(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金薄膜からなる薄膜ひずみゲージにおいて、
抵抗膜の横方向長さ（ｌA）及び抵抗膜の縦方向長さ（ｌB）の比が
ｌB＝−Ｋl／Ｋw・ｌA
式中、Ｋl＝材料合金の縦方向ひずみ感度、Ｋw＝材料合金の横方向ひずみ感度である、
を満たす形状であることを特徴とする合金薄膜ひずみゲージ。
【請求項２】
材料合金がＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金である請求項１記載のゲージ。
【請求項３】
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金がＮｉが６５〜７５重量％、Ｃｒが１６〜２１重量％、Ａｌが９〜１３重量％の組成のものである請求項２記載のゲージ。
【請求項４】
ゲージがＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金であって、形状が下記形状の（Ａ）又は（Ｂ）からなるものである請求項１記載のゲージ。
0004482250.tif 000011
【請求項５】
下記式（１）及び（２）において、
Ｋsl＝（Ｋw・ｌA＋Ｋl・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （１）
Ｋsw＝（Ｋl・ｌA＋Ｋw・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （２）
式中、Ｋsl：センサの縦方向ゲージ率
Ｋsw：センサの横方向ゲージ率
Ｋl ：材料合金の縦方向ひずみ感度
Ｋw ：材料合金の横方向ひずみ感度
ｌA ：抵抗膜の横方向長さ
ｌB ：抵抗膜の縦方向長さ
であり、
材料合金の縦方向ひずみ感度Ｋl及び横方向ひずみ感度Ｋwを測定し、これを（２）式に導入し、センサの横方向ゲージ率Ｋswを０とし、ｌB＝−Ｋl／Ｋw・ｌAを求め、これを式（１）に導入して、センサの縦方向ゲージ率Ｋslを求め、得られたｌAとｌBの長さの比を満たす形状とすることを特徴とする材料合金の薄膜ひずみゲージの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はひずみゲージに関し、特に圧力及び温度感度による影響の少ない薄膜ひずみゲージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料の強度や、機械部品に力が作用したときに、そのひずみ量を計測するためにひずみゲージが一般的に用いられる。このひずみゲージはフェノールやポリイミドの薄い樹脂膜の上に、合金箔をエッチングによりセンサ形状にして取り付けられる。センサの形状は一般的に図１１に示す形状である。このセンサは基本的にセンサの長手方法（図１１の場合、ｙ方向）に発生する測定対象のひずみにより合金箔の抵抗値が変化し、この変化をホイートストンブリッジ回路により電圧変化に変換して、そのひずみ量を計測するものである。
ひずみゲージの合金箔の材料はＣｕ−Ｎｉ合金やニッケルクロム系合金が多く使用される。従来のひずみゲージ用合金材料はゲージ率（ひずみ感度）が大きく、横感度率が小さい特徴を持つが、温度変化や圧力変化に対して測定値に誤差を生ずるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
機械のしゅう動面の耐久性評価や、機能部品の接合面の強度評価において、これらの部分に発生する応力分布を知ることは重要である。内燃機関を例にとると、主軸受、コンロッド軸受およびピストンピンボス部の応力分布が把握できれば、これらの部品の最適設計が可能となる。しかし軸と軸受がしゅう動する場所では、一般的なひずみゲージの厚さが厚く、しゅう動運動を阻害するため、接着剤で貼り付けてひずみを計測することはできない。またピストンピンボス部では、筒内圧力の作用により油膜圧力が最大で１７０ＭＰaを超えるため、圧力感度がひずみ測定値に与える誤差は大きいことが予測でき、また温度上昇や温度変動も大きいため、温度感度が小さいことが望ましい。
しかし、上記従来のひずみゲージでは、圧力変化や温度変化によってひずみ測定値に誤差が生じるという問題があり、このため、エンジン主軸受やピストンピンボス部などの高い圧力及び温度が作用する場所でひずみ量の計測を行なう場合には、不十分であった。
高い圧力や温度が作用する環境下で精度の高いひずみ計測を行なうために、圧力感度や温度感度が小さく、しゅう動面へのセンサの取り付け及びセンサの厚さの問題に対して対応できる薄膜ひずみゲージの開発が望まれていた。
本発明は、上記従来の課題に鑑み為されたものであり、その目的は、圧力変化或いは温度変化による影響を低減でき、ひずみのみの測定を可能とする薄膜センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記の課題を解決すべく鋭意研究の結果、材料合金の縦方向ひずみ感度及び横方向ひずみ感度と特定のセンサの縦方向ゲージ率及び横方向ゲージ率の式より、抵抗膜の横方向長さと縦方向長さの比を求め、この比を満たす形状の材料合金の薄膜ひずみゲージが、前記の課題を解決できることを見出し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、（ｉ）下記式（１）及び（２）において、
Ｋsl＝（Ｋw・ｌA＋Ｋl・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （１）
Ｋsw＝（Ｋl・ｌA＋Ｋw・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （２）
（  Ｋsl：センサの縦方向ゲージ率
Ｋsw：センサの横方向ゲージ率
Ｋl ：材料合金の縦方向ひずみ感度
Ｋw ：材料合金の横方向ひずみ感度
ｌA ：抵抗膜の横方向長さ
ｌB ：抵抗膜の縦方向長さ          ）
材料合金の縦方向ひずみ感度Ｋl及び横方向ひずみ感度Ｋwを測定し、これを（２）式に導入し、センサの横方向ゲージ率Ｋswを０とし、ｌB＝−Ｋl／Ｋw・ｌAを求め、これを式（１）に導入して、センサの縦方向ゲージ率Ｋslを求め、得られたｌAとｌBの長さの比を満たす形状とすることを特徴とする合金薄膜ひずみゲージの設計方法及びその方法によって得られた合金薄膜ひずみゲージ、（ii）材料合金がＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金である（i）記載のゲージ、（iii）Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金がＮｉが６５〜７５重量％、Ｃｒが１６〜２１重量％、Ａｌが９〜１３重量％の組成のものである（ii）記載のゲージ、及び（iv）ゲージがＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金からなり、形状が下記形状の（Ａ）又は（Ｂ）からなるものである（i）記載のゲージ、に関する。
【化２】
0004482250.tif 000002
本発明の薄膜ひずみゲージは高い圧力や温度が作用する環境下で精度の高いひずみ計測を行なうことができ、しゅう動面への取り付けが簡単であり、厚さに関してはスパッタリング法等を用いることのできる合金材料からなるものである。本発明の薄膜ひずみゲージは圧力に対する感度を従来のひずみゲージ材料よりも低減されたものとすることができ、前記の式（１）及び（２）より得られたｌAとｌBの比を満たす形状のものであれば、いずれの合金でもよく、例えばＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金が用いられる。Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金の場合その組成はＮｉ６５〜７５重量％、Ｃｒ１６〜２１重量％、Ａｌ ９〜１３重量％であり、Ｎｉ７０．５重量％、Ｃｒ１８．５重量％、Ａｌ １１．０重量％が好ましい。
本発明の材料合金はどのような材質のゲージベースにつけても、この材料を用いる限り物性値は損なわれない。
ゲージベースはポリイミドやフェノール系の樹脂材料でも合金の持つ特性を維持できる。また、この合金を測定したい場所にスパッタリングなどにより直接形成してもその特性は維持できる。スパッタリングでひずみゲージを測定したい部位に直接形成する場合、絶縁体の上であれば、合金をひずみゲージとして機能する形状にすることでひずみゲージとして使用できる。計測する部品が導電体の場合は、部品表面を絶縁処理（アルミナ、酸化ケイ素などの絶縁膜をつける或いは酸化皮膜（例：アルミニウムの陽極酸化））をして、この上にフォトリソグラフィ法等によりひずみゲージを形成する。
横感度率を低減するためのひずみゲージの形状設計方法として式（１）及び（２）の計算式を使用すれば、横感度率の低いひずみゲージの製作が可能となる。
この式（１）及び（２）を用いて得られるｌAとｌBの比を満たす形状のものであればいずれの材料合金も用いることができる。
図面について説明する。図１は直線型（単軸型）薄膜ひずみゲージ（センサ）のセンサ形状（ａ）と膜構成（ｂ）の模式図であり、図２はひずみゲージのひずみ測定回路（ホイートストンブリッジ回路）の模式図である。
図３はひずみゲージの圧力感度検定に用いた実験装置の系統模式図であり、図４は材料合金の圧力感度特性を示すグラフである。
図５はひずみゲージの温度感度検定に用いた実験装置の系統模式図であり、図６は材料合金の温度感度特性を示すグラフである。
図７はひずみ感度測定に用いた試験器の系統模式図であり、ＮＡＳ９４２規格の横感度係数試験器を小型化し、薄膜のひずみゲージを形成するスパッタリング装置のチャンバ内にこの試験器を入れることのできる寸法としたものである。
図８は、ｌAとｌBの長さの比より設計したひずみゲージの形状を示す模式図であり、（ａ）は最も単純な形状として設計した形状を示し、（ｂ）はフィラメント状に折り返した形状を示すものである。
図９はひずみゲージの設計モデル（カギ型モデル）の模式図であり、図１０はカギ型形状のひずみゲージモデルへのひずみεの作用状態を示す模式図であり、（ａ）はカギ型モデルのＹ方向（縦方向）にのみひずみεが作用した場合、（ｂ）はカギ型モデルのＸ方向（横方向）にのみひずみεが作用した場合を示す。
図１１は従来の一般的なひずみゲージ形状を示す図である。
【発明の実施形態】
ゲージの構成と特性のための試験
（１）特性試験用のゲージの形状と構造
薄膜化されたゲージ合金の圧力感度、温度感度及びひずみ感度の試験は、図１（ｂ）のように、金属基板上に絶縁膜を２〜２．５μｍ形成し、この表面にフォトリソグラフィ法により図１（ａ）のような長さ３ｍｍ、幅３０μｍ、膜厚０．１〜０．３μｍのひずみを感知する合金膜を形成し、次いで合金保護膜を１〜２μｍ形成し、センサ全体の膜厚の総計は３〜５μｍとして、図１（ａ）に示すリード膜を設け、この膜は溶接によって５０μｍの金線を取り付け、シールド線を介して図２のように３線結線方式のホイートストンブリッジ回路に接続した。
（２）試験材料
薄膜ひずみゲージのひずみ感知材料として用いたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金の材料組成は、表１（１）に示すように（１８．５Ｃｒ、１１．０Ａｌ、Ｎｉrest）〔ｗｔ％〕とした。また（１）の材料のベースとなった（２）Ｎｉ−Ｃｒ合金（８０Ｎｉ、２０Ｃｒ）、一般的なひずみゲージ材料に近い（３）Ｃｕ−Ｎｉ合金（４３．３Ｎｉ、０．６１Ｍｎ、Ｃｕrest）〔ｗｔ％〕、圧力感度が高い合金である（４）Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金（９．２Ｍｎ、３．２Ｎｉ、Ｃｕrest）〔ｗｔ％〕は、（１）Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金と共にその感度特性を測定したものである。ただしこれらの合金の組成比はスパッタリング装置に取り付けるターゲットの組成比である。
【表１】
0004482250.tif 000003
（３）圧力感度試験
図３はゲージの圧力感度試験に用いた実験装置の系統図で、高圧ポンプによってゲージを入れた圧力容器内に油を圧送し、０〜１００ＭＰaまで加圧した。検定時の油温は１０〜２０℃である。圧力感度は図４に示すように、（１）Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ＝±１．０×１０-6［ε／ＭＰa］、（２）Ｎｉ−Ｃｒ＝（１〜１．８）×１０-6［ε／ＭＰa］、（３）Ｃｕ−Ｎｉ＝−（３．５〜２．５）×１０-6［ε／ＭＰa］、（４）Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ＝（９〜１１）×１０-6［ε／ＭＰa］で、本発明で使用したＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金は他の合金と比較して圧力感度が小さい。図４中には市販のひずみゲージの圧力感度試験結果も比較として示した。図中（５）Ｃｕ−Ｎｉ系合金のひずみゲージは−２．５×１０-6［ε／ＭＰa］、Ｎｉ−Ｃｒ系合金では−７．２×１０-6［ε／ＭＰa］となり、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金はこれらより６０％以上小さい圧力感度である結果が得られた。図中、縦軸の抵抗の変化［ε］は［Ω／Ω］と表記することもできる。
（４）温度による出力
図５はセンサの温度検定の系統図であり、プログラム電気炉に試験片を入れ、試験温度範囲は５０〜１００［℃］とし、出力はストレインアンプを介してレコーダに記録した。図６に示すように、温度による各合金の出力特性は、（１）Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ＝（−３〜０）×１０-6［ε／℃］、（２）Ｎｉ−Ｃｒ＝５７×１０-6［ε／℃］、（３）Ｃｕ−Ｎｉ＝−（１７〜５）×１０-6［ε／℃］、（４）Ｃｕ−Ｍｎ−Ｎｉ＝（３．５〜７）×１０-6［ε／℃］が得られた。この結果より、温度感度は５０〜１００［℃］の範囲ではＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金は他の合金に比べて小さい温度感度を示している。なお、一般的なひずみゲージの温度感度はＣｕ−Ｎｉ合金の場合±２０×１０-6［ε／℃］（アドヴァンス）、Ｎｉ−Ｃｒ合金（カルマ）の場合２０×１０-6［ε／℃］との報告があり、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金はこれらの合金と比較しても、温度感度は非常に小さい。
ひずみゲージの形状の設計
合金材料をひずみゲージとして使用するためには、一軸応力に対してのみ感度を持ち、横感度係数が極力小さいことが望ましい。このようなひずみセンサの性能をひずみゲージ形状の設計で実現するために、まず各材料の物性値であるひずみ感度を調べる。本発明では図１（ａ）に示したゲージ形状において３ｍｍの軸方向を「縦」、３０μｍの幅方向を「横」と定義し、縦方向ひずみ感度［Ｋl］及び横方向ひずみ感度［Ｋw］は以下に示す実験により求めた。
（１）ひずみ感度の測定
図７はひずみ感度測定に用いた試験器で、ＮＡＳ９４２規格の横感度係数試験器（図中（  ）内寸法）を小型化し、薄膜ひずみゲージを形成するスパッタリング装置のチャンバ内にこの試験器を入れる。この試験器の薄板部上には図７中（１）（２）のように軸方向を直交させた薄膜ひずみゲージをスパッタリングで取り付け、更にひずみのモニタ用として、薄板部には市販の９０゜の交叉ゲージ（ゲージ長３ｍｍ）を接着剤により取り付け、ひずみ感度の試験は最大主ひずみを図中矢印の方向１０００με発生させ、最大横方向ひずみが５με以下となった時の（１）及び（２）の各方向の薄膜ひずみセンサの出力からひずみ感度を求めた。この結果は表２に示した。Ｎｉ−Ｃｒ−ＡｌはＫl＝１．４〜１．５、Ｋw＝−０．４２〜−０．３７、Ｎｉ−ＣｒはＫl＝２．１０〜２．１８、Ｋw＝−０．３５〜−０．３２、Ｃｕ−ＮｉはＫl＝１．９４〜１．９７、Ｋw＝−０．０５〜−０．０２である。Ｃｕ−Ｎｉ合金は他の材料に比べて一般的なひずみゲージの横感度係数（Ｋw／Ｋl）である０．５％に近い１．０〜２．６％の結果が得られた。Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｋlは大きいがＫwも大きいため横感度係数は大きく、又Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金はＫlが他の材料より小さく、Ｋwが大きいため横感度係数は最大で３０％となり、図１（ａ）のセンサ形状（直線型）ではひずみゲージとして使用できないことがわかった。
【表２】
0004482250.tif 000004
（２）ひずみゲージ形状の決定方法
圧力感度と温度感度が小さい特徴を持つＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金をひずみゲージ材料として使用するためには、横感度係数の低減が必要である。このため、以下の計算式を用いてゲージ形状を決定した。
Ｋsl＝（Ｋw・ｌA＋Ｋl・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （１）
Ｋsw＝（Ｋl・ｌA＋Ｋw・ｌB）／（ｌA＋ｌB）      （２）
（  Ｋsl：センサの縦方向ゲージ率
Ｋsw：センサの横方向ゲージ率
Ｋl ：材料合金の縦方向ひずみ感度
Ｋw ：材料合金の横方向ひずみ感度
ｌA ：抵抗膜の横方向長さ
ｌB ：抵抗膜の縦方向長さ          ）
（２）式に表２に示したＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金のひずみ感度Ｋl＝１．４〜１．５、Ｋw＝−０．４２〜−０．３７を代入し、横感度係数増大の原因となるＫswを０とすれば、
ｌB＝（３．３３〜４．０５）・ｌA
となり、これらを（１）式に代入することで、Ｋsl＝０．９７〜１．１３が得られる。すなわち、ひずみセンサの抵抗膜の縦方向（ｙ方向）の長さが、横方向の膜の長さ（ｘ方向）に対して３．３３〜４．０５倍に成るように抵抗膜の長さを設計すれば、縦方向ゲージ率Ｋsl＝０．９７〜１．１３、横方向ゲージ率Ｋsw＝０の薄膜ひずみゲージとすることができる。
なお、この形状設計に用いた計算式は以下のようにして得られた。図９において、薄膜ひずみゲージは同じ材料でそれぞれＸ−Ｘ方向に長手方向を持つ部分をひずみゲージＡとし、Ｙ−Ｙ方向に長手方向を持つ部分をひずみゲージＢとする。ひずみゲージ全体の形状としては、Ａ，Ｂを互いに９０°の方向に位置した「カギ型」形状となっている。この「カギ型」形状のひずみゲージを用いて計算式を導くと以下の通りとなる。
縦方向ひずみ感度：Ｋl［(Ω／Ω)／ε］
横方向ひずみ感度：Ｋw［(Ω／Ω)／ε］
ゲージＡの抵抗線の長さ：ｌA[ｍ]  （図１０(a)参照）
ゲージＡの抵抗値      ：ＲA[ｍ]
ゲージＢの抵抗線の長さ：ｌB[ｍ]
ゲージＢの抵抗値      ：ＲB[ｍ]
Ａ，Ｂが一体型となった時の抵抗値：Ｒ［Ω］
Ａ，Ｂを一つのセンサと考えた場合のＹ方向ゲージ率：Ｋsl
Ａ，Ｂを一つのセンサと考えた場合のＸ方向ゲージ率：Ｋsw
Ａ，Ｂの電気抵抗率：ρ［Ω・ｍｍ］
Ａ，Ｂの断面積：Ｓ［ｍｍ2］
α＝ｌ／Ｓとした場合、Ｒ＝ρ・（ｌ／Ｓ）［Ω］より
【式１】
0004482250.tif 000005
「カギ型」形状をもつひずみゲージのＹ方向のゲージ率をＫsl［(Ω／Ω)／ε］、Ｘ方向のゲージ率をＫsw［(Ω／Ω)／ε］とし、εをひずみゲージに掛かるひずみの大きさとする。図１０（ａ）のように、Ｙ方向にのみひずみεが作用した場合の「カギ型」ひずみゲージ全体の抵抗変化率を（ΔＲ／Ｒ）ｙ、図１０（ｂ）のように、Ｘ方向にのみひずみεが作用した場合の「カギ型」ひずみゲージ全体の抵抗変化率を（ΔＲ／Ｒ）ｘとすれば、一般的なひずみゲージの抵抗変化率を表す式
【式２】
0004482250.tif 000006
より、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）ｘ、（ΔＲ／Ｒ）ｙは以下の式で求められる。
【式３】
0004482250.tif 000007
ここで式（３）と（４）からαを消すことで、センサのＹ方向ゲージ率ＫslとＸ方向ゲージ率Ｋswは式（１）と式（２）が得られる。
【式４】
0004482250.tif 000008
（３）薄膜ひずみゲージの製作
前記（２）で得られたｌAとｌBの長さの比を最も単純な形状として設計したひずみゲージは図８（ａ）に示すものである。このひずみゲージはｌB＝３．６・ｌAとした形状で、縦方向の長さを０．９ｍｍ×２＝１．８ｍｍ、横方向の長さが０．５ｍｍで設計したものである。また、この形状をフィラメント状に折り返した形状が図８（ｂ）に示すものであり、この形状のものは局所的な応力を測定する場合に使用される。これらのひずみゲージの圧力感度及び温度感度は、図４、図６に示したニッケルクロムアルミ合金の特性内にあり、ゲージ率は表３に示すようにＫsl＝１．０１〜１．１５、Ｋsw＝−（０．０５〜０．０２）が得られ、横感度係数が１．７〜４．８％の薄膜ひずみゲージである。
【表３】
0004482250.tif 000009
【実施例】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこの実施例に限定されるものでないことは云うまでもない。
実施例１
ステンレスの基板上に厚さ２〜２．５μｍの酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を真空蒸着（スパッタリング）により形成し、その上に厚さ０．１〜０．３μのＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金（組成比Ｎｉ ７０．５ｗｔ％、Ｃｒ １８．５ｗｔ％、Ａｌ １１．０ｗｔ％）を真空蒸着により形成し、その後、保護として酸化ケイ素膜を１〜２μｍ形成した。
センサの形状は図１に示すように感知部分（sensitive part）は前記Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金の薄膜であり、長さ３ｍｍ、幅３０μｍであり、この感知部分の両側に感知部分と同一の合金からなるリード膜（厚さ０．１〜０．３μｍの１．５ｍｍ×１．５ｍｍの四方形）を形成し、この膜に溶接により直径５０μｍからなる金線（Ａｕ）を取り付けた。
感知部分の形状は本発明の（１）式及び（２）式から得られた
図８の（ａ）形状のもの〔縦の長さ：横の長さ＝３．６：１．０＝１．８（０．９×２）：０．５〕
図８の（ｂ）形状のもの〔縦の長さ：横の長さ＝３．６：１．０＝１．８（０．３×６）：０．５（０．１×５）〕及び
単軸型（長さ３ｍｍ、幅３０μｍ）のものについてセンサ特性の結果は表４の通りである。
（表４に（ａ）、（ｂ）及び単軸型の３つについて記載する）
【表４】
0004482250.tif 000010
【発明の効果】
本発明のひずみゲージは、横感度係数［Ｋsl／Ｋsw］の低減のため、センサの縦方向長さ［ｌA］、横方向［ｌB］、合金材料の縦方向ひずみ感度［Ｋl］及び横方向ひずみ感度［Ｋw］から、式（１）、（２）を用いて横感度係数を極めて小さくできるセンサ形状をｌA、ｌBの長さの比として求め、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金の場合は、この縦方向長さ［ｌA］：横方向長さ［ｌB］＝（３．３３〜４．０５）：１が得られ、この比を満たすセンサ形状とすることにより、計算値に近い縦方向ゲージ率［Ｋsl］＝１．０１〜１．１５、横ゲージ率［Ｋsw］＝−（０．０５〜０．０２）のひずみセンサであり、圧力感度と温度感度が従来の合金よりも小さく、ゲージ率Ｋsl＝１．０１〜１．０５、横感度係数１．７〜４．８％のセンサ特性を持ち、スパッタリングによって金属基板上に３〜５μｍの厚さで形成できる薄膜ひずみゲージである。
本発明のひずみゲージは温度上昇や温度変動の大きい内燃機関の主軸受、コンロッド軸受、ピストンピンボス部の応力分布の測定が可能である等、高い圧力や温度の作用する環境下で精度の高いひずみ計測が行なえ、又スパッタリング法で製作でき実用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】直線型薄膜ひずみゲージのセンサ形状（ａ）と膜構成（ｂ）の模式図である。
【図２】ひずみゲージのひずみ感度測定回路の模式図である。
【図３】ひずみゲージの圧力感度検定に用いた実験装置の系統模式図である。
【図４】材料合金の圧力感度特性を示すグラフである。
【図５】ひずみゲージの温度感度検定に用いた実験装置の系統模式図である。
【図６】材料合金の温度感度特性を示すグラフである。
【図７】ひずみ感度測定に用いた試験器の系統模式図である。
【図８】本発明のひずみゲージの形状を示す模式図である。
【図９】ひずみゲージの設計モデルの模式図である。
【図１０】ひずみゲージ形状であるカギ型モデルへのひずみεの作用状態を示す模式図である。
【図１１】従来の一般的なひずみゲージの形状を示す模式図である。
【図１】
0004482250.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004482250.tif 000020
【図１０】
0004482250.tif 000021
【図１１】
0004482250.tif 000022