[发明专利]用于以电方式测量力的装置

权利要求书

1.用于以电方式测量力(F)的装置，所述装置包括：

测力单元，所述测力单元具有：

第一金属电极(1)和沿待测量的力(F)的方向与所述第一金属电极(1)对置的第二金属电极(3)，所述第一金属电极(1)和所述第二金属电极(3)分别由硬质合金、钢或在陶瓷体、玻璃体或塑料体上的低欧姆金属层构成，并且具有接触面，通过所述接触面能导入所述待测量的力(F)，并且所述第一金属电极(1)和所述第二金属电极(3)具有在几毫欧姆至小于等于十欧姆的范围内的电阻和小于等于400纳米的平均粗糙度(R_a)，用以构造出不依赖于力的传导能力，

绝缘薄层(2)，所述绝缘薄层形状锁合地布置在所述金属电极(1、3)之间，并且由从如下组中选出的材料构成：

氧化锌，

随机还原的氧化铝Al₂O_x，其中x＝2.4至x＝2.8，

碳化硅，

DLC层[类金刚石碳]，

参考金属电极(4)，所述参考金属电极与所述第一金属电极(1)力去耦地布置在所述绝缘薄层(2)的区段上，并且通过紧固元件(5)以恒定的保持力相对于所述第二金属电极(3)压紧；测量电路，所述测量电路构建为半桥或全桥，其中，

由电源(6)供电的电流通路在串联电路中经由所述第一金属电极(1)、所述绝缘薄层(2)延伸至所述第二金属电极(3)，再继续经由所述绝缘薄层(2)延伸至所述参考金属电极(4)，

在所述第一金属电极(1)和所述第二金属电极(3)之间截取在所述绝缘薄层(2)上下降的依赖于力的电压(8)，

在所述第二金属电极(3)和所述参考金属电极(4)之间截取参考电压(9)，

所述测量电路由所述依赖于力的电压(8)和所述参考电压(9)

形成电压比，所述电压比表示导入的力的值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘薄层(2)构造为多分层绝缘薄层(2)。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一和第二金属电极(1、3)的接触面构造出在整个接触面上的小于4微米的范围内的形状锁合。

4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一金属电极(1)、所述第二金属电极(3)和所述参考金属电极(4)的电极基体与所述绝缘薄层(2)相比至少具有相同或更大的强度。

5.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述测量电路与所述测力单元之间存在小于等于200毫米的空间间距。

6.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一金属电极(1)和所述参考金属电极(4)的接触面的平均粗糙度(R_a)与所述第二金属电极(3)的具有小于或等于200纳米的平均粗糙度(R_a)的接触面的平均粗糙度相比以比例30:1至2:1地更粗糙。

7.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，多个参考金属电极(4)设置在所述测力单元上。

8.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括构造相同的第二测力单元，所述第二测力单元能沿干扰性的力分量的方向定位。

9.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述测力单元具有多个绝缘薄层(2.1、2.2)，所述多个绝缘薄层以电方式配属于多个测量电路，其空间布置或几何布置被设计成使得待测量的力能作为矢量参量在数值和方向上同时得到检测。

10.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一金属电极(1)和所述第二金属电极(3)和所述参考金属电极(4)作为能自由选择的常规几何形状的能插装在一起的主体被制造为正模和负模。