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MEMS技術は、ストレインゲージを用いたセンサー技術の一つで、様々な分野での応用が期待されています。本記事では、その基本的な用語や使い方について初心者向けに詳しく解説します。

MEMS技術とは

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術は、微小な機械構造と電子回路を組み合わせたシステムであり、センサーやアクチュエーターとして広く利用されています。MEMSデバイスは、通常、数ミクロンから数ミリメートルのサイズで、非常に高い精度と感度を持っています。これにより、医療、航空宇宙、自動車、消費者電子機器など、さまざまな分野での応用が進んでいます。

ストレインゲージの基本概念
ストレインゲージの構造と動作原理
ストレインゲージの種類
ストレインゲージの取り扱いと注意点
ストレインゲージの応用例
まとめ

ストレインゲージの基本概念

ストレインゲージは、物体の変形を測定するためのセンサーです。物体にかかる力や圧力によって生じる微小な変形を電気信号に変換することで、変形の量を測定します。ストレインゲージは、MEMS技術の一部として利用されることが多く、特に力や圧力の測定において高い精度を発揮します。

ストレインゲージの構造と動作原理

ストレインゲージは、通常、薄い金属箔や半導体材料で作られたセンサー素子で構成されています。これらの材料は、物体が変形するときにその抵抗値が変化する特性を持っています。この抵抗値の変化を測定することで、物体の変形量を知ることができます。ストレインゲージは、一般的にブリッジ回路と呼ばれる回路に接続され、微小な抵抗変化を増幅して読み取ります。

ストレインゲージの種類

ストレインゲージには、主に以下の2つの種類があります。

1. **金属ストレインゲージ**: 金属箔を用いたもので、一般的に使用されるタイプです。高い感度と安定性を持ち、広範な温度範囲で使用可能です。

2. **半導体ストレインゲージ**: 半導体材料を使用しており、金属ストレインゲージよりも高い感度を持ちますが、温度変化に敏感です。主に高精度な測定が求められる場面で使用されます。

ストレインゲージの取り扱いと注意点

ストレインゲージを使用する際には、以下の点に注意する必要があります。

– **取り付け位置**: ストレインゲージは、測定対象物の変形が最も大きい部分に取り付ける必要があります。
– **接着剤の選定**: ストレインゲージを取り付ける際には、適切な接着剤を選ぶことで、正確な測定が可能になります。
– **温度管理**: 温度変化が測定結果に影響を与えるため、温度管理が重要です。

ストレインゲージの応用例

ストレインゲージは、さまざまな分野で応用されています。以下にいくつかの具体例を挙げます。

– **構造健康モニタリング**: 橋梁や建物の構造の健全性を監視するために使用され、ひび割れや変形の早期発見に役立ちます。
– **医療機器**: 血圧計や体重計などの医療機器に組み込まれ、患者の健康状態をモニタリングします。
– **自動車産業**: 車両のサスペンションやブレーキシステムにおいて、力の測定に利用されます。