米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）集成微系统研究中心[研究中心主任广岛浩]社会实现传感器系统研究小组的研究小组组长小林武和该中心可穿戴物联网研究小组的山下隆宏研究员与大日本印刷株式会社[总裁北岛义俊]（以下简称“DNP”）合作，开发了一种用于监测桥梁应变分布的传感器片。
近年来，为了了解桥梁的劣化状态，人们考虑使用传感器监测应变分布的方法，但光纤类型的安装成本昂贵，并且箔应变计存在能耗高、柔性基材和粘合剂户外耐久性差、施工方法复杂等问题。
这次，我们开发了一种利用MEMS技术将超薄硅传感器和电路芯片集成在柔性基板上的技术。压电MEMS利用技术制造的超薄PZT/Si应变传感器（长5毫米，宽1毫米，厚3微米）放置在柔性基板上，并与保护膜和粘合膜集成柔性表面图案传感器被创建。此外，通过在高速公路桥梁上安装多个柔性表面图案传感器，可以监测车辆经过时桥梁的动态应变分布。
该结果的详细信息将于 2017 年 4 月 12 日在 KOKUYO Hall（东京港区）举行的 FLEX Japan 2017 MEMS 和传感器会议上报告。
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| (a) 所开发的传感器的整体图和放大图，(b)(c) 使用该传感器测量钢桥焊接部分附近的应变分布 |
桥梁检查是由专业人员直接目视检查，如果发现裂缝涡流检测等进行详细检查后，进行修复和加固，观察进展情况。但近年来，随着老化桥梁数量的增加，专业工人短缺，导致检查和跟踪观察不足的问题。因此，近年来，为了高效的基础设施维护和管理，越来越需要能够持续监测基础设施恶化和损坏并根据监测数据进行健康评估和检查的技术。
在此背景下，传感器已被用于维护和管理桥梁等道路基础设施结构。结构健康监测的介绍正在进步。其中最基本的方法是使用应变传感器监测应变分布。然而，光纤应变传感器安装成本较高，而有线应变传感器由于许多传感器粘贴在一起而存在安装和接线问题。
AIST 集成微系统研究中心无线 MEMS 传感器监测鸡的健康和电力消耗的系统开始，我们开发了适用于各种情况的监测系统，包括山体滑坡、基础设施、空调设备、养殖动物和生命体征。
这次，我们与经营太阳能电池板背板和混凝土紧急修复片等功能性薄膜业务的 DNP 合作，开发了一种在户外环境下耐用且易于安装的传感器片，可监测桥梁上的应变分布。
国立研究开发法人技术研究会NMEMS技术研究机构受新能源产业技术综合开发机构的“解决基础设施的维护、管理、更新等社会问题的系统开发项目（1）基础设施状态监测用传感器系统的开发”（2014-2014年度）的委托，参与该项目的产业技术研究所和DNP作为副主题“利用柔性表面图案的桥梁传感系统的开发”进行了此项研究开发。传感器。''
这次是新的超薄硅柔性板安装技术、保护膜和粘合膜集成在一起的技术，并开发了一种可以轻松现场粘贴的柔性表面图案传感器。当车辆通过安装有该传感器的桥梁时，柔性表面图案传感器与桥梁集成并受到应变，超薄 PZT/Si 应变传感器输出与应变成比例的电压，从而可以高灵敏度测量动态应变分布。如果桥梁存在裂缝等缺陷，可以利用车辆经过时应变分布出现异常的情况来监测桥梁的劣化状态。
图1（a）显示了新开发的柔性表面图案传感器的制造过程。柔性电路板和保护膜预先粘合。我们利用压电 MEMS 技术制造了超薄 PZT/Si 应变传感器（长 5 mm、宽 1 mm、厚 3 µm），并创建了一种特殊的应变传感器。科莱特贴片机反复转移到柔性电路板上后的银浆丝网印刷同时将它们全部连接起来。将粘合膜层压到其上以创建柔性表面图案传感器。由于传感器部分和粘合部分是一体的，底漆的桥梁结构表面即可轻松安装。
连接到桥结构的柔性表面图案传感器（图 1(b)）、放大器/通信模块和接收器
传感器网络系统（图 1(c)）将被配置为持续监控桥梁的恶化状态。另外，这次
压电薄膜使用PZT薄膜，但也可以以相同的方式使用由不含有害物质的AlN、ScAlN等制成的压电薄膜。
图1（a）柔性表面图案传感器的制造过程，（b）附着在裂纹不锈钢板样本上的柔性表面图案传感器，（c）包括放大器、通信模块和接收器的系统整体图像
如图1（c）所示，当不锈钢板样品因自由振动或升降而弯曲时，超薄PZT/Si传感器的输出电压根据是否存在裂纹而变化约3至5倍（图2（a））。因此，通过绘制每个传感器的输出电压并将其显示为应变的表面图案，可以确定附着点是否出现裂纹等异常情况（图2（b））。
这次，我们与阪神高速公路株式会社合作，在一座实际的高速公路桥梁上安装了多个柔性表面图案传感器（图2（c）），将它们连接到放大器和通信模块上，并进行了测量。因此，我们能够以应变分布的形式监测过往车辆造成的桥梁变形（图 2(d)）。如果能够像本次示范实验那样，时刻连续监测桥梁的动态应变分布，就可以了解桥梁的劣化状态，从而可以评估桥梁的健康状况并进行有效的检查。
图 2 当附有柔性表面图案传感器的测试样本变形时，(a) 裂缝（红色）和光滑表面（黑色）上传感器的输出电压波形，(b) 输出电压峰值映射（颜色代表以数字表示的应变的相对大小），(c) 使用粘合膜的简单构造； (d) 使用连接到高速公路桥梁的柔性表面图案传感器测量钢桥焊接部分附近的应变分布
未来，我们将在高速公路桥梁上安装柔性表面图案传感器，以测量应变分布并评估户外耐久性，并进行示范测试以监测桥梁修复和加固的进度。此外，新开发的超薄硅柔性基板安装技术将应用于放大器和微控制器等电路芯片，推动在柔性基板上集成信号处理和通信模块的混合电子技术的发展。此外，我们也在考虑通过使用大尺寸板来降低成本。