CN112236657A - 应变传感器和拉伸特性测定方法 - Google Patents

Abstract

应变传感器在板状的基板的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件。传感器元件具有压电膜和层叠在该压电膜的两面的电极。在基板中，一个面形成为所层叠的传感器元件不伸出到外侧的大小，并且，在与一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠传感器元件的夹持部。

Description

应变传感器和拉伸特性测定方法

技术领域

本发明涉及测量在物体上产生的应变的技术。

背景技术

以往，存在使用形成为膜状的压电膜(piezo film)的应变传感器。应变传感器是用于测量在物体上产生的应变的传感器。例如，利用应变传感器测量在桥梁、大楼等各种结构物上产生的应变量，对该结构物的状态(有关损伤等的状态)进行监视(诊断)(例如，参照专利文献1)。

应变传感器是使用在压电膜的两面形成有电极的传感器元件的结构。压电膜在产生应变时产生与该应变对应的电荷。传感器元件在形成于压电膜的两面的电极之间产生与由该压电膜产生的电荷对应的电压。

另外，应变传感器不限于上述的桥梁或大楼等结构物，也用于测量在产业机械等的结构要素(例如，机械臂)中产生的应变量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-3371号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，应变传感器在输出灵敏度特性上存在偏差。换言之，应变传感器在输出灵敏度特性上存在个体差异。这里所说的输出灵敏度特性是指应变量与输出(测量信号)之间的关系。在应变传感器间，在输出灵敏度特性上产生偏差的原因之一在于作为压电膜的特性的压电常数d₃₁(延伸方向的压电常数d₃₁)的偏差。压电膜的延伸方向是指与压电膜的厚度方向垂直的方向。

专利文献1等所示的以往的应变传感器是在形成后的状态下难以沿压电膜的延伸方向作用力的形状。因此，基于对提取为样品的压电膜测定的延伸方向的压电常数d₃₁的测定结果，确定应变传感器的输出灵敏度特性。即，应变传感器的输出灵敏度特性使用以批次为单位而估计出的特性，而不是针对各个应变传感器进行实测的特性。因此，应变传感器在实际的输出灵敏度特性和被确定的输出灵敏度特性之间存在偏离，该偏离有时对使用应变传感器的结构物的状态诊断产生影响。

另外，关于针对应变传感器的极化方向的压电常数d₃₃的测定，通过利用重物等沿压电膜的厚度方向作用载荷，能够比较简单地进行测定。所谓极化方向是指压电膜的厚度方向。

本发明的目的在于提供能够简单地进行输出灵敏度特性的测定的技术。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的应变传感器如下构成。

应变传感器构成为在板状的基板的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件。另外，传感器元件具有压电膜和层叠在该压电膜的两面的电极。另外，关于基板，一个面形成为所层叠的传感器元件不伸出到外侧的大小，并且，在与一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠传感器元件的夹持部。

在该结构中，保持设置在基板的两端部的夹持部，一边改变沿应变传感器的长度方向作用的拉伸力的大小，一边测量该应变传感器的输出，由此能够测定应变传感器的输出灵敏度特性。即，能够高精度且比较简单地进行应变传感器的输出灵敏度特性的测定。因此，能够高精度地进行利用了该应变传感器的检测对象部件的应变量的测量。

另外，应变传感器也可以构成为具有与传感器元件的输出线电连接并且输出与该传感器元件的输出对应的信号的输出电路。在这种情况下，如上所述，通过一边改变沿应变传感器的长度方向作用的拉伸力的大小，一边测量该输出电路的输出，能够进行也包含输出电路的电特性在内的输出灵敏度特性的测定。

该输出电路可以安装于基板的一个面，也可以安装于基板以外的部件。另外，在将输出电路安装于基板的一个面的情况下，优选设置覆盖该输出电路的电路罩。特别是，优选在该电路罩的内部填充树脂。根据这样的结构，即使当在室外使用应变传感器的情况下，也能够抑制雨、紫外线等引起的输出电路的劣化。

发明效果

根据本发明，能够比较简单地测定应变传感器的输出灵敏度特性。

附图说明

图1的(A)、图1的(B)是应变传感器的概略图。

图2是示出传感器元件的结构的概略图。

图3是说明应变传感器的使用例的图。

图4是测定应变传感器的压电常数d₃₁的测定器的概略图。

图5是其他例的应变传感器的概略图。

图6是其他例的应变传感器的概略图。

图7是其他例的应变传感器的概略图。

图8的(A)、图8的(B)是其他例的应变传感器的概略图。

图9是示出输出电路的电路图。

图10是其他例的应变传感器的概略图。

图11是示出其他例的输出电路的电路图。

图12是示出其他例的输出电路的电路图。

图13是示出其他例的输出电路的电路图。

图14是示出其他例的输出电路的电路图。

图15是示出其他例的输出电路的电路图。

图16是示出其他例的输出电路的电路图。

图17是示出传感器节点的主要部分的结构的框图。

图18是示出在要诊断状态的桥梁处安装传感器的例子的概念图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式的应变传感器进行说明。

＜1.结构例＞

图1是该例的应变传感器的概略图。图1的(A)是俯视图，图1的(B)是沿图1的(A)所示的A-A线的部分的剖视图。如图1的(A)所示，该例的应变传感器1包含基板10、传感器元件20、传感器罩30、端子罩40、输出端子45和输出缆线50。

基板10是由绝缘材料形成的板状部件。基板10例如是聚碳酸酯制的树脂基板。基板10的厚度为1mm左右。在基板10中，层叠传感器元件20的层叠面为矩形形状。层叠面是与基板10的厚度方向(图1的(B)中的上下方向)垂直的一个面。另外，在该例中，将沿着基板10的层叠面的长边的方向(图1的(A)、图1的(B)中的左右方向)称为长边方向，将沿着短边的方向(图1的(A)中的上下方向)称为宽度方向。传感器元件20的厚度为几十μm，比基板10薄。

另外，基板10的平面形状不限于矩形形状，例如可以是将角的形状形成为圆弧状而得的形状(使角圆滑的形状)，也可以是具有角度不是90度的角的形状。

传感器元件20层叠在基板10的层叠面上。传感器元件20使用粘接剂或双面胶带等贴合在基板10的层叠面上。传感器元件20为不伸出到基板10的外侧的大小。换言之，基板10的层叠面的大小形成为层叠的传感器元件20不伸出到外侧的大小。即，传感器元件20的宽度方向上的长度小于基板10的宽度方向上的长度，并且传感器元件20的长度方向上的长度小于基板10的长度方向上的长度。

图2是示出传感器元件的结构的概略图。传感器元件20形成为膜状，具有压电效应。传感器元件20是保护膜23a、电极22a、压电膜21、电极22b和保护膜23b按该顺序层叠而成的膜状的元件。压电膜21例如是将具有压电效应的塑料PVDF(Polyvinylidenefluoride：聚偏氟乙烯)形成为膜状而得的膜。电极22a、22b以夹着压电膜21的方式层叠。电极22a、22b例如通过银油墨丝网印刷而形成。另外，保护膜23a、23b以夹着依次层叠的电极22a、压电膜21、电极22b的方式层叠。保护膜23a、23b是薄的丙烯酸的被膜，抑制电极22a、22b的表面的氧化。保护膜23a、23b具有覆盖电极22a、22b的表面的大小。

另外，在电极22a、22b处分别连接有输出线24a、24b。该输出线24a、24b的未与电极22a、22b连接的另一端与形成在端子罩40的内侧的输出端子45连接。

当在压电膜21上产生应变(变形)时，传感器元件20将与该应变对应的电压输出到输出线24a、24b。该传感器元件20已经被实用化，因此在此省略详细的说明。

传感器罩30以覆盖层叠在基板10上的传感器元件20的方式粘贴。该传感器罩30是防水气密用单面粘合带(所谓的全天候胶带)。传感器罩30抑制传感器元件20的变形、变色、劣化等。

另外，应变传感器1在基板10的长度方向上的传感器元件20的一个端部侧设置有端子罩40。端子罩40设置在引出传感器元件20的输出线24a、24b的一侧。端子罩40例如是以聚碳酸酯制的树脂为原材料的成型品。端子罩40的外形为长方体形状，是具有中空的空间的箱型形状。端子罩40的宽度方向的长度比基板10的宽度方向的长度短。端子罩40以开口面与基板10的层叠面对置的朝向安装，在端子罩40的内侧的空间内安装有与输出线24a、24b连接的输出端子45。另外，在该输出端子45上连接有输出缆线50。该输出缆线50通过形成于端子罩40的侧面的缆线的引出孔而被引出到外部。端子罩40使用粘接剂等安装在基板10上。另外，在安装于基板10上的端子罩40的内侧的空间中填充有树脂41。

如图1所示，应变传感器1将传感器元件20和端子罩40在基板10的长度方向上排列安装。另外，应变传感器1是在基板10的长度方向的两端部未设置传感器元件20和端子罩40的、具有夹持部10a、10b的形状。在夹持部10a、10b中，基板10露出。

＜2.动作例＞

如图3所示，该例的应变传感器1使用粘接剂粘贴于要检测应变的检测对象部件而使用。应变传感器1将基板10的未设置传感器元件20和端子罩40的面(在此称为安装面)粘贴于检测对象部件。安装面是与层叠面对置的面。检测对象部件是作为结构物的桥梁的钢材、作为结构物的大楼的壁面、机器人的臂等。

另外，基板10优选使杨氏模量Y大于传感器元件20杨氏模量Z，且小于粘贴有该应变传感器1的检测对象部件的杨氏模量X(Z＜Y＜X)。

如上所述，应变传感器1通过粘接剂等粘贴于要检测应变的检测对象部件。具体地说，在基板10的安装面或检测对象部件的表面涂敷粘接剂，将应变传感器1粘贴于检测对象部件。另外，应变传感器1通过基板10而具有某种程度的硬度。另外，也不需要为了安装应变传感器1而对检测对象部件实施加工。因此，应变传感器1即使对于现有的结构物，也能够简单地进行其安装作业。

另外，应变传感器1也可以用双面胶带粘贴于要检测应变的检测对象部件。

另外，由于应变传感器1通过传感器罩30覆盖传感器元件20，因此能够抑制传感器元件20受到的外部环境(紫外线、雨等)的影响。即，应变传感器1通过传感器罩30使传感器元件20具有耐候性，因此抑制了应变传感器1(传感器元件20)的劣化速度。

另外，在应变传感器1中，由于基板10位于所粘贴的检测对象部件与传感器元件20之间，因此也能够抑制从检测对象部件渗出的雨水等引起的传感器元件20的劣化。

另外，应变传感器1通过使基板10的杨氏模量Y大于传感器元件20的杨氏模量Z，且小于粘贴有该应变传感器1的检测对象部件的杨氏模量X(X＞Y＞Z)，能够高精度地对检测对象部件的应变进行检测。以下对此进行说明。

杨氏模量E与应变ε的关系是：

E＝F/ε···(1)。

F是应力。

在此，若基板10的杨氏模量Y与粘贴有该应变传感器1的检测对象部件的杨氏模量X的关系为X＜Y，则

F1＝Xε1，F2＝Yε2···(2)。

F1是作用于检测对象部件的应力，F2是作用于基板10的应力。ε1是检测对象部件的应变，ε2是基板10的应变。

即使作用在检测对象部件上的应力F1作用在基板10上(即，即使作用在基板10上的应力F2≈作用在检测对象部件上的应力F1)，由于基板10的杨氏模量Y大于检测对象部件的杨氏模量X，因此基板10的应变ε2成为

ε2＝ε1×(X/Y)···(3)。

在此，由于X＜Y，因此0＜(X/Y)＜1。因此，基板10的应变ε2小于检测对象部件的应变ε1。

由于传感器元件20的应变ε3成为与基板10的应变ε2对应的大小，因此小于检测对象部件的应变ε1。因此，在应变传感器1中，若基板10的杨氏模量Y与粘贴有该应变传感器1的检测对象部件的杨氏模量X的关系为X＜Y，则检测对象部件的应变ε1的检测精度降低。

因此，应变传感器1通过使基板10的杨氏模量Y与粘贴有该应变传感器1的检测对象部件的杨氏模量X的关系为X＞Y，而使检测对象部件的应变ε1≈基板10的应变ε2，因此检测对象部件的应变ε1的检测精度提高。

另外，在检测对象部件和基板10之间存在为了将应变传感器1粘贴于检测对象部件而使用的粘接剂、双面胶带，因此由于该粘接剂、双面胶带而产生应力的吸收。因此，作用于检测对象部件的应力F1与作用于基板10的应力F2不相等。

进而，应变传感器1通过使基板10的杨氏模量Y大于传感器元件20的杨氏模量Z，而与上述检测对象部件与基板10的关系同样地，基板10的应变ε2≈传感器元件20的应变ε3。即，检测对象部件的应变ε1≈传感器元件20的应变ε3。

因此，若将各杨氏模量的关系设为X＞Y＞Z，则能够提高检测对象部件的应变ε1的检测精度。

另外，上述的检测对象部件的杨氏模量X、基板10的杨氏模量Y、以及传感器元件20的杨氏模量Z的关系(Z＜Y＜X)在提高检测对象部件的应变ε1的检测精度的方面是优选的关系，并不意味着在本申请发明中不包含该关系不成立的情况。

此外，在应变传感器1中，基板10由绝缘材料形成，因此抑制了在传感器元件20中产生的电荷的泄漏和从外部向传感器元件20的电荷的流入。

接着，对于该例的应变传感器1，对与压电膜21的厚度方向垂直的方向(在此称为延伸方向)上的压电常数d₃₁的测定进行说明。在该例中，测定压电常数d₃₁作为应变传感器1的输出灵敏度特性。如图1所示，该例的应变传感器1在长度方向的两端部具有未设置传感器元件20和端子罩40而基板10露出的夹持部10a、10b。

图4是测定应变传感器的压电常数d₃₁的测定器的概略图。在图4中，用虚线表示设置于测定器100的应变传感器1。该测定器100具有上端保持部101、下端保持部102和滑动部件103。上端保持部101是夹持并保持位于应变传感器1的长度方向的一个端部的夹持部10a的结构。下端保持部102是夹持并保持位于应变传感器1的长度方向的另一个端部的夹持部10b的结构。上端保持部101保持应变传感器1的长度方向的一个端部的保持部与下端保持部102保持应变传感器1的长度方向的另一个端部的保持部对置。

滑动部件103通过未图示的滑动机构部安装成在相对于下端保持部102接近/离开的方向(图4中的上下方向)上滑动自如。另外，上端保持部101安装于滑动部件103。即，上端保持部101随着滑动部件103的滑动，在相对于下端保持部102接近/离开的方向上滑动。

另外，在此，上端保持部101保持夹持部10a，下端保持部102保持夹持部10b，但也可以是上端保持部101保持夹持部10b，下端保持部102保持夹持部10a。

如图4所示，将应变传感器1设置于测定器100，一边改变作用在应变传感器1的长度方向上的拉伸力的大小，一边测量该应变传感器1的输出，由此测定压电常数d₃₁。测定器100通过使滑动部件103向远离下端保持部102的方向滑动，能够增大沿应变传感器1的长度方向作用的拉伸力。因此，对于每个应变传感器1，都能够比较简单地进行该应变传感器1的压电常数d₃₁的测定。由此，在检测对象部件的应变量的计算中，根据对所使用的应变传感器1测定的压电常数d₃₁，能够确定该应变传感器1的输出灵敏度特性。因此，能够提高检测对象部件的应变量的测量精度。

另外，应变传感器1在测定压电常数d₃₁时，由于传感器元件20和端子罩40未被测定器100保持，因此不会破损。

另外，在上述说明中，测定器100是沿铅垂方向拉伸应变传感器1的结构，但拉伸应变传感器1的方向只要是应变传感器1的长度方向即可。例如，测定器100也可以是将设置好的应变传感器1在水平方向上拉伸的结构。

＜3.变形例＞

在以下说明的应变传感器的各变形例中，对与上述应变传感器1相同的结构标注相同的标号。另外，对于相同的结构，有时省略其说明。

图5是示出其他例(第1变形例)的应变传感器的俯视图(相当于图1的(A)的图)。该例的应变传感器1A与上述例的不同点在于在夹持部10a、10b标记了中心线11a、11b。中心线11a、11b是沿应变传感器1A的长度方向延伸的线，标记在应变传感器1A的宽度方向的大致中心。

在将应变传感器1A设置于图4所示的测定器100时，通过利用该中心线11a、11b作为基准线，能够将应变传感器1A设置成笔直竖立。

图6是示出另一其他例(第2变形例)的应变传感器的俯视图(相当于图1的(A)的图)。该例的应变传感器1B是使位于长度方向的两端部的夹持部10a、10b的宽度比其他部分(安装有传感器元件20以及端子罩40的部分)细的形状。

另外，夹持部10a和夹持部10b的宽度相同。

图7是示出另一其他例(第3变形例)的应变传感器的俯视图(相当于图1的(A)的图)。该例的应变传感器1C是使位于长度方向的两端部的夹持部10a、10b的宽度比其他部分(安装有传感器元件20以及端子罩40的部分)粗的形状。

另外，夹持部10a和夹持部10b的宽度相同。

图8是另一其他例(第4变形例)的应变传感器的概略图。图8的(A)是俯视图，图8的(B)是沿图8的(A)所示的A-A线的部分的剖视图。本例的应变传感器1D是将上述例的输出端子45置换为输出电路46的结构。

传感器元件20的输出线24a、24b的未连接于电极22a、22b的另一端与安装在端子罩40的内侧的输出电路46的输入端子连接。输出缆线50与输出电路46的输出端子连接。

图9是示出输出电路的电路图。图9所示的输出电路46是电荷放大器电路，该电荷放大器电路输出与在传感器元件20中根据传感器元件20的应变量产生的电荷对应的电压作为测量信号。输出电路46的输出是应变传感器1的测量信号。输出电路46在放大器Amp的负输入端子与输出端子之间连接有电容器Cf，该电容器Cf充入在传感器元件20中产生的电荷。另外，输出电路46将用于释放漏电流的电阻R与电容器Cf并联连接。该输出电路46输出与对电容器Cf充入的电荷Q对应的电压V。图9所示的out(+)和out(-)是输出电路46的输出端子，输出缆线50的一端与输出电路46的输出端子连接。

该输出电路46的输出电压V是：

输出电压V＝Q×电容器Cf的电容。

对电容器Cf充入由传感器元件20产生的电荷(根据该传感器元件20的应变量而产生的电荷)。即，输出电路46输出与传感器元件20的应变量对应的电压。

另外，如上所述，输出电路46安装在基板10上，被端子罩40覆盖。

该例的应变传感器1D也与上述例同样，使用粘接剂等粘贴于检测应变的检测对象部件而使用。

另外，由于应变传感器1D通过端子罩40覆盖输出电路46，并在该端子罩40的内侧的空间填充树脂41，因此能够抑制外部环境(紫外线、雨等)对输出电路46的影响。即，由于应变传感器1D通过端子罩40和树脂41使输出电路46具有耐候性，因此抑制了输出电路46的劣化速度。

另外，应变传感器1D通过基板10，还能够抑制从检测对象部件渗出的雨水等引起的传感器元件20以及输出电路46的劣化。

另外，该应变传感器1D也与上述例同样，通过将基板10的杨氏模量Y、传感器元件20的杨氏模量Z以及检测对象部件的杨氏模量X设为X＞Y＞Z，能够高精度地对检测对象部件的应变进行检测。

接下来，对本例的应变传感器1D的输出灵敏度特性的测定进行说明。该例中所说的输出灵敏度特性是指压电膜21的应变量与作为输出电路46的输出的测量信号之间的关系。该例的应变传感器1D也在长度方向的两端部具有未设置传感器元件20和端子罩40而基板10露出的夹持部10a、10b。

对于该例的应变传感器1D，也通过图4所示的测定器100进行输出灵敏度特性的测定。对该应变传感器1D测定的输出灵敏度特性受到压电膜21的特性、构成输出电路46的电路部件等的电特性、以及与传感器元件20和输出电路46的电连接等相关的连接特性等的影响。因此，基于该应变传感器1D对检测对象部件的应变量的测量(感测)可以使用对所使用的应变传感器1D进行实测得到的输出灵敏度特性来进行。即，不受应变传感器1的个体差(压电膜21的特性、构成输出电路46的电路部件等的电特性、以及与传感器元件20和输出电路46的电连接等相关的连接特性等)的影响，能够高精度地测量在桥梁、大楼等各种结构物中产生的应变量。由此，能够更适当地进行使用了应变传感器1D的结构物的状态诊断。

另外，在应变传感器1D中，也是在输出灵敏度特性的测定时，传感器元件20和端子罩40(包含输出电路46)没有被测定器100保持，因此也不会破损。

另外，在上述例中，输出电路46是安装在基板10上的结构，但也可以是图10所示的结构。图10所示的应变传感器1E没有将上述输出电路46安装在端子罩40的内部。该例的应变传感器1E是将输出电路46安装在与基板10分开形成的收纳壳体47的内部的结构。收纳壳体47例如是以聚碳酸酯制的树脂为原材料的成型品。在收纳壳体47的内部形成有收纳输出电路46的空间。

安装在基板10上的传感器元件20和安装在收纳壳体47的内部的输出电路46通过连接缆线51电连接。具体而言，连接缆线51将传感器元件20的输出线24a、24b与输出电路46的输入端子电连接。输出缆线52与上述例同样地，与输出电路46的输出端子电连接。

另外，在上述例中说明的输出端子45也可以安装在基板10上。输出端子45以位于端子罩40的内侧的方式安装在基板10上。

另外，在内部收纳有输出电路46的收纳壳体47可以在内部填充树脂，也可以不填充树脂。

另外，图10所示的应变传感器1E在上述输出灵敏度特性的测定中，除了测量输出缆线52的电压之外，还测量连接缆线51的电压，由此也能够测定压电膜21的延伸方向的压电常数d₃₁。

另外，在图10所示的例子中，将基板10的形状设为图1所示的形状，但也可以设为图5、图6或图7等所示的形状。

另外，输出电路46不限于图9所示的电路，也可以由其他电路构成。图11～图16分别是示出其他例的输出电路的图。对图11～图16所示的输出电路46a～46f进行简单说明。

图11所示的输出电路46a在电阻R1的两端施加有与传感器元件20(压电膜21)产生的应变对应的电压。该输出电路46a是公知的电压跟随器，输出施加在电阻R1的两端的电压。

另外，图12所示的输出电路46b在电阻R2的两端施加有与传感器元件20(压电膜21)产生的应变对应的电压。该输出电路46b是将施加在电阻R1的两端的电压放大((Ra+Rb)/Ra)倍后输出的放大电路。

另外，图13和图14所示的输出电路46c、46d是使用了FET的电路。图13所示的输出电路46c是漏极接地电路，输出施加在电阻R3的两端的电压。在电阻R3的两端施加有与传感器元件20(压电膜21)产生的应变对应的电压。另外，图14所示的输出电路46d是源极接地电路，将施加在电阻R4的两端的电压放大(Rd/Re)倍后输出。在电阻R4的两端施加有与传感器元件20(压电膜21)产生的应变对应的电压。

另外，图15所示的输出电路46e是在与传感器元件20(压电膜21)产生的应变的对应的电压超过设定电压时，输出高电平的触发电路。该设定电压可以通过改变可变电阻VR的电阻值来设定。

另外，图16所示的输出电路46f是在传感器元件20(压电膜21)产生的电压为施加在电阻Rf上的电压V以上的情况下，输出传感器元件20(压电膜21)产生的电压的电路。

另外，使上述输出电路46、46a～46f动作所需的电源电压可以是由设置在该输出电路中的电池等提供的结构，也可以是从外部设备(例如后述的传感器节点110)提供的结构。来自外部设备的电源电压对输出电路46、46a～46f的提供可以利用输出缆线50、52进行。

接着，对具有上述例中的任意一个的应变传感器1的传感器节点进行说明。图17是示出传感器节点的主要部分的结构的图。传感器节点110对要诊断状态的结构物测量在该诊断中使用的各种物理量，并输出到诊断装置(未图示)。如图17所示，传感器节点110具有控制部111、传感器控制电路112～115、计时器116、存储部117、无线通信部118、电源部119。

控制部111控制传感器节点110主体各部的动作。

传感器控制电路112与上述任意一例的应变传感器1连接。另外，传感器121～123与传感器控制电路113～115连接。传感器控制电路112～115具有对所连接的应变传感器1以及传感器121～123的检测信号(传感信号)进行处理来取得传感数据(测量的物理量)的处理电路。应变传感器1的检测信号是上述输出电路46(或46a～46f)的输出信号。传感器控制电路112～115具有与所连接的应变传感器1以及传感器121～123对应的处理电路。即，各传感器控制电路112～115的处理电路的电路结构不一定相同。

另外，传感器121～123可以是上述应变传感器1，也可以是对结构物的加速度、结构物的位移量、结构物的振动频率、结构物周边的温度、结构物周边的湿度、结构物的红外线量、结构物周边的风速等进行传感的其他种类的传感器。另外，在该例中，传感器节点110是连接有应变传感器1和传感器121～123的结构(连接有4个传感器的结构)，但所连接的传感器的数量(即传感器控制电路的数量)可以是5个以上，也可以是3个以下。另外，传感器节点110也可以在一部分传感器控制电路112～115上未连接应变传感器1和传感器121～123的状态下使用。

计时器116对当前的日期和时间进行计时。

存储部117暂时存储传感器节点110动作时使用的各种设定参数、对从连接的应变传感器1和传感器121～123输入的测量信号进行处理而取得的物理量(结构物的应变量、结构物的加速度、结构物的位移量、结构物的振动频率、结构物周边的温度、结构物周边的湿度、结构物的红外线量、结构物周边的风速等)。

无线通信部118控制与作为所测量的结构物的各种物理量的发送目的地的装置之间的无线通信。作为各种物理量的发送目的地的装置可以是使用从多个传感器节点110收集到的各种物理量来诊断结构物的状态的诊断装置(未图示)，也可以是对在传感器节点110与诊断装置之间收发的各种物理量进行中继的中继装置(未图示)。

电源部119包含电池119a。电池119a是传感器节点110的驱动电源。电源部119从电池119a向传感器节点110主体各部提供动作所需的电力。另外，在该例中，传感器节点110根据需要对传感器控制电路112～115进行电源提供。具体而言，电源部119根据来自控制部111的指示，使从电池119a对传感器控制电路112～115的驱动电源的提供接通/断开。

另外，所谓电源部119对传感器控制电路112～115断开驱动电源的提供的状态(驱动电源的提供停止状态)可以是完全不对传感器控制电路112～115进行电力的提供的状态，但不限于该状态。这里所说的驱动电源的提供停止状态是指电源部119不进行传感器控制电路112～115以及所连接的传感器121～123适当动作所需的电力的提供的状态。例如，为了缩短启动传感器控制电路112～115和所连接的传感器121～123所需的时间，而使电源部119提供传感器控制电路112～115和所连接的传感器121～123保持待机状态(休眠状态)所需的电力的状态也包含在这里所说的“驱动电源的提供停止状态”中。

另外，在该例中，传感器节点110采用电池119a是驱动电源的结构，但也可以采用商用电源是驱动电源的结构。

应变传感器1以及传感器121～123安装于作为测量对象的结构物。应变传感器1粘贴于作为测量对象的结构物的钢材等。作为测量对象的结构物是桥梁、隧道、建筑物、住宅、工厂设备、管线、电线杆、气体提供设备、上下水道设备、遗迹等。

图18是示出对要诊断状态的桥梁安装传感器的例子的概念图。图18所示的桥梁是汽车行驶的高架道路桥。高架道路桥分为上部结构和下部结构。上部结构包含底板、主梁、主构架、横构架等，下部结构包含桥台、桥墩等。汽车的行驶路形成在上部结构的底板上。在上部结构与下部结构之间设置有支承件，该支承件吸收伴随行驶路(路面)上的汽车的行驶等的上部结构的振动、上部结构的变形，从而抑制施加在下部结构上的载荷负荷。下部结构的桥墩、桥台设置在形成于地下的地基上。将比支承件靠上侧的部分称为上部结构，将比支承件靠下侧的部分称为下部结构。应变传感器1以及传感器121～123安装在能够适当地对作为测量对象的种类的物理量进行测量的位置。

在图18中，示出了将应变传感器1和传感器121～123安装于桥梁的上部结构的例子，但也可以安装于下部结构。

在该例中，传感器节点110在达到预先确定的测量定时时，通过应变传感器1和传感器121～123测量物理量。测量定时可以是预先确定的时刻、时间间隔，也可以是满足预先确定的条件(温度等)的定时等。

传感器节点110在存储部117中存储将应变传感器1以及传感器121～123所测量的物理量与测量时刻对应起来的测量数据。另外，传感器节点110在达到预先确定的发送定时时，将与从上次的发送定时到本次的发送定时之间测量到的物理量相关的测量数据(存储在存储部117中的测量到的物理量)发送给诊断装置。此时，传感器节点110发送识别本机的识别编号。

诊断装置对从各传感器节点110发送来的测量数据按传感器节点110进行分类并收集。即，诊断装置按照每个传感器节点110收集在该传感器节点110测量的各种物理量。诊断装置按照每个传感器节点110而使用收集到的各种物理量来诊断桥梁的状态。

本发明并不限定于上述实施方式本身，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内能够对结构要素进行变形而具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部结构要素中删除几个结构要素。进而，也可以将不同的实施方式中的结构要素适当组合。

另外，本发明的结构与上述实施方式的结构的对应关系可以如以下的附记那样记载。

<附记>

一种应变传感器(1)，其在板状的基板(10)的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件(20)，

所述传感器元件(20)具有压电膜(21)和层叠在该压电膜(21)的两面的电极(22a、22b)，

在所述基板(10)中，所述一个面形成为层叠的所述传感器元件(20)不伸出到外侧的大小，并且，在与所述一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠所述传感器元件(20)的夹持部(10a、10b)。

标号说明

1、1A～1E：应变传感器；10：基板；10a、10b：夹持部；11a：中心线；20：传感器元件；21：压电膜；22a、22b：电极；23a、23b：保护膜；24a：输出线；30：传感器罩；40：端子罩；41：树脂；45：输出端子；46、46a～46f：输出电路；47：收纳壳体；50、52：输出缆线；51：连接缆线；100：测定器；101：上端保持部；102：下端保持部；103：滑动部件。

Claims (11)

1.一种应变传感器，其在板状的基板的一个面层叠有形成为膜状的传感器元件，

所述传感器元件具有压电膜和层叠在该压电膜的两面的电极，

关于所述基板，所述一个面形成为所层叠的所述传感器元件不伸出到外侧的大小，并且，在与所述一个面平行的拉伸方向上的两端部具有未层叠所述传感器元件的夹持部。

2.根据权利要求1所述的应变传感器，其中，

所述基板的所述一个面为矩形形状，并且所述拉伸方向为所述一个面的长度方向。

3.根据权利要求1或2所述的应变传感器，其中，

所述基板的厚度大于所述传感器元件的厚度。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的应变传感器，其中，

所述基板由绝缘材料形成。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的应变传感器，其中，

在所述基板的所述一个面安装有与所述传感器元件的输出线连接的第1端子以及覆盖与所述输出线连接的所述第1端子的端子罩。

6.根据权利要求4所述的应变传感器，其中，

在所述端子罩的内部填充有树脂。

7.根据权利要求5或6所述的应变传感器，其中，

从所述拉伸方向的一侧起，按所述夹持部、所述传感器元件、所述端子罩以及所述夹持部的顺序排列。

8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的应变传感器，其中，

该应变传感器具有输出电路，该输出电路与所述传感器元件的所述输出线电连接，输出与所述传感器元件的输出对应的信号。

9.根据权利要求8所述的应变传感器，其中，

所述输出电路是将所述传感器元件的输出放大并输出的放大器电路。

10.根据权利要求8或9所述的应变传感器，其中，

所述输出电路设有所述第1端子，所述输出电路安装于所述基板的所述一个面。

11.一种拉伸特性测定方法，该拉伸特性测定方法针对权利要求1～10中的任意一项所述的应变传感器，测定与所述传感器元件的所述压电膜的厚度方向垂直的方向的特性，在该拉伸特性测定方法中，

保持形成于所述基板的两端部的所述夹持部，一边改变沿长度方向拉伸所述基板的拉伸力的大小，一边测量所述应变传感器的输出。

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