치하여진 일체로 형성된 한기질(436)이 기질(404)의 중앙에 고정배치된다.

기질(404)가 축(400)을 따라 우측으로 가속됨에 따라, 받침지주(412)(416)는 좌측으로 구부러져서 에미터(440)가 FET(420)의 게이트로 근접이동 하여지도록 하며, 이는 두 FET(420)와 FET(424)가 앞서 설명된 바와 같이 FET(420)(424)의 게이트에 대하여 에미터(440)의 근접 변화를 나타내는 신호를 발생시키도록 한다. 유사하게 만약 기질(404)이 좌측으로 가속되면 지주(412)(416)는 우측으로 구부려지도록 되어 에미터(440)를 FET(424) 게이트에 더욱 근접하고 FET(420) 게이트로부터는 멀어져 이동하게 한다. 이같은 근접의 변화는 다시 FET(420)(424)의 신호출력에 의해 반영하여지게 된다.

설명된 식으로, 가속력의 축(400)을 따르는 크기 및 방향이 결정될 수 있다.

제10도는 가속력의 크기와 4방향이 결정될 수 있는 축이 둘이 있는 작용력 변환기의 평면도를 도시한 도면이다.

제10도의 변환기는 사분원 MAGFET(516)(524) 및 (528)이 배치되어 있는 원형이 기질(500)을 포함한다. 이들 MAGFET 각각은 신호처리회로(532)(536)(540) 및 (544) 각각에 연결된다. MAGFET(528)은 소스영역(529), 게이트영역(530) 그리고 두 드레인영역(531a)(531b)를 포함하는 것으로 상세히 도시되어 있다. 비록 제10도에 도시되지는 않았지만 다른 MAGFET도 유사하게 만들어지게 될 것이다. 한 자장에미터(556)가 배치하여지는 기질(552)이 일체로 형성된 기계적 스프링(548)에 의해 기질(500)의 중앙에 고정된다.

제10도의 예로부터, 스프링(548)에 의해 한정된 어느한 축을 따라 기질(500)의 가속이 결국 어떻게 MAGFET 중 하나가 되어 MAGFET와 에미터(556) 사이보다 가까운 근접을 나타내는 한신호를 발생시키게 되고 MAGFET중 하나가 되어 에미터(556)가 그같은 MAGFET로부터 멀어져 이동함을 나타내는 한신호를 발생시키게 될 것인가를 알 수 있다. 이와같이 하여 두 개의 각기 다른 직각축을 따르는 어느한 방향으로의 가속력 크기가 결정될 수 있다.

제9도 및 제10도 변환기에 대하여 설명된 것과 유사한 식으로, 다수축을 따라 발생될 수 있는 가속력의 측정을 제공하기 위해 분할된 원형의 기질과 원형의 게이트 영역을 갖는 변환기가 제공될 수 있다. 이때의 측정은 가속력의 크기와 가속이 발생되는 특정축에서의 방향 모두가 된다.

제11a, 11b 및 11c도는 두 직각 방향에서의 변형을 측정하기 위한 두 요소의 로제트 변형 변환기 세요소의 로제트, 변형 변환기 그리고 4요소 로제트 변형 변환기의 도식적 평면도를 도시한 것이다. 제11a도에서는 로제트가 T자형상내에 형성된 제1도에서 도시된 변환기와 유사한 두 개의 FET 또는 MAGFET기저 변형 변환기(604)(608)를 수용하도록 커트 또는 애치 한단일기질(600)을 포함한다.

변환기(608)는 도시된 바와 같이 변환기(604)에 직각으로 위치하여진다. 기질(600)은 앞서 논의된 바와 같은 기질재료의 유연한 재료로 만들어진다. 변환기(604)의 접착패드(612)(624)는 변형이 측정되어질 물체로 로제트를 부착시키기 위해 제공되며, 각 변환기(604)(608)의 긴축이 동물에서 변형이 기대되는 방향과 대체로 일치하여 위치하여진다. 따라서 이같은 변형은 두 변환기(604)(608)에 의해 측정될 것이다.

제11b도는 세요소 로제트 변형 변환기를 도시하며, 세 개의 FET 또는 MAGFET기저 변형 변환기(704)(708) 및 (712)가 단일편의 재료로부터 형성되며 정삼각형을 형성하도록 배치된다. 변환기(704)(708) 및 (712)의 인접한 단부는 공통된 접착패드(716)(720) 및 (724)를 공유한다.

제11b도의 세요소 로제트 구성은 잘 알려져 있는 바와 같이 변형장이 물체의 한 위치에서 세 변형의 측정에 의해 규정될 수 있기 때문에 동물체에서의 변형장을 측정 및 규정하도록 사용될 수 있다.

제11c도는 또다른 로제트 변환기를 도시한 것으로, 4개의 FET 또는 MAGFET-기저 변형 변환기(804)(808)(812) 및 (816)이 한 기질(800)위에 배치되며 이들의 긴축들이 45°의 각도로 떨어져 인접한 변환기를 향하도록 된다.

변환기(804)(808)(812) 및 (816)은 모두 이들의 한단부에서 한 공통된 접착패드(820)를 공유하나 이들의 다른 한단부에서는 분리된 접착패드(824)(828)(832) 및 (836)를 각각 갖는다. 제11c도의 로제트 변형 변환기는 또한 물체의 한위치에서 4개의 변형(제11b도 구성에서와 같은 세 개의 변형이 아닌)을 측정하므로서 동 물체의 변형장을 측정 및 규정할 수 있다. 4변형을 측정하므로서 변형장에 대한 보다 나은 분해등을 제공하게 한다.

다양한 로제트 변형 변환기 구성은 FET 또는 MAGFET 기저 변환기가 여러 모양으로 배치되고 단일 기질로부터 형성되는 때 변형장을 측정하기 위해 제공될 수 있다.

제12도는 레버작용의 기계적 증폭 특성을 갖도록 구성된 변형 변환기를 도시한다. 이같은 변환기는 두 개의 접착패드(904)(908)와 한 레버아암(912)을 갖는 한 유연한 프레임(900)을 포함하며, 레버아암(912)의 한단부에서 접착패드(904)에 연결되며 다른 한 단부에서 두 개의 핑거(920)(924)를 가지는 측방 연장의 한 아암(916)과 함께 형성되고 이때 두 개의 핑거가 서로 그리고 아암(912)과 평행하게 하향하여 돌출되어 있다. 기저아암(928)은 아암(912)의 양단부 사이에 놓인 피보트 위치(932)에서 레버아암(912)을 연결시키기 위해 접착패드(908)로부터 뻗어있다. 아암(936)은 접착패드(908)로부터 핑거(920)(924) 사이의 한위치로 뻗어있다. 한 역장에미터(940)가 아암(936)의 자유 단상에 배치되며 두 탐지기요소(944)(948)이 핑거(920)(924) 위에 각각 배치된다.

서로로부터 멀어지거나 서로를 향하는 접착패드(904)(908)의 이동은 레버아암(912)이 피보트 포인트(932)(952) 둘레에서 아암(936)을 향하여 혹은 아암(936)으로부터 멀어지면서 선회하도록 하여 탐지기요소(944)(948)가 에미터(940)와 관련하여 이동하게 한다. 아암(916)에 연결된 레버아암(912) 단부의 이동 따라서 에미터(940)와 관련한 탐지기 에미터(944)(948)의 이동은 피보트 포인트(952)로부터 아암(916)까지 아암(912)길이의 피보트 포인트(932)로부터 피보트 포인트(952)까지의 아암(912) 길이에 대한 비와 비례하는 크기만큼 결합패드(904)((908) 이동의 증폭이다. 이같은 비가 크면 클수록 이동증폭은 커진다.

이제까지의 설명은 본 발명의 본 발명을 설명하기 위한 목적의 것으로, 본 발명 기술분야에 숙련된 자에 따라 여러 수정 및 변형이 이에 가해질 수 있음이 명백한 것이며, 첨부된 청구범위가 그로아 같은 수정 및 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

장치가 배치되어진 물체내 변형을 측정하기 위한 장치에 있어서, 전술한 장치가 한 변환기를 포함하고 변환기가 물체에 배치시키기 위한 한 작용표면을 갖는 유연한 평면 프레임 부재로서 전술한 프레임부재가 물체가 변형을 받게 되는 때 서로에 대해 길이방향으로 이동가능한 하중을 받는 한쌍의 평행한 비임을 포함하고, 하나 또는 두쌍의 간격을 두고 떨어져 있는 유연한 연결비임이 상기하중을 받는 비임 사이에서 뻗어있으며, 제1의 돌출부가 하중을 받는 비임중 하나로부터 연결 비임사이의 한 위치에 있는 하중을 받는 다른 비임을 향해 뻗어있으며, 제2돌출부가 전술한 하중을 받는 다른 비임으로부터 제1돌출부 한측면상의 전술한 하중을 받는 한 비임을 향해 뻗어있게 되는 평면 프레임 부재, 작업 표면으로부터 발산되는 역장(working force)을 발생 시키기 위해 제1돌출부의 동작업면상에 배치된 수단, 그리고 역장의 존재를 탐지하고 역장의 세기를 나타내는 따라서 역장발생 수단으로부터 탐지수단의 거리를 나타내는 신호를 발생시키기 위한 제2돌출부의 작업표면에 배치된 제1탐지수단을 포함함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제1항에 있어서, 제1변환기와 함께 단일의 유연한 기질로부터 형성된 적어도 하나의 추가변환기를 포함하며, 전술한 변환기가 일정한 방향을 향하도록 되어 하중을 받게되는 각 변환기의 비임이 하중을 받는 어느 다른 변환기 비임과 평행을 이루지 않도록 함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제2항에 있어서, 하중을 받는 한 변환기의 비임이 하중을 받는 다른 변환기 비임과 직각을 이루도록 두 변환기가 배치됨을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제2항에 있어서, 각 변환기의 하중을 받는 비임이 다른 변환기의 하중을 받는 비임에 대하여 60°의 각도로 방향이 결정되도록 세 변환기가 배치됨을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제2항에 있어서, 각 변환기의 하중을 받는 비임이 적어도 한 인접 변환기의 하중을 받는 비임과 45°의 각도로 방향이 정해지도록 4변환기가 배치됨을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제1항에 있어서, 전술한 프레임 부재가 전술한 하중을 받는 다른 비임으로부터 제1돌출부의 다른 한 측면에 있는 하중을 받는 한 비임을 향해 뻗어있는 제3의 돌출부를 포함하고, 전술한 변환기가 역장의 존재를 탐지하고 역장의 세기를 나타내는 따라서 역장 발생수단으로부터의 제2탐지 수단의 거리를 나타내는 신호를 발생시키기 위해, 제3돌출부의 작업 표면상에 배치된 제2탐지수단을 포함함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제6항에 있어서, 작용력 발생수단에 대한 제1 및 제2 탐지수단의 상대적 이동 및 간격의 표시를 발생시키기 위해 전술한 신호에 응답하는 표시수단을 더욱 포함함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제7항에 있어서, 전술한 표시수단이 역장 발생수단으로부터의 제1탐지수단의 거리와 역장 발생수단으로부터의 제2탐지 수단의 거리 사이의 차이에 대한 표시를 발생시키기 위한 차동측정 수단을 포함함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제6항에 있어서, 전술한 역장 발생수단이 전장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 제1 및 제2 탐지수단이 각각 전장 발생수단으로부터의 전계효과 트랜지스터의 거리에 비례하는 한출력을 발생시키기 위해 한 전계효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 물체내 변형 측정장치.
제9항에 있어서, 전술한 전장 발생수단이 한 전기도선과 이에 연결된 하전소스(charge source)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 전술한 전장 발생수단이 한층의 재료와 그속에 분산된 한 극성의 전기전하를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 전술한 전계효과 트랜지스터 각각이 소스영역, 드레인 영역, 소스영역과 드레인 영역 사이에 배치된 한 채널영역 그리고, 상기 채널영역과 인접 배치되며 이로부터 격리되어 있는 한 전도성 게이트를 포함하며, 각 전계효과 트랜지스터의 모든 요소가 제2 및 제3돌출부 각각에 위치하여짐을 특징으로 하는 장치.
제9항에 있어서, 전술한 전계효과 트랜지스터 각각이 소스영역, 드레인 영역, 소스영역과 드레인 영역 사이에 배치하여진 한 채널영역을 포함하고 이 모든 영역들이 돌출부들로부터 멀리 떨어져 배치되어지며, 한 부분이 제2 및 제3돌출부 각각에 배치되고 다른 한 부분이 채널영역에 인접하여 이들로부터는 멀리 떨어져 배치되어 두 부분이 한 전기도선에 의해 연결하여지는 한 전도성 게이트를 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 전술한 역장 발생수단이 자장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 제1 및 제2 탐지수단 각각이 자장 발생 수단으로부터의 전계효과 트랜지스터의 거리까지 비례하는 출력을 발생시키기 위한 분할-드레인 자계효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 전술한 자계발생 수단이 영구자석 요소를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 전술한 자계발생 수단이 전자기 요소를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 전술한 분할 드레인 자계효과 트랜지스터 각각이 소스드레인, 두 드레인 영역, 소스드레인과 두 드레인 영역 사이에 위치한 한 채널영역, 그리고 채널영역에 인접하여 위치하며 이로부터 격리된 한 전도게이트를 포함하며, 각 자계효과 트랜지스터의 모든 요소가 제2 및 제3돌출부 각각에 위치하여짐을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 전술한 분할 드레인 자계효과 트랜지스터 각각이 소스영역, 두 드레인 영역, 소스영역과 두 드레인 영역 사이에 위치한 한 채널영역을 포함하며, 모두가 돌출부로부터 원격히 떨어져 배치되고, 한 부분이 제2 및 제3돌출부 각각에 배치되고 또다른 한 부분이 이들로부터 멀치감치 떨어져 채널영역에 인접하여 배치되며 전술한 두 부분이 한 전기도선에 의해 연결되는 한 전도게이트를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 전술한 프레임부재가 한쌍의 부착패드를 더욱더 포함하며, 각 부착패드가 이와 공통평면을 이루도록 프레임부재의 맞은편 단부에 있는 하중을 받는 비임 각각에 연결되고, 각 부착패드가 동패드가 연결되는 하중을 받는 각각의 비임으로부터 하중을 받은 다른 한 비임의 단부에 인접하여 이와는 떨어져 있는 한 위치까지로 뻗어있게 됨을 특징으로 하는 장치.
제19항에 있어서, 전술한 프레임부재가 세 돌출부 각측면에 있는 하중을 받는 비임들 사이에서 뻗어있는 다수의 추가 연결비임을 포함하며, 전술한 추가 연결비임이 거리를 두고 떨어져 있으며 서로 평행하여 세돌출부 각 측면에서 일련의 갭을 만들도록 함을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 전술한 프레임부재가 하나 또는 두 개 이상의 세 돌출부 추가세트를 포함하며, 각 세트에서의 한 돌출부가 하중을 받는 한 비임으로부터 다른 한 비임을 향해 뻗어있으며 각 세트내 다른 두 돌출부가 하중을 받는 다른 비임으로부터 각 세트의 한 돌출부 어느 한 측면에 있는 하중을 받는 한 비임을 향해 뻗어있고, 작업표면으로 방출되는 한 역장을 발생시키기 위해 각 세트의 한 돌출부 작업표면 상에 배치되는 수단, 그리고 각 세트의 한 돌출부로부터 발생된 역장의 존재를 탐지하고 동세트의 한 돌출부상의 역장 발생수단으로부터의 전술한 각 탐지수단의 떨어진 거리를 나타내는 신호를 발생시키기 위해 동 세트의 다른 두 돌출부중 각각의 작업표면에 각각이 배치된 한쌍의 탐지수단을 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 전술한 프레임 부재가 변형가능재 단일의 완전한 통일체 편으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제22항에 있어서, 전술한 재료편이 한 실리콘 기질을 포함하며, 전술한 탐지수단이 제2 및 제3돌출부 작업표면상에 침착됨을 특징으로 하는 장치.
한축을 따라 변환기로 가해진 작용력을 측정하기 위한 가요력(可撓力)(flexible) 변환기에 있어서, 이같은 변환기가 한 평면 표면을 가지며 제1방향으로부터 돌출한 제1핑거 및 제1방향과는 반대방향으로부터 제1핑거 한측면상의 한위치로 돌출한 제2핑거로 형성된 한 기질로서, 전술한 핑거들이 전술한 축과는 직각으로 뻗어있으며 전술한 제1핑거가 기질이 축을 따라 한 작용력을 받게 되는 때 제2핑거에 대해 이동이 가능하도록 된 한 기질, 평면 표면 측면으로부터 방출하는 전기/자기장을 발생시키기 위해 제2핑거의 평면 표면에 배치된 수단, 그리고 전기/자기장의 세기변화를 탐지하기 위해 따라서 제1핑거의 제2핑거에 대한 상대적 이동을 탐지하기 위한 제1핑거의 평면 표면상에 배치된 수단을 포함함을 특징으로 하는 가요력 변환기.
제24항에 있어서, 전술한 기질이 전술한 축에 직각인 제1방향으로부터 돌출한 제3핑거와 함께 형성되어 제2핑거가 제1 및 제2핑거 사이에 위치하도록 하며, 전술한 제1 및 제3핑거가 기질이 축을 따라 작용력을 받게되는 때 제2핑거에 대하여 이동간으로한 한쌍을 형성하고, 전술한 탐지수단이 제1 및 제3핑거 모두의 상측표면 상에 배치됨을 특징으로 하는 변환기.
제25항에 있어서, 전술한 기질이 한쌍의 평행한 작용력 전달아암을 포함하며, 전술한 핑거쌍이 한 아암으로부터 다른 한 아암을 향해 돌출하며 전술한 제2핑거가 다른 한 아암으로부터 전술한 한 아암을 향해 돌출하고, 다수의 가요성 지주가 핑거쌍 각 측면상의 아암 사이에 뻗어있으며 서로 관련한 아암의 세도 이동을 허용하도록 하며 따라서 제2핑거에 대한 핑거쌍의 이동을 허용케하고, 그리고 각각이 기질의 맞은편 단부에 있는 각기 다른 아암의 한단부에 형성되는 한쌍의 접착패드를 포함함을 특징으로 하는 변환기.
제26항에 있어서, 전술한 전기/자기장 발생수단이 전장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 탐지수단이 한쌍의 전계효과 트랜지스터를 포함하고, 각각이 전장의 세기, 따라서 전장 발생수단으로부터의 각 트랜지스터의 떨어진 거리를 대표하는 신호를 발생시키기 위해 핑거쌍중 각기 다른 핑거상에 배치됨을 특징으로 하는 변환기.
제26항에 있어서, 전술한 전기/자기장 발생수단이 자장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 탐지수단이 한쌍의 분할-드레인 자계효과 트랜지스터를 포함하고, 각각이 자장의 세기, 따라서 자장 발생수단으로부터의 각 트랜지스터의 떨어진 거리를 대표하는 신호를 발생시키기 위해 핑거쌍중 각기 다른 핑거쌍에 배치됨을 특징으로 하는 변환기.
제26항에 있어서, 전술한 기질이 반도체 재의 단일 완전 통일체 몸체로 구성됨을 특징으로 하는 변환기.
제29항에 있어서, 전술한 재료가 단결정 규소임을 특징으로 하는 변환기.
제29항에 있어서, 전술한 재료가 박막의 폴리 실리콘임을 특징으로 하는 변환기.
제29항에 있어서, 전술한 재료가 사파이어임을 특징으로 하는 변환기.
제29항에 있어서, 전술한 재료가 갈륨 아세나이드임을 특징으로 하는 변환기.
제29항에 있어서, 전술한 재료가 무결정 규소임을 특징으로 하는 변환기.
변환기가 부착되는 물체에서 발생된 변형을 측정하기 위한 변환기에 있어서, 전술한 변환기가 하중을 받으며, 간격이 떨어져 있고 평행한 한쌍의 레일로서, 각각이 레일을 물체에 부착시키기 위해 각 레일의 마주하여 위치한 단부로부터 다른 한 레일을 향하여 뻗어있는 한 부착패드를 포함하는 한쌍의 레일, 각각이 레일의 다른 한 위치로부터 다른 한 아암과 평행한 그리고 나란한 한 위치로 뻗어있는 한쌍의 아암, 각각이 그 세기가 각 에미터에 가까워질수록 더욱 커지게 되는 한 역장을 발생시키기 위해 한 아암을 따라 세로로 따로 떨어져 있는 다수의 역장 에미터, 다른한 아암을 따라 세로로 따로 떨어져 있는, 그래서 한 아암의 다른 한 아암에 대한 일정 이동범위동안 그같은 범위내 어떤 점에서 각 탐지기요소가 한 에미터에 직접 마주하여 놓여진 유일한 엘리먼트가 되도록 하는 다수의 역장 탐지기 요소로서, 이같은 탐지기요소가 그것이 놓여진 곳에서 역장의 세기를 나타내는 한 신호를 발생시키도록 적용되는 역장탐지기 요소, 그리고 에미터와 관계하여 탐지기 요소의 이동 크기를 나타내기 위해 전술한 탐지기 요소에 의해 발생된 신호에 응답하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 물체내에서 발생된 변형을 측정하기 위한 변환기.
제35항에 있어서, 두 개의 레일 사이에서 이들 레일에 연결되어 뻗어있는 따라서 이들 두 레일이 서로 관계하여 세로로 이동하게 하는 하나 또는 둘 이상의 측면이 가요성인 연결부재를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 변환기.
제36항에 있어서, 전술한 역장 에미터가 충전된 전기 요소이며, 전술한 탐지기요소가 전계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 변환기.
제36항에 있어서, 전술한 역장 에미터가 영구자석이고, 전술한 탐지기요소가 분할 드레인 자계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 변환기.
제36항에 있어서, 전술한 레일과 연결부재가 단일의 완전 통일체 재로 되어있음을 특징으로 하는 변환기.
제39항에 있어서, 전술한 재료가 반도체 재이며, 전술한 에미터와 탐지기 요소가 동 재료로의 화학적 침착에 의해 형성됨을 특징으로 하는 변환기.
제36항에 있어서, 에미터의 숫자와 탐지기의 숫자가 1차이를 가지며, 에미터 배열내 말단 에미터가 탐지기 배열내 상응하는 말단 탐지기 맞은편에 위치함을 특징으로 하는 변환기.
지지부에 부착시키기 위한 제1부재, 제1부재와 제2부재를 연결시키는 가요성 연결지주, 한 부재로부터 다른 한 부재를 향해 돌출하는 제1핑거, 다른 한 부재로부터 한 부재를 향해 제1핑거의 한면 위로 돌출한 제2핑거, 방출되는 한 역장을 발생시키기 위해 제1핑거상에 배치된 수단, 역장의 세기를 나타내는 따라서 역장 발생수단으로부터의 전술한 탐지기 수단의 떨어진 거리를 나타내는 한 신호를 발생시키기 위해 제2핑거상에 배치된 역장탐지기 수단을 포함하는 작용력 변환기.
제42항에 있어서, 다른 한 부재로부터 한 부재를 향해 전술한 제1핑거의 다른 한 측면상의 한위치로 돌출하는 제3핑거, 그리고 역장의 세기, 따라서 역장 발생수단으로부터의 제2탐지기 수단의 떨어진 거리를 나타내는 한신호를 발생시키기 위해 제3핑거상에 배치된 제2역장 탐지기수단을 더욱더 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제43항에 있어서, 제1부재상에 배치된 무게수단(weight means)을 더욱 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제44항에 있어서, 전술한 제1부재가 기다리며 지지부재에 부착되기 위해 확대 단부부분을 가짐을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제45항에 있어서, 전술한 역장 발생수단이 전장을 발생시키기 위한 수단을 포함하고, 전술한 역장 탐지기수단이 역장 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제45항에 있어서, 전술한 역장 발생수단이 자장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 역장 탐지기수단이 분할 드레인 자장-효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제43항에 있어서, 전술한 제1 및 제2부재, 지주(struts) 및 제1, 제2 및 제3핑거가 단일의 완전 통일체재를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제48항에 있어서, 전술한 재료가 반도체 재이며, 전술한 역장 발생수단 및 역장탐지기 수단이 전술한 재료와 일체이도록 화학적 침착에 의해 형성됨을 특징으로 하는 작용력 변환기.
변환기가 부착되는 물체에서 발생된 변형을 측정하기 위한 변환기에 있어서, 물체로의 부착을 위한, 상측표면과 저부표면을 갖는 가요성의 한 편평한 프레임 부재로서, 이같은 프레임 부재가 하중을 받으며 간격이 떨어져 평행한 한쌍의 레일을 포함하며, 한쌍의 접착패드 각각이 프레임 부재를 물체에 부착시키기 위해 맞은편 단부에 있는 레일의 각기 다른 하나에 연결되고, 축방으로 가요성을 갖는 간격이 떨어진 하나 또는 두쌍 이상의 지주가 레일 사이에서 동레일을 연결시키며 뻗어있고, 그리고 한쌍의 공통 평면플레이트 각각이 한 일정레일로부터 다른 한 레일을 향해 뻗어 있으며 이때 플레이트의 인접한 자유에지가 서로 평행한 가요성의 한 편평한 프레임부재, 각각이 그 세기가 각 에미터에 가까워질수록 더욱 커지게되는 한 역장을 발생시키기 위해 그 자유에지 가까이에 있는 한 플레이트를 따라 세로로 따로 떨어져 있는 다수의 역장 에미터, 그 자유에지 가까이에 있는 다른 한 플레이트를 따라 세로로 따로 떨어져 있는 그래서 한 아암의 다른 한 아암에 대한 일정 이동버위동안 그같은 범위내 어떤 점에서 각 탐지기 요소가 한 에미터에 직접 마주하여 놓여진 유일한 엘리먼트가 되도록 하는 다수의 역장 탐지기 요소로서, 이같은 탐지기요소가 그것이 놓여진 곳에서 역장의 세기를 나타내는 한 신호를 발생시키도록 적용되는 역장탐지기 요소, 그리고 에미터와 관계하여 탐지기 요소의 이동크기를 나타내기 위해 전술한 탐지기 요소에 의해 발생된 신호에 응답하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 물체내에서 발생된 변형을 측정하기 위한 변환기.
제50항에 있어서, 전술한 역장 에미터가 충전된 전기적 요소이며, 전술한 탐지기요소가 전계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 변환기.
제50항에 있어서, 전술한 역장에미터가 영구자석이고, 전술한 탐지기요소가 분할 드레인 자장효과 변환기임을 특징으로 하는 변환기.
제50항에 있어서, 전술한 레일, 결합패드, 연결지주 및 플레이트가 단일의 통합체로 되어있는 것을 특징으로 하는 변환기.
제53항에 있어서, 전술한 재료가 반도체 재이고, 전술한 에미터와 탐지기 요소가 재료상에 화학적 침착시키므로서 형성됨을 특징으로 하는 변환기.
제50항에 있어서, 에미터의 숫자와 탐지기의 숫자가 1이 차이나며 에미터 배열내 말단에미터가 탐지기 배열내 상응하는 말단 탐지기 맞은편에 위치함을 특징으로 하는 변환기.
환상의 프레임, 그 평면내에서 힘(작용력)을 받게되는 때 프레임에 대하여 이동시키기 위해 프레임내에 배치된 센터 허브(hub), 프레임에 관련하여 그 이동을 허용하는 동안 프레임내에 허브를 고정시키기 위해 프레임에 허브를 연결시키는 가요성 스프링 수단, 프레임을 향해 외향하여 발산하는 역장을 발생시키기 위해 허브상에 배치된 수단, 그리고 역장의 세기내 변동을 탐지하기 위해 따라서 프레임내 역장발생 수단의 이동을 탐지하기 위해 프레임상에 배치된 탐지 수단을 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제56항에 있어서, 전술한 작용력 발생수단이 전장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 전술한 탐지수단이 하나 또는 둘 이상의 전계효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제56항에 있어서, 전술한 역장 발생 수단이 자장을 발생시키기 위한 수단을 포함하고, 전술한 탐지수단이 하나 또는 둘 이상의 분할 드레인 자계효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제56항에 있어서, 전술한 탐지수단이 프레임상에서 원주위로 떨어져 있는 다수의 탐지요소를 포함하고, 각각이 역장 발생수단과 전술한 각각 탐지기 요소 사이의 거리를 나타내는 한 신호를 발생시키도록 함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제59항에 있어서, 전술한 작용력 발생수단이 전장을 발생시키기 위한 수단을 포함하고,각 탐지수단이 소스영역, 드레인 영역, 소스영역과 드레인 영역 사이에 위치한 한 채널영역, 그리고 적어도 한 부분이 채널영역에 인접하여 위치하고 적어도 다른 한 부분이 프레임상에 배치된 곡선의 세그먼트로 정렬되는 한 전도성 게이트를 가지는 한 전계효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
제59항에 있어서, 전술한 작용력 발생수단이 자장을 발생시키기 위한 수단을 포함하며, 각 탐지수단이 소스영역, 두드레인 영역, 소스영역과 두 드레인 영역 사이에 위치한 한 채널영역, 그리고 적어도 한 부분이 채널영역에 인접하고 이로부터 격리되어 위치하고 적어도 다른 한 부분이 프레임상에 배치된 곡선의 세그먼트로 정렬되는 한 전도성 게이트를 갖는 분할-드레인 자계-효과 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 작용력 변환기.
변환기가 배치되어진 한 물체에서의 변형을 측정하기 위한 레버-작용 변환기에 있어서, 한 작업표면을 가지는 가요성 평면 프레임부재로서, 전술한 프레임 부재가 물체로의 부착을 위해 제1 및 제2의 간격을 둔 접착패드, 접착패드 사이에 배치되어 제1단부에서 제2단부로 패드들 사이에서 연장된 한 가상선에 직각으로 뻗어있도록 된 한 레버아암, 제2접착패드와 레버 아암 사이에서 뻗어있으며 제1 및 제2단부 사이 제1단부 가까이에서 레버아암에 연결된 한 기저아암 레버아암의 제2단부로부터 측면으로 뻗어있고 기저아암을 향해 뻗어있는 적어도 한 돌출부를 포함한 지지아암, 그리고 제2접착패드로부터 그 곁에 위치한 한 자유단으로 뻗어있는 한널(중앙)아암을 포함하는 평면 프레임부재, 작업표면으로부터 방출되는 그리고 역장 발생수단으로부터의 거리가 커질수록 세기가 줄어드는 역장을 발생시키기 위해 널아암의 자유단 작업표면상에 배치된 수단, 그리고 작용력의 존재를 탐지하기 위해 그리고 역장세기를 대표하는 따라서 역장 발생수단으로부터의 탐지수단의 떨어진 거리를 대표하는 신호를 발생시키기 위한 돌출부의 작업표면상에 배치된 탐지수단을 포함함을 특징으로 하는 레버-작용 변환기.