KR100414516B1 - 스트레인 게이지 스트립 및 그의 적용 장치 - Google Patents

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Abstract

변형을 받는 지지체(1)에 기계적으로 부착될 수 있는 종류의 스트레인 게이지 스트립(10a)은 사마륨 모노설파이드로 제조되고, 온도의 영향을 받지 않고 상업적 용도에 매우 적합한 넓은 변형의 범위를 포함하면서 정확도 및 감도의 측면에서 최적 성능을 제공한다.

Description

스트레인 게이지 스트립 및 그의 적용 장치 {A STRAIN GAUGE STRIP AND APPLICATIONS THEREOF}
동적 변형(dynamic deformation)을 측정하기 위해 그리고 특수 지지체에서 상기 변형을 야기하는 무게, 압력 및 다른 힘과 같은 힘을 간접 측정하기 위해 스트레인 게이지 스트립이 널리 사용되는 것은 공지된 사실이다. 이를 위해, 스트레인 게이지 스트립들은 스트레인 게이지 스트립의 온도 변화의 영향을 제한하기 위해 휘트스톤 브리지로서 전기 조립된다. 휘트스톤 브리지는 두 대향 단부에서 기준 전압에 의해 여기된다. 변형은 관련 전기 저항 값의 대응 변화와 함께 스트레인 게이지 스트립의 길이의 변화를 야기한다. 브리지의 다른 대향 단부에서, 발생된 변형에 대체로 대응하는 전압인 신호가 검출된다.
이러한 신호는 감수성 요소의 변형을 야기하는 힘을 표시한다.
그러나, 공지된 스트립들은 그들이 사용되는 범위를 크게 제한하는 어떤 문제점이 있다.
특히, 공지된 스트립은 여기 전압에 대해 2-3 mV/V를 초과하지 않는 신호를 발생시킨다. 특히, 공지된 스트립이 제공하는 전기 저항이 너무 낮으면 상당한 에너지 소산이 야기되며, 공지된 스트립은 온도 영향의 보정 및 제어를 위해 다수의 저항을 예측하는 복잡한 구조로 조립되어야 한다.
상술된 문제점을 적어도 부분적으로 회피하기 위해, 일반적으로 보다 큰 출력 신호를 얻는 것을 가능케 하는 예를 들어 실리콘과 같은 반도체 재질을 기초로 한 스트레인 게이지 스트립이 제공되었다.
이러한 종류의 스트립은 보다 감수성이 있지만 온도의 영향을 크게 받아서, 이러한 종류의 스트립은 예를 들어 물리학 실험실 등에서와 같이 극히 제어된 조건에서 사용될 수 있다.
특히, 공지된 반도체 재질을 기초로 한 스트레인 게이지 스트립은 매우 제한된 범위 내에 있는 변형을 측정하는 데 사용될 수 있다.
따라서, 예를 들어 상품 및 제품의 소매 판매에서 중량 측정에 관련된 것과 같은 상업적인 용도의 가장 중요한 종류에서, 열적으로 조절되지 않은 환경에서 또는 실외에서 사용되는 다른 종류에서와 같이, 이러한 종류의 스트레인 게이지 스트립이 배제된다.
본 발명은 변형을 받는 감수성 요소에 기계적으로 적용될 수 있는 반도체 재질로 제조된 종류의 스트레인 게이지 스트립에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 스트레인 게이지 스트립의 적용예, 특히, 전기 스트레인 게이지 감수성 요소, 측정 기구 및 관련 보정(calibration) 절차, 압력 저울 및 트랜스듀서에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 스트레인 게이지 스트립을 장착한 감수성 요소의 등각 투상도이다.
도2는 도1과 함께 감수성 요소의 배면을 도시한다.
도3은 도1의 스트레인 게이지 스트립에 대한 전기 배선도이다.
도4는 도1의 감수성 요소의 선 X-X를 따른 상세 단면도이다.
도5는 도1의 지지체를 장착한 저울의 측면도이다.
도6은 본 발명에 따른 스트레인 게이지 스트립을 장착한 압력 트랜스듀서의 평면도이다.
도7은 감수성 요소의 개략적인 배치도이다.
본 발명이 기초한 기술적인 문제점은 종래 기술을 참조하여 언급된 결점을 극복할 수 있는 스트레인 게이지 스트립을 제공하는 것이다.
이러한 문제점은 반도체 재질이 사마륨 모노설파이드인 것을 특징으로 하는 상기에서 특정된 스트레인 게이지 스트립에 의해 극복된다.
본 발명에 따른 스트레인 게이지 스트립의 주요 장점은 온도의 영향을 받지 않으면서 넓은 범위의 변형에 대해 정확성 및 감수성의 측면에서 우수한 성능을 제공하여 상업적인 용도로 아주 적절하다는 데 있다.
이하, 제한적이지 않으면서 예시적으로 제공된 많은 양호한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.
특히, 도1을 참조하면, 감수성 전기 스트레인 게이지 요소 전체가 도면 부호 E로 표시된다. 이는 저울 등과 같은 측정 기구에 통상 장착되는 종류이다. 요소는, 예를 들어 무게와 같은 측정되는 힘에 의한 응력 하에서 변위될 수 있는 자유단(2) 및 고정단(3)을 갖는 장방형 단면을 갖는 대체로 굽힘 바아의 형상인 탄성 변형 가능 지지체(1)를 포함한다.
이러한 점에서, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 지지체(1)는 스트레인 게이지 스트립 종류의 인장 센서(extension sensor)와 함께 사용될 수 있다.
지지체(1)는 각각 원형 단면을 갖는, 하나(4)는 자유단(2)에 근접하고 다른 하나(5)는 고정단(3)에 근접한 한 쌍의 제1 및 제2 관통 구멍을 갖는다. 구멍(4, 5)들은 모두 지지체(1)에 수직이며 각 단부(2, 3)로부터 소정 거리에서 지지체(1)를 따라 대체로 정렬된 평행한 대칭 축을 갖는다.
구멍의 직경은, 각 구멍(4, 5)에 대응하여 좁은 상부 부분(6) 및 좁은 하부 부분(7)을 갖는 지지체(1)의 두께와 비교될 수 있다.
지지체(1)는 또한 구멍(4, 5)들과 연결된 관통 슬롯(8)을 갖는다. 슬롯은 종방향 대칭 축을 따라 지지체(1)에 대해 평행 전개부를 갖는다.
상술된 지지체(1)는 예를 들어 강과 같은 탄성 재질의 바로부터 단일 편으로 얻어질 수 있다.
감수성 요소(E)의 기하학적 형상의 효과로서, 지지체(1)가 고정단(3)에서 셀프 로킹되기에 적절하기 때문에, 힘이 요소(E)에 수직으로 가해지면, 지지체(1)의 자유단(2)에 대응하여 지지체는 대체로 S 형태로 굽혀질 것이다. 제1 구멍(4)의 좁은 상부 부분(6) 및 제2 구멍(5)의 좁은 바닥 부분(7)은 동일한 인장을 받으며, 반면 제1 구멍(4)의 좁은 바닥 부분(7) 및 제2 구멍(5)의 좁은 상부 부분(6)은 동일한 압축을 받는다.
통상 금속으로 제조되는 지지체(1)는 본 실시예에서 SiO인 절연층(9)으로 덮인다.
상기 절연층(9)은 예를 들어 공지된 화학 증착 공정에 의해 직접(in situ) 적층될 수 있다. 이러한 공정을 사용하여, 적어도 지지체의 가능한 변형, 압축 또는 인장 범위 내에서 지지체(1)에 기계적으로 고정되어 유지되어야 하며 따라서 지지체와 함께 변형되어야 하는 절연층(9)의 최적 두께를 얻을 수 있다.
상기 두께는 0.5 ㎛와 10.0 ㎛ 사이에 포함되며, 양호하게는 약 5.0 ㎛이다.
좁은 부분(6, 7)들과 대응하여 최대 변형 위치와 대칭으로, 지지체(1)는 각각 스트레인 게이지 스트립들을 가지며, 제1 구멍(4) 상부의 좁은 부분(6) 상의 것은 도면 부호 10a로 표시되며, 제2 구멍(5) 상부의 좁은 부분(6) 상의 것은 도면 부호 10b로 표시되며, 제2 구멍(5) 바닥의 좁은 부분 상의 것은 도면 부호 10c로 표시되며, 제1 구멍(4) 바닥의 좁은 부분 상의 것은 도면 부호 10d로 각각 표시된다.
스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들은 반도체 재질로 제조된다. 이들은 절연층의 변형 중에 절연층(9)에 고정되어 유지되는 종류이다. 이러한 고정은 스트립(10a 내지 10d)들의 대응되는 종방향 변형을 야기하여, 그들을 인장시키거나 또는 수축시키며, 이는 스트립(10a 내지 10d)들의 전기 저항 값의 변동을 야기한다.
본 발명에 따른 스트립(10a 내지 10d)에서, 상기 반도체 재질은 사마륨 모노설파이드(이하 간단히 SmS라 함)를 포함한다.
각 스트립(10a 내지 10d)은 지지체(1)의 방향으로 연장된 대체로 장방형인 형상을 갖는다. 이들은 가장 큰 변형이 발생되는 최대 두께의 지점에서 대칭으로 배치된다. 즉, 각 스트립(10a 내지 10d)의 전기 축, 즉 중간 지점으로부터 하나의 단부까지 측정된 저항이 중간 지점으로부터 다른 단부까지 측정된 저항과 동일한 중간 지점은, 기계적인 변형 축, 즉 각 좁은 부분(6, 7)의 변형이 대칭인 축과 일치한다.
각 스트립의 두께는 마이크로미터 단위이며, 특히 0.5 ㎛ 내지 1.0 ㎛ 사이이며, 양호하게는 약 0.7 ㎛이다.
SmS는 직접 절연층(9)에 대체로 다결정 구조(polycrystalline structure)로 또는 단결정 구조(monocrystalline structure)로 적층될 수 있다(도4).
SmS 기재를 갖는 스트립은 종방향 변형이 가능하며, 이는 아래와 같이 저항을 변화시키며 소위 게이지 인자(K)에 비례하는 출력 신호를 제공한다.
K = δR /ε*R
여기서,
δR = 게이지 저항의 변화
ε= 게이지 저항
R = 변형률
다결정 SmS 스트립의 K는 50을 초과하는 값을 갖는다. 이 값은 100에 이를수도 있다.
대체로 다결정 SmS에서, 스트립의 K는 다른 반도체 재질을 기초로 한 유사한 스트레인 게이지 스트립보다 훨씬 더 높은 대략 250의 값을 갖고, 이는 0.005%의 측정 정확도를 얻는 것을 가능하게 한다.
SmS의 경우에서, K의 값은 3.10-3까지의 ε의 매우 넓은 범위에 대해 대체로 변화되지 않고 유지되어, 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들 각각의 응답이 대체로 선형이다.
또한, K는 예를 들어 -50℃와 +50℃ 사이의, 매우 넓은 온도 범위에 걸쳐 현격하게 변화하지 않아서, 스트립이 조절되지 않은 환경에서 이용될 수 있다.
도3을 참조하면, 네 개의 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들은 전체가 11로 지시된 제1 휘트스톤 브리지 장치에 의해 서로에 대해 전기적으로 연결된다.
이러한 목적으로, 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들은 도체 스트립(12)에 의해 인접한 스트립에 연결된다.
도체 스트립(12)은 대체로 영(zero)의 접촉 저항을 제공하며 예를 들어 구리로 만들어진 도체 와이어에 쉽게 연결될 수 있는, 양호하게는 니켈 또는 코발트계의 도체 재질 층의 화학 증착에 의해 형성된다.
도체 스트립(12)과 절연층(9) 사이의 연결이 지지체(1)의 변형을 따르는 것과 같은 상당한 기계적 신뢰도를 갖는 것을 이해할 수 있다(도4).
도1 내지 도3에 도시된 제1 브리지(11)는, 특히 10b와 10c 사이 및 10a와 10d 사이의 대향 단부들인, 여기 단부로 알려지고 도면 부호 13으로 지시된 두 개의 대향 단부들에 여기 전압(Vexc)이 인가된다. 요소(E)가 전술한 것처럼 요소를 S 형태로 굽혀지게 하는 응력을 받을 때, 스트립(10a, 10c)들은 신장되고 스트립(10b, 10d)들은 압축된다.
변형이 없는 정적 상태에서, 브리지(11)는 완벽하게 균형을 이루고, 특히 10a와 10b 사이 및 10c와 10d 사이의 단부들인 검출 단부로 알려지고 도면 부호 14로 지시된 다른 대향 단부들 사이에 전압이 없다.
변형이 발생하면, 브리지는 전기적으로 균형이 깨진다. 검출 단부(14)에서, 변형을 일으키고 지지체(1)가 받는 힘과 변형에 대응하는 전압(Vout)인 전기 신호가 발생한다.
출력 신호(Vout)는 여기 전압(Vexc)에 대해 대략 50 mV/V 정도로 현저하게 높다.
스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들의 전체 저항은 200Ω과 500000Ω 사이에 포함되는 범위 내에서 효과적으로 변화될 수 있고, 이는 소산 에너지를 감소시키며 증폭이 없이도 매우 높은 출력 신호를 수신하는 것을 가능하게 한다. 감소된 에너지 소산은 휘트스톤 브리지를 여기시키기 위해 보통의 1회용 및/또는 충전식 배터리를 이용하는 것을 가능하게 한다.
또한, 감수성 요소(E)는 예를 들어 1010뢴트겐에 상당하는 강도의선과 같은 집중적인 핵방사선을 받을 때에도 일정한 작동 품질을 계속해서 나타낸다.
전술한 물리적인 특성뿐 아니라, 전술한 감수성 요소(E)는 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 보정(calibration) 과정에 양호하게 이용될 수 있다.
다결정 또는 단결정의 SmS계 반도체 재질의 얇은 층은 대체로 금속과 같이 작용하는 상(phase)을 발생시키는 변환이 될 수 있고, 변환된 금속의 전기 저항은 반도체의 전형적인 것보다 (매우 낮은) 금속의 전형적인 것이다.
SmS가 30 kbar보다 훨씬 낮은 압력, 즉 수동 마찰에 의해 얻어진 대략 20 kbar의 압력을 국부적으로 받게 되면 효과적으로 변환되는 것이 관찰되었다. 이러한 효과는 10 kbar보다 작은 압력을 이용해서 양호하게 얻어질 수 있다.
이러한 물리적인 특성의 원인은 상기 국부 압력 값에 대해서 금속에 대한 전형적인 값인 1.8·1022cm-3까지의 전기 전도의 현상의 원인이 되는 전자의 밀도의 증가가 있다는 사실에 있다.
이러한 이유로, 이하의 과정이 이용된다.
감수성 요소(E)의 고정단(3)을 특수 스핀들 상에 위치시킨 후에, 자유단(2)에 예를 들어 무게 또는 공지된 굽힘력인 공지된 보정력이 작용된다.
이러한 힘에 의해, 지지체(1)가 변형된다. 용이하게 측정되어 전기 기준 신호와 비교되는 소정의 전기 신호가 발생된다.
두 신호들 사이의 차이를 고려한 후에, 전술한 바와 같이 스트립(10a 내지 10d)들 중 하나 이상에서 대체로 다결정 또는 단결정 상으로부터 금속처럼 작용하는 상으로의 상변화가 생성된다.
이러한 변화는 소정의 압력(T)을 국부 영역(F) 상에 가함으로써 수행된다.
소정의 압력(T)은 마찰에 의해 가해지고, 30 kbar보다 작은 값, 양호하게는 대략 20 kbar의 값을 갖는다.
선택된 국부 영역은 압축에 의해 원래 두께의 대략 10%에 상당하는 두께를 취한다.
국부 영역(F)의 위치 및 치수는 스트립(10a 내지 10d)들의 에지에서 눈금선(15)을 기준으로 신중하게 선택될 수 있다.
변화는 보정 신호 및 기준 신호를 시준하는 것뿐만 아니라, 단일 스트립(10a 내지 10d)의 전기 축이 각각의 기계적인 변형 축과 항상 일치하는 방식으로 양호하게 수행될 수 있다.
이러한 변화는 SmS의 경우에서 특히 간단하다. 실제로, 결정상 및 금속상은 전자에 대해서는 완전히 다른 색깔인 금색을, 후자에 대해서는 어두운 갈색을 갖는다.
하나 이상의 스트립을 작동시킬 때, 단일 스트립에 대한 교정에 의해 발생된 불균형을 균형잡는 것 또한 가능하다.
또한, 상변화는 실제로 무저항이 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들과 도체 스트립(12) 사이의 연결점에서 유지되도록 된다.
양호하게는, 보정은 특정 온도에 대해 수행된다. 이러한 목적으로, 전술한 작동은 적절한 상태의 환경의 제어된 온도 조건에서 수행될 수 있다.
도5를 참조해서, 이제 전술한 감수성 요소(1)를 포함하는 저울(20)이 설명된다. 먼저 도시된 것과 동일하거나 동일한 기능을 갖는 부품에는 동일한 도면 부호가 주어진다.
저울(20)은 감수성 요소(E)의 고정단(3)에 연결된 선반형 결합 수단(22)을 갖는, 지지 표면(A) 상에 배열될 수 있는 고정 프레임(21)을 포함한다.
하중대가 대향 자유단(2) 상에 단단하게 고정되고, 상기 하중대는 측정되는 무게(P)를 유지하기에 적절한 종류이다.
본 실시예에서, 정확한 무게의 결정은 제품 무게(P)에 대한 판매 가격의 결정을 수반한다.
저울(20)은 전술한 바와 같이, 요소(E) 상에 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)을 갖는다. 이들은 본 발명의 방법에 따라 미리 보정된다.
스트립(10a 내지 10d)은 휘트스톤 브리지(11)에 의해 전기적으로 연결된다. 여기 단부(13)에서, 여기 전압(Vexc)이 인가된다.
무게(P)가 플레이트(23) 상에 위치되면, 요소(E)는 탄성 변형을 받는다. 스트립(10a 및 10c)들은 신장되고, 반면 스트립(10b 및 10d)들은 압축된다.
따라서, 제1 브리지(11)는 불균형을 이루고, 무게(P)에 대체로 상응하는 전기 신호(Vout)가 발생된다.
신호(Vout)는 여기 전압(Vexc) 또한 수신하는 비교기(25)로 신호를 전달하는 증폭기(24)에 의해 수신된다. 최종 신호는 마이크로프로세서(27)로 결국 연결되는 아날로그-디지털 변환기(26)로 전달된다.
마이크로프로세서(27)는 예를 들어 킬로그램당 가격 또는 상품의 종류인 데이터를 키보드(28)로부터 수신하고, 표시 장치(29)로부터 읽을 수 있거나 영수증 상에 인쇄될 수 있는 판매 가격 및 검출된 무게 등과 같은 출력 값을 발생시킨다.
동일한 발명의 개념은 또한 물 또는 공기와 같은 유체 내의 정적 압력(P')을 측정할 수 있는 도6에서 도면 부호 30으로 지시된, 예를 들어 압력 트랜스듀서인 다른 종류의 측정 장치에 대해 적용될 수 있다.
상기 트랜스듀서(30)에서, 감수성 요소(E)는 스테인리스강 실린더(31)의 단부 표면의 형상인 탄성 변형 가능한 박막형 지지체(1)와 대면한다. 도면에서 부분적으로 도시된 실린더(31) 내부에, 공지된 압력이 존재하며 실제로 측정된 압력은 차이 또는 상대 압력이다.
도6에 도시되지 않은 유리 또는 운모의 절연층이 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들이 안착될 수 있는 박막(1)의 양쪽 표면 상에 제공된다.
절연층의 두께는 양호하게는 대략 10 ㎛와 30 ㎛ 사이이다.
SmS 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들은 화학 증착 공정에 의해 운모 또는 유리인 상기 층에 안착된다. 유리 또는 운모 층은 스트립(10a 내지 10d)들과 함께 금속 박막(1)에 접착된다. SmS 스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들은 또한 저울(20)의 감수성 요소(E)에 대해 전술된 유사한 방식으로 금속 박막(1) 상에 적층될 수 있는 SiO의 절연 층 상에 적층될 수 있다.
스트레인 게이지 스트립(10a 내지 10d)들은 절연층에 부착되고 이후에 절연층은 박막(1)에 부착되며, 이들은 실린더(21)의 에지(32)에 근접해서, 즉 최대 변형의 지점 내에 배열되고, 스트립(10a)은 압력(P')의 결과로서 신장되고 반면 스트립(10d)은 압축된다.
한편으로, 스트레인 게이지 스트립(10b, 10c)들은 박막(1)의 최대 곡률 지점에서 실린더의 축(C)과 일치하게 위치된다.
스트립(10a 내지 10d)들은 전술한 바와 같이 휘트스톤 브리지에 의해 연결되고, 압력(P')에 대응하는 전기 신호는 저울(20)에 대해 이용되는 동일한 방법으로 발생되어 처리된다.
전술한 보정 과정은 또한 트랜스듀서(30)에 대해 양호하게 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이 저울 또는 압력 트랜스듀서에서, 제1 브리지(11)의 저항 열 변화에 대해 완전한 보상을 제공하기 위해, 브리지(11) 자체가 도7에 도시된 증강 및 측정 유닛(40)에 연결된다.
이러한 유닛(40)은 제2 휘트스톤 브리지 장치(41)를 포함하고, 상기 제1 브리지(11)는 그의 네 개의 숄더(shoulder)들 중 하나이다.
하중 또는 압력에 대해 감수성인 측정 장치(40)의 제1 채널(42)은 제1 브리지(11)의 자유 대각선에 연결된다. 상기 채널(42)은 제1 측정 증폭기(43)를 포함한다.
제2의 외부 브리지(41)의 다른 숄더는 온도 변화에 대한 높은 안정성을 갖는 정밀한 저항기(44)이다. 저항기(44)는 제1 브리지(11)와 동일한 저항값을 갖는다.
측정 장치(40)의 온도 감수성 채널(45)은 외부 브리지(41)의 대각선의 자유단에 연결된다. 상기 채널(45)은 제2 측정 증폭기(46)를 포함한다.
증폭기(43, 36)들 모두는 A/D 변환기(49), 메모리(51)에 연결된 마이크로프로세서(50), 인터페이스(52) 및 컴퓨터 유닛(53)을 포함하는 라인(48)에 연결된 멀티플렉서(47)에 연결된다.
멀티플렉서(47)와 마이크로프로세서(50)는 전원 공급 제어 유닛(54)에 연결된다.
여기 유닛(55), 즉 전원 공급 유닛은 외부 브리지(41)의 다른 대각선의 자유단에 연결되고, 이에 의해 여기 신호(56)가 제공된다. 여기 유닛은 전원 공급 제어 유닛(54)에 연결된다.
보정 과정 중에, 감수성 요소(E)는 무하중 상태에서 소정의 온도값까지 가열된다.
제1 브리지의 열 변화가 기록된다. 계속되는 측정 중에, 이러한 특징들이 보정을 위해 이용될 수 있다.
설명된 스트레인 게이지 스트립은 전술한 장점뿐만 아니라, 작동 온도와 탄성 지지체의 형상과 굽힘 변수들에 대해서 보정하기가 특히 용이하고 각각의 스트립의 전기 축과 관련된 대응하는 기계적인 변형 축 사이의 일치가 유지될 수 있는 감수성 요소를 구성하는 것을 가능하게 한다.
확실히, 보정은 또한 색깔의 변화에 의해 지시되는 각각의 단일 스트립의 특성의 변화의 신속한 검출과 관련되어 있는 사실에 의해 용이하다.
전술한 스트레인 게이지 스트립 및 그의 적용 장치는 첨부된 청구 범위에서 한정되는 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 추가적인 필요 및 요구를 만족시키기 위해, 당업자에 의해 다른 변경 및 조정이 될 수 있다.

Claims (28)

  1. 변형을 받는 지지체(1)에 기계적으로 부착될 수 있는 종류의 반도체 재질을 이용해서 제작된 스트레인 게이지 스트립(10a)에 있어서, 상기 반도체 재질은 사마륨 모노설파이드인 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지 스트립.
  2. 제1항에 있어서, 0.5 ㎛와 1.0 ㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지 스트립.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두께는 대략 0.7 ㎛인 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지 스트립.
  4. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 사마륨 모노설파이드는 단결정인 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지 스트립.
  5. 측정되는 힘(P, P')을 받을 수 있는 탄성 변형 지지체(1)에 연결되며 상기 힘에 대응하는 전기 신호를 발생시키도록 서로에 대해 전기적으로 연결되는 반도체 재질로 제작된 하나 이상의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들을 포함하는 종류의 측정 장치(20, 30)용 감수성 전기 스트레인 게이지 요소(E)에 있어서, 상기 반도체 재질은 사마륨 모노설파이드인 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들은 0.5 ㎛와 1.0 ㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  7. 제6항에 있어서, 상기 두께는 대략 0.7 ㎛인 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 사마륨 모노설파이드는 단결정인 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 지지체(1)와 상기 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들 사이에 절연층(9)을 갖는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 휘트스톤 브리지 장치(11)를 형성하도록 전기적으로 조립된 네 개의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들을 갖는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  11. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들은 지지체(1)의 최대 변형 또는 곡률 지점(6, 7, 32, A)과 일치하게 배열되는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  12. 제9항에 있어서, 상기 절연층은 SiO로 만들어진 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  13. 제12항에 있어서, SiO는 화학 증착 공정에 의해 적층되는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  14. 제10항에 있어서, 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들은 니켈 또는 코발트 적층에 의해 형성된 도체 스트립(12)에 의해 전기적으로 조립되는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  15. 제11항에 있어서, 상기 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들은 그들의 전기 축이 지지체(1)의 기계적인 변형 축과 일치하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  16. 제15항에 있어서, 상기 지지체(1)는 동일한 두께의 상부 및 하부의 얇은 부분(6, 7)을 형성하는 방식으로 위치되어 한 쌍의 원형 단면의 관통 구멍(4, 5)과 동일한 직경과 서로에 대해 평행한 축을 갖는 사각형 단면을 구비한 신장된 바아의 형상을 가지며, 서로에 대해 연통되는 두 개의 관통 구멍(4, 5)이 위치하는 종방향 축을 따라 지지체(1)에 평행하게 연장되는 관통 슬롯(8)을 더 포함하고,
    상기 얇은 부분(6, 7)들은 상기 변형의 기계적인 변형 축을 결정하는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  17. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 변형 지지체는 실린더(31)의 폐쇄부를 형성하는 박막(1)인 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  18. 제17항에 있어서, 박막(1)은 유리 또는 운모로 만들어진 절연층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  19. 제18항에 있어서, 절연층은 10 ㎛와 30 ㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  20. 제10항에 있어서, 상기 제1 휘트스톤 브리지 장치(11)는 제2 휘트스톤 브리지 장치(41)의 숄더들 중 하나이며, 다른 숄더들은 제1 휘트스톤 브리지 장치(11)와 동일한 저항값을 갖는 저항기(44)이고, 여기 유닛(55)이 제2 휘트스톤 브리지 장치(41)의 하나의 대각선의 자유단에 연결되고, 하중 또는 압력 감수성 채널(42)이 제1 휘트스톤 브리지 장치(11)의 자유 대각선에 연결되고, 온도 감수성 채널(45)이 제2 휘트스톤 브리지 장치(41)의 다른 대각선의 자유단에 연결되는 것을 제공하는 것을 특징으로 하는 감수성 요소.
  21. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 감수성 요소(E)의 보정 방법에 있어서,
    상기 측정 장치에 보정력을 가하는 단계와,
    발생된 전기 신호를 관측하는 단계와,
    상기 하나 이상의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들 내에서 상기 발생된 전기 신호와 기준 신호 사이의 차이에 의해 결정된 크기 및 위치를 갖는 국부 영역(F) 상에 소정의 압력(T)을 가함으로써, 상기 하나 이상의 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)에서 대체로 결정상으로부터 금속성 거동을 갖는 상으로의 상변화를 일으키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 소정의 압력은 30 kbar를 초과하지 않는 값인 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 소정의 압력은 마찰에 의해 가해지는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 소정의 압력이 가해져서, 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)의 두께가 상기 국부 영역(F) 내에서 원래 두께의 10%가 될 때까지 감소되는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 소정의 압력이 가해져서, 스트레인 게이지 스트립(10a, 10b, 10c, 10d)들의 색깔이 상기 국부 영역(F) 내에서 금색에서 어두운 갈색으로 변화되는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  26. 제21항에 있어서, 상기 작동들은 제어된 온도 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 보정 방법.
  27. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 감수성 요소(E)에 기계적으로 연결되어 무게가 측정되는 재료 또는 물체를 수용할 수 있는, 로드셀(load cell: 23)을 포함하는 종류의 저울.
  28. 제17항에 따른 하나 이상의 감수성 요소(E)를 포함하는 종류의 압력 트랜스듀서.
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