技術情報

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PIEZO RESISTANCE SENSOR ピエゾ抵抗式センサとは

半導体ひずみゲージの特徴

金属箔ひずみゲージのゲージ率よりも約70倍以上の感度を有す超極小の半導体ひずみゲージを採用したセンサです。半導体ひずみゲージとは応力により半導体の電気抵抗率が変化するピエゾ抵抗効果を利用したひずみゲージのことです。極小ひずみを高精度・高出力で測定することができます。

半導体ひずみゲージの使い方

半導体ひずみゲージの抵抗変化は非常に小さいため、図のようなホイートストンブリッジ回路を組む必要があります。

力が加えられたとき、引張り又は圧縮方向にひずみ(R1、R4)が発生する起歪体に接着剤で貼り付けます。
ひずみが発生するとゲージの電気抵抗値が変化します。この平衡状態が崩れ+OUT と-OUT 間に電位差が生じ、その電位差から荷重を計測することができます。

過去の製作事例

表面ひずみ計測用センサ (型式PST-02)

M4ネジ1本を規定トルクで締め付けて使用できます。
0.1µひずみからの超極小ひずみの変化を見ることができます。
主に構造物などに取り付け、常時発生する微振動などのモニタリングに使用します。

電線テンションセンサ (型式 WTS-01)

半導体ゲージを8φのベアリングの軸に貼り付けます。ベアリングに流れる電線のテンションを監視し切れ目や異物などを高い出力で見ることができます。このように既存の部品設計をほとんど変えることなくセンシングが可能になります。

模型実験用 超高感度圧力計 (型式PRP10)

直径10mm、高さ3mmの小型圧力計です。防水防塵構造になっており、規定条件下における水中での使用も可能です。超高感度でありながらゼロ点の温度特性は±0.05%RO/℃以下を実現しています。サイズ変更や間隙水圧計などへの仕様変更などカスタマイズも柔軟に承っております。

最後に

半導体(ゲルマニウム、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、シリコンカーバイド、単結晶シリコンなど)のピエゾ抵抗効果は、幾何効果よりも数桁大きくなることがあります。これにより非常に高感度の半導体ひずみゲージを作ることができます。
弱点として温度による特性変化が大きく、ゲージがとても小さいため製造時のハンドリングがとても難しいです。
弊社ではこの弱点をクリアし零点の温度変化0.05% RO/℃以下の小型センサを開発することも可能です。
お客様の測定対象物に合わせた起歪体部品の設計、半導体ひずみゲージの貼り付けを行い、センサ化した状態でお客様にお納めいたします。
半導体ひずみゲージを使用したセンサの設計開発はトルーソルテックまでご用命ください。

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