ひずみ ゲージ 原理。 アナログとデジタルの体重計を比較|メリット・デメリットは?

ひずみゲージ

ひずみ ゲージ 原理

金属材料の応力測定に際しては、応力を直接測定することが難しく、通常はひずみを測定して応力とひずみの関係式を用いて換算をします。 測定には各点測定法と全視野法があり、各点測定法は精度が高い一方、高ひずみ点を見逃すおそれがあり、全視野法は全面にわたって連続的に測定できる一方、精度の低いものが多いのが特徴です。 また、X線・レーザー・音波などを使い、各点測定を行いながら、測定点を移動させることで全視野において測定結果を得るハイブリッドな手法が存在しますが、計測スピードと計測点数 空間分解能 がトレードオフになります。 測定のゲージ長は適用対象物体により選ばれますが、精度と相反する性質があるため、最適のひずみ測定法を選択する必要があります。 <表1>には各測定法の長所・短所、得られる情報、適用面を示しました。 ここでは主に各点測定用の変位計に着目します。 変位計には大きく分けて2種、接触式と非接触式があり、接触式変位計には電気マイクロメーター(測定子〔触針〕の機械的変位を差動変圧器、静電容量変化、ひずみゲージの抵抗変化などを利用して電気量に変換するもの)や、ダイヤルゲージ(機械的に指針の角度変位量に変換するもの)があります。 また測定子変位を光学式スケールや磁気スケールまたはデジタルマイクロメータ(干渉測長光学系を用いて計数方式で計測するタイプのもの)も存在します。 一方、非接触式変位計には、空気マイクロメーター(圧縮空気流体素子を利用するもの)、静電容量型変位計(測定プローブ用電極と被測定物の間の電気容量変化を検出するもの)、渦電流型変位計(測定プローブの一次コイルによって被測定物の導電体に渦電流を発生させ、これにより誘起されるプローブ内二次コイルの電圧を検出するもの)があります。 さらに、光ファイバー変位計(投光用・受光用の光ファイバーを束ねた測定プローブを用い、ファイバー端と被測定面の距離によって変化する受光量を計測するもの)、光三角法レーザー変位計(被測定面にレーザービームを入射した際の乱反射光あるいは正反射光を結像レンズで受け、その結像スポット位置を検出するもの)や斜入射型光学式変位計、光触針式変位計(対物レンズの焦点誤差を検出するもの)、マイケルソン干渉計など、光波干渉法による変位計があります。 ひずみゲージ・ひずみセンサーによるひずみの測定 測定用の変位計とは異なり、実環境においては、より簡便な設置・計測やリアルタイムモニタリングに対するニーズがあります。 ここでは、そのようなケースで用いられるひずみケージ、ひずみセンサーに着目します。 代表的なひずみゲージである電気抵抗ひずみゲージ(electric resistance strain gauge)は、<図1>に示すように抵抗体をフォトエッチングなどでグリッド状に加工し電気的絶縁体であるゲージベースの上に設置した構造となっています。 物体の表面にひずみゲージを接着し物体が変形したとき、その変形に追随して変化するひずみゲージの電気抵抗変化をホイートストンブリッジを組み込んだ測定器により増幅して読み取り、ひずみを測定します。 <図1>電気抵抗ひずみゲージの形状 抵抗体の種類から分類すると、温度による抵抗の変化が小さい銅・ニッケル系合金(アドバンスなど)やニッケル・クロム系合金(カルマなど)の箔ゲージ、線ゲージ、シリコンなどの半導体ゲージに大別できます。 またゲージ長Lは通常0. 0付近の値になります。 一方、半導体ゲージでは、半導体のピエゾ抵抗効果によって、ゲージ率が100以上にもなります。 ゲージ率が大きいために小型のゲージも利用できますが温度変動が大きい場合やひずみが大きい場合には適さないでしょう。 被測定物がLSI等の半導体チップの場合にはその表面に半導体ひずみゲージを直接作り込むこともできます。 <図1>に示したような表面接着型のほかに埋込み用などのゲージや、<図2>に示すようなロゼットゲージと呼ばれる多軸用もあります。 水中での使用や湿気の多いところや長時間の使用にはワックスなどのコーティング剤をゲージ表面に塗布すればよいとされます。 また、代表的なひずみセンサーで知られる光ファイバーひずみセンサー(fiber optic strain sensor)では、光ファイバーの各種光学的特性が利用されています。 光ファイバーの一部(ゲージ部)を被測定物に貼り付ける、または埋め込んだ場合、被測定物の変形に追随してゲージ部の長さや屈折率が変化し伝送光の位相がシフトします。 この位相シフトを光波干渉法によって検出すればゲージ部のひずみが計測可能です。 あらかじめ屈曲させたゲージ部の曲率変化に伴う光伝送損失の変化を検出すればゲージ部のひずみ変化を認識できます(光ファイバー式ひずみゲージ。 現在最も一般的なセンサーがFBG(ファイバブラッググレーティング:Fiber Bragg Grating)センサーです。 このゲージ部コア内に長さ方向の周期的な屈折率変化(ファイバブラッググレーティング)を有するひずみセンサーでは、ゲージ部で、イギリスの物理学者 W. ブラッグと W. この波長変化を光スペクトルアナライザーによって検出すればゲージ部のひずみが明らかになります(ファイバーグレーティングひずみセンサー)。 このほか光ファイバーに生じるブリルアン(Brillouin)後方散乱光のひずみによるスペクトルシフトに着目した方法も存在します。

次の

圧力センサー~センサーの種類と概要

ひずみ ゲージ 原理

現代諸球の人間活動が必要な制御構造測定によるパラメータの現状を、指定された要素になります。 に不可欠なヘルパーこの場合には歪ゲージセンサーです。 先端技術はますます電子負荷細胞は、最大ひずみのモデルです。 ひずみゲージ要素の測定重量、力、圧力、しないでください。 広く使用負荷を細胞スケール、産業機械、エンジンに使われていますが、建築分野をはじめとして多くの地域です。 Facebook まざまな産業分野における適用の巨大な様々な歪ゲージ式トランスデューサです。 以下の種類のデバイス:• ツールの測定に力—センサスキャンのパラメータの変化の努力と、負荷;• 測定機器、見通し、加速—加速度ピックアップ;• 測定工具の移動の試験材料• ひずみゲージ圧機器—特徴の制御パラメーターの圧力の異なる要素が異なる環境• 歪ゲージ式トルクコンバーターです。 デバイスのセンサ ひずみゲージを測定ツールされます:• 弾性要素;• Lode細胞;• 住宅;• 封止コネクタが付いています。 下の弾性要素とは、身体を受けた荷重ます。 主に特殊鋼、な熱処理を行います。 この影響を与え得る安定した読みます。 成形加工のような形でロッドリングやコンソールです。 コアのデザインは人気が広がります。 Lode細胞—鶏線や金属箔抵抗のノードに添付されているロッドです。 この歪ゲージ変化への耐性変形ロッド、変形、歪み、比例計数を負荷します。 体の測定装置に内部構造から各種機械的損傷からの負の影響環境に配慮しています。 住宅を遵守し、国際標準として様々な形態があります。 密閉したコネクタが必要とのコミュニケーションの追加のセンサ装置(スケール、アンプなど) ケーブルがついていた。 さまざまな回路に接続します。 特徴のロードセルを交換用ケーブルです。 センサの測定に力 ひずみゲージの力センサは別の通称—動力計です。 これら測定器の計量装置です。 その必要性がほとんど過大評価されてい操作を全自動化生産システムの生産です。 見応用農業、医学、冶金、自動車産業などです。 ここでは測定方法についても多くの操作、およびこれには、いくつかの種類がありますひずみゲージ:• 触覚—に分かれてコンバータ、努力は、滑りをよくし、タッチ;• 抵抗—使用するlode細胞としてリニアな信号を出力;• Piezoresonance— を特徴とする直接および逆効果を提供するセンサー-振;• 圧電—耐周囲の温度、高強度、直圧電効果;• 磁—動現象の効果が十分では、変化、形状、寸法、磁;• 容量測定手段と、パラメトリックタイプのコンデンサです。

次の

ひずみゲージ入門

ひずみ ゲージ 原理

金属箔ひずみゲージの概形、中央の青い部分が金属箔 等方性導体を用いたひずみゲージのことを、下記の半導体ひずみゲージなどと区別して金属ひずみゲージと呼ぶ。 線型ひずみゲージと箔(はく)型ひずみゲージの2種類がある。 現在は箔型が主流である。 基本原理 [ ] 金属ひずみゲージは薄い絶縁体上にジグザグ形状にレイアウトされた金属の抵抗体(金属箔)が取り付けられた構造をしており、抵抗体の変形に伴うの変化を測定し、これを被測定物のひずみ量に換算する。 抵抗の変化は微小であるため、その検出にはが使用される。 通常、ストレンアンプ(ストレインアンプ)と呼ばれるブリッジ回路と電圧増幅器を備えた機器と組み合わせて測定する。 原理としては、被測定物に接着剤などで確実に取り付けることで、被測定物を変形させるとひずみゲージも同率で変形する。 ひずみゲージを伸ばす場合、ジグザグに配された細い金属抵抗体が伸びて長さが増えるとともにが減り、これに伴い電気抵抗が増える。 逆にひずみゲージを縮ませた場合は電気抵抗が減る。 ゲージ率 [ ] 金属材料にひずみが発生すると、ひずみの発生に伴ってが変化する。 係数 K はゲージ率と呼ばれ、ひずみゲージの感度を表す。 ひずみゲージで使用されている銅・ニッケル系合金やニッケル・クロム合金ではほぼ2となる。 この式の括弧の部分がゲージ率 K である。 信号の増幅 [ ] かつては交流増幅器が用いられたが優れたオペアンプが普及したことにより主流になった。 測定を始める前にを行う。 変位量が大きいと測定レンジから外れてしまう機種もある。 半導体ひずみゲージ [ ] 半導体ひずみゲージとは、半導体のが応力により変化するを利用したひずみゲージのことである。 ゲージ率が金属ひずみゲージよりも高く、微小ひずみの検出や動的な衝撃測定に優れている。 応用用途 [ ] 構造が単純で値段が安く、その割に高精度であるため、応用範囲は広い。 で縦方向に弾性変形する柱に接着してひずみから荷重に換算することにより荷重計として用いたり、柱状回転物に接着し回転軸にかかるトルクを測定したりすることができる。 その他、以下のような測定に用いられる。 荷重測定(ロードセル)• 変位測定• 振動測定• トルク測定()• 歴史 [ ] 金属ひずみゲージの原理となる機械的応力により導体の抵抗が変化する現象については、1843年に出版されたの著作の中で触れられている。 この効果について、によりさらに研究が進められた。 その後1930年代に、アメリカののエドワード・シモンズとの ()により、それぞれ独立に、上記の効果を利用したひずみゲージが発明された。 先に1936年にシモンズが発明し、1938年にルーゲにより再び発明された。 ルーゲの方は、発明のみに留まらず、1939年にはひずみゲージを開発・生産する会社を設立し、ひずみゲージの初の商用化を行った。 そのひずみゲージの商号は"SR-4ゲージ"とされ、シモンズとルーゲのそれぞれのから名付けられている。 その頃のひずみゲージに対する需要は主に航空業界からのものが多く、1941年には50,000枚のひずみゲージを2ヶ月間で売り上げたとされている。 ルーゲが発明し、開発・販売を行っていたのは線型のひずみゲージだったが、その後の ()が発明したの技術により、1952年頃からこれを応用した箔型のひずみゲージが開発され始めた。 日本では、1940年代から1950年代にかけて、のの中村和雄と、の船舶試験所の石山一郎・小林韓治らにより、ほぼ同時期に開発・実用化がなされた。 中村によると、戦後の混乱で文献・材料の入手に苦労しながらも、1948年にはベークライトシートを使用したひずみゲージを、1949年には和紙を使用したひずみゲージを完成させたという。 日本の製造メーカー [ ]• エー・アンド・デイ 脚注 [ ] []• Feder 2000年4月8日. New York Times. 2013年11月4日閲覧。 MIT Museum. 2013年11月4日閲覧。 日本機械学会, ed 2007-01-20. 機械工学辞典 第2版 ed. 1085. 日本機械学会, ed 2007-01-20. 機械工学辞典 第2版 ed. 1057. 中栄周三「」『Railway Research Review』第66巻第1号、鉄道総合技術研究所、2009年1月、 36-37頁、 2013年11月4日閲覧。 2013年11月2日閲覧。 Hoffmann, Karl 1989 pdf. HBM Hottinger Baldwin Messtechnik. 2013年11月3日閲覧。 [ ]• Hoffmann, Karl 2001 pdf. HBM Hottinger Baldwin Messtechnik. 2015年6月11日閲覧。 ウィキメディア・コモンズには、 に関連するカテゴリがあります。

次の