JP2000009552A - ひずみ及び温度の測定方法と物理量及び温度の測定方法 - Google Patents
ひずみ及び温度の測定方法と物理量及び温度の測定方法Info
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- JP2000009552A JP2000009552A JP10172684A JP17268498A JP2000009552A JP 2000009552 A JP2000009552 A JP 2000009552A JP 10172684 A JP10172684 A JP 10172684A JP 17268498 A JP17268498 A JP 17268498A JP 2000009552 A JP2000009552 A JP 2000009552A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】測定対象物のひずみや物理量を温度とともに精
度良く求めることができる測定方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】図示しない測定対象物に１枚のひずみゲー
ジ１を貼着する。ひずみゲージ１を３本のリード線２ａ
〜２ｃにより測定ユニット３に接続し、１ゲージ３線法
に従ったブリッジ回路７を形成する。３本のリード線２
ａ〜２ｃのうち２ａ、２ｃを相互に異種材とすることで
ひずみゲージ１の近傍に熱電対の接点を形成する。電源
電圧印加時のブリッジ回路７の出力電圧と、電源電圧無
印加時のブリッジ回路の出力電圧（熱電対の出力電圧に
相当）とから測定対象物のひずみ及び温度を測定する。
度良く求めることができる測定方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】図示しない測定対象物に１枚のひずみゲー
ジ１を貼着する。ひずみゲージ１を３本のリード線２ａ
〜２ｃにより測定ユニット３に接続し、１ゲージ３線法
に従ったブリッジ回路７を形成する。３本のリード線２
ａ〜２ｃのうち２ａ、２ｃを相互に異種材とすることで
ひずみゲージ１の近傍に熱電対の接点を形成する。電源
電圧印加時のブリッジ回路７の出力電圧と、電源電圧無
印加時のブリッジ回路の出力電圧（熱電対の出力電圧に
相当）とから測定対象物のひずみ及び温度を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機械、建築、土木な
どの分野で各種材料や構造物の強度、挙動、安全性など
を調べるために該各種材料又は該構造物のひずみ、変
位、荷重、圧力、トルク等の物理量を測定する方法に関
する。
どの分野で各種材料や構造物の強度、挙動、安全性など
を調べるために該各種材料又は該構造物のひずみ、変
位、荷重、圧力、トルク等の物理量を測定する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ひずみ測定方法としてひずみゲージを有
し１ゲージ３線法、２ゲージ法、４ゲージ法に従って形
成されたブリッジ回路を用いる測定方法が知られてい
る。
し１ゲージ３線法、２ゲージ法、４ゲージ法に従って形
成されたブリッジ回路を用いる測定方法が知られてい
る。
【０００３】１ゲージ３線法によれば、図１に示すよう
に１枚のひずみゲージ１を１辺に有し、他の３辺にそれ
ぞれ抵抗体５を有するブリッジ回路７（図中太線）が形
成される。また、１枚のひずみゲージ１には３本のリー
ド線２ａ〜２ｃが接続される。測定に際してひずみゲー
ジ１は測定対象物（図示せず）に貼着され、ブリッジ回
路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源電圧が印加されてい
る。測定対象物にひずみが生じると、ひずみゲージ１の
抵抗が変化し、これに応じたひずみゲージ１の接続部１
ｂとブリッジ回路７の出力部７ｃとの間の出力電圧から
該測定対象物のひずみが求められる。
に１枚のひずみゲージ１を１辺に有し、他の３辺にそれ
ぞれ抵抗体５を有するブリッジ回路７（図中太線）が形
成される。また、１枚のひずみゲージ１には３本のリー
ド線２ａ〜２ｃが接続される。測定に際してひずみゲー
ジ１は測定対象物（図示せず）に貼着され、ブリッジ回
路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源電圧が印加されてい
る。測定対象物にひずみが生じると、ひずみゲージ１の
抵抗が変化し、これに応じたひずみゲージ１の接続部１
ｂとブリッジ回路７の出力部７ｃとの間の出力電圧から
該測定対象物のひずみが求められる。
【０００４】２ゲージ法によれば、図２に示すように２
枚のひずみゲージ２０、２１を２辺に有し、他の２辺に
それぞれ抵抗体５を有するブリッジ回路７（図中太線）
が形成される。また、２枚のひずみゲージ２０、２１に
は合計３本のリード線２２ａ〜２２ｃが接続される。測
定に際してひずみゲージ２０、２１がともに測定対象物
（図示せず）に貼着される場合と、ひずみゲージ２０は
測定対象物（図示せず）に貼着され、ひずみゲージ２１
は該測定対象物と同じ環境温度下に応力によるひずみを
受けないように設置される場合とがある。そして、ブリ
ッジ回路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源電圧が印加され
ている。測定対象物にひずみが生じると、ひずみゲージ
２０、２１のいずれか一方又は両方の抵抗が変化し、こ
れに応じたひずみゲージ２０の接続部２０ｂとブリッジ
回路７の出力部７ｃとの間の出力電圧から該測定対象物
のひずみが求められる。
枚のひずみゲージ２０、２１を２辺に有し、他の２辺に
それぞれ抵抗体５を有するブリッジ回路７（図中太線）
が形成される。また、２枚のひずみゲージ２０、２１に
は合計３本のリード線２２ａ〜２２ｃが接続される。測
定に際してひずみゲージ２０、２１がともに測定対象物
（図示せず）に貼着される場合と、ひずみゲージ２０は
測定対象物（図示せず）に貼着され、ひずみゲージ２１
は該測定対象物と同じ環境温度下に応力によるひずみを
受けないように設置される場合とがある。そして、ブリ
ッジ回路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源電圧が印加され
ている。測定対象物にひずみが生じると、ひずみゲージ
２０、２１のいずれか一方又は両方の抵抗が変化し、こ
れに応じたひずみゲージ２０の接続部２０ｂとブリッジ
回路７の出力部７ｃとの間の出力電圧から該測定対象物
のひずみが求められる。
【０００５】４ゲージ法によれば、図３に示すように４
枚のひずみゲージ２３〜２６を各辺に有するブリッジ回
路７（図中太線）が形成され、該ブリッジ回路７には４
本のリード線２７ａ〜２７ｄが接続される。測定に際し
てひずみゲージ２３〜２６は測定対象物（図示せず）に
貼着され、ブリッジ回路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源
電圧が印加されている。測定対象物にひずみが生じる
と、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化し、これに応
じたブリッジ回路７の出力部７ｃ、７ｄ間の出力電圧か
ら該測定対象物のひずみが求められる。
枚のひずみゲージ２３〜２６を各辺に有するブリッジ回
路７（図中太線）が形成され、該ブリッジ回路７には４
本のリード線２７ａ〜２７ｄが接続される。測定に際し
てひずみゲージ２３〜２６は測定対象物（図示せず）に
貼着され、ブリッジ回路７の入力部７ａ、７ｂ間に電源
電圧が印加されている。測定対象物にひずみが生じる
と、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化し、これに応
じたブリッジ回路７の出力部７ｃ、７ｄ間の出力電圧か
ら該測定対象物のひずみが求められる。
【０００６】また、変位、荷重、圧力などの物理量測定
方法としてひずみゲージ式変換器を用いる測定方法が知
られている。図４に示すようにゲージ式変換器２９は、
４枚のひずみゲージ２３〜２６が起歪体２８に貼着され
た構成となっている。また、４枚のひずみゲージ２３〜
２６はブリッジ回路７（図中太線）を形成し、ブリッジ
回路７には４本のリード線２７ａ〜２７ｄが接続され
る。測定に際してゲージ式変換器２９は筐体（図示せ
ず）に内蔵され、起歪体２８を測定対象物（図示せず）
の測定しようとする物理量に応じたひずみを生じるよう
に設置される。そして、ブリッジ回路７の入力部７ａ、
７ｂ間に電源電圧が印加されている。測定対象物の物理
量に応じて起歪体２８にひずみが生じると、該起歪体２
８に貼着されたひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化
し、これに応じたブリッジ回路７の出力部７ｃ、７ｄ間
の出力電圧から該測定対象物の物理量が求められる。し
かし、材料の引っ張り試験のように測定対象物が温度変
化を伴い、ひずみゲージ又はひずみゲージ式変換器の温
度も変化する場合がある。この場合、ひずみゲージやひ
ずみゲージ式変換器には測定対象物のひずみや物理量に
起因した抵抗変化に加え、温度変化に起因した抵抗変化
が生じる。このため、ブリッジ回路の出力電圧から測定
対象物のひずみや物理量を求めるときに無視できない程
度の誤差が含まれるおそれがある。
方法としてひずみゲージ式変換器を用いる測定方法が知
られている。図４に示すようにゲージ式変換器２９は、
４枚のひずみゲージ２３〜２６が起歪体２８に貼着され
た構成となっている。また、４枚のひずみゲージ２３〜
２６はブリッジ回路７（図中太線）を形成し、ブリッジ
回路７には４本のリード線２７ａ〜２７ｄが接続され
る。測定に際してゲージ式変換器２９は筐体（図示せ
ず）に内蔵され、起歪体２８を測定対象物（図示せず）
の測定しようとする物理量に応じたひずみを生じるよう
に設置される。そして、ブリッジ回路７の入力部７ａ、
７ｂ間に電源電圧が印加されている。測定対象物の物理
量に応じて起歪体２８にひずみが生じると、該起歪体２
８に貼着されたひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化
し、これに応じたブリッジ回路７の出力部７ｃ、７ｄ間
の出力電圧から該測定対象物の物理量が求められる。し
かし、材料の引っ張り試験のように測定対象物が温度変
化を伴い、ひずみゲージ又はひずみゲージ式変換器の温
度も変化する場合がある。この場合、ひずみゲージやひ
ずみゲージ式変換器には測定対象物のひずみや物理量に
起因した抵抗変化に加え、温度変化に起因した抵抗変化
が生じる。このため、ブリッジ回路の出力電圧から測定
対象物のひずみや物理量を求めるときに無視できない程
度の誤差が含まれるおそれがある。
【０００７】そこで、ひずみゲージ又はひずみゲージ式
変換器の温度特性を予め調べておき、測定対象物の温度
を測定することで該温度特性により生じる誤差を補正す
る測定方法が知られている。しかし、この測定方法にお
いては、ひずみゲージ用又はひずみゲージ式変換器用の
リード線に加えて熱電対用のリード線を別途に測定対象
物の近傍まで延長する必要がある。このため配線に手間
がかかったり、コストがかさんだりし、また、熱電対接
点をひずみゲージ近傍に設置できない場合には測定精度
が低下するおそれがある。
変換器の温度特性を予め調べておき、測定対象物の温度
を測定することで該温度特性により生じる誤差を補正す
る測定方法が知られている。しかし、この測定方法にお
いては、ひずみゲージ用又はひずみゲージ式変換器用の
リード線に加えて熱電対用のリード線を別途に測定対象
物の近傍まで延長する必要がある。このため配線に手間
がかかったり、コストがかさんだりし、また、熱電対接
点をひずみゲージ近傍に設置できない場合には測定精度
が低下するおそれがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消して、測定対象物のひずみや物理量を温度ととも
に精度良く求めることができる測定方法を提供すること
を目的とする。
を解消して、測定対象物のひずみや物理量を温度ととも
に精度良く求めることができる測定方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の第１態様のひずみ及び温度の測定方法は、測
定対象物に貼着される１枚のひずみゲージを有するブリ
ッジ回路を１ゲージ３線法に従って形成し、該１枚のひ
ずみゲージに接続される３本のリード線のうち２本を相
互に異種材とすることで該ひずみゲージの近傍に熱電対
の接点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧と、前記
熱電対の出力電圧とから前記測定対象物のひずみ及び温
度を求めることを特徴とする。
の本発明の第１態様のひずみ及び温度の測定方法は、測
定対象物に貼着される１枚のひずみゲージを有するブリ
ッジ回路を１ゲージ３線法に従って形成し、該１枚のひ
ずみゲージに接続される３本のリード線のうち２本を相
互に異種材とすることで該ひずみゲージの近傍に熱電対
の接点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧と、前記
熱電対の出力電圧とから前記測定対象物のひずみ及び温
度を求めることを特徴とする。
【００１０】前記課題を解決するための本発明の第２態
様のひずみ及び温度の測定方法は、少なくとも一方が測
定対象物に貼着される２枚のひずみゲージを有するブリ
ッジ回路を２ゲージ法に従って形成し、該測定対象物に
貼着された該ひずみゲージに接続される３本のリード線
のうち２本のリード線を相互に異種材とすることで該ひ
ずみゲージの近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリッ
ジ回路の出力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前記
測定対象物のひずみ及び温度を求めることを特徴とす
る。
様のひずみ及び温度の測定方法は、少なくとも一方が測
定対象物に貼着される２枚のひずみゲージを有するブリ
ッジ回路を２ゲージ法に従って形成し、該測定対象物に
貼着された該ひずみゲージに接続される３本のリード線
のうち２本のリード線を相互に異種材とすることで該ひ
ずみゲージの近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリッ
ジ回路の出力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前記
測定対象物のひずみ及び温度を求めることを特徴とす
る。
【００１１】前記課題を解決するための本発明の第３態
様のひずみ及び温度の測定方法は、測定対象物に貼着さ
れる４枚のひずみゲージを各辺に有するブリッジ回路を
４ゲージ法に従って形成し、該ブリッジ回路に接続され
る４本のリード線のうち２本のリード線を相互に異種材
とすることで該４枚のひずみゲージの近傍に熱電対の接
点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧と、前記熱電
対の出力電圧とから前記測定対象物のひずみ及び温度を
求めることを特徴とする。
様のひずみ及び温度の測定方法は、測定対象物に貼着さ
れる４枚のひずみゲージを各辺に有するブリッジ回路を
４ゲージ法に従って形成し、該ブリッジ回路に接続され
る４本のリード線のうち２本のリード線を相互に異種材
とすることで該４枚のひずみゲージの近傍に熱電対の接
点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧と、前記熱電
対の出力電圧とから前記測定対象物のひずみ及び温度を
求めることを特徴とする。
【００１２】前記課題を解決するための本発明の物理量
及び温度の測定方法は、測定対象物の物理量に応じたひ
ずみを生じる起歪体に貼着される４枚のひずみゲージを
各辺に有し４ゲージ法に従って形成されたブリッジ回路
を備えたひずみゲージ式変換器を形成し、該ひずみゲー
ジ式変換器に接続される４本のリード線のうち２本のリ
ード線を相互に異種材とすることで該ひずみゲージ式変
換器の近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリッジ回路
の出力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前記測定対
象物の物理量及び温度を求めることを特徴とする。
及び温度の測定方法は、測定対象物の物理量に応じたひ
ずみを生じる起歪体に貼着される４枚のひずみゲージを
各辺に有し４ゲージ法に従って形成されたブリッジ回路
を備えたひずみゲージ式変換器を形成し、該ひずみゲー
ジ式変換器に接続される４本のリード線のうち２本のリ
ード線を相互に異種材とすることで該ひずみゲージ式変
換器の近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリッジ回路
の出力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前記測定対
象物の物理量及び温度を求めることを特徴とする。
【００１３】前記態様のひずみ測定方法や物理量測定方
法によれば、測定対象物のひずみや物理量に応じてひず
みゲージの抵抗が変化し、これに応じたブリッジ回路の
出力より該測定対象物のひずみや物理量を求めることが
できる。また、ひずみゲージやひずみゲージ式変換器の
近傍に接点を形成した熱電対により測定対象物の温度を
測定できる。さらに、熱電対による温度測定からひずみ
ゲージの温度特性による誤差を補正して、測定対象物の
ひずみや物理量を精度良く測定することができる。熱電
対は接続用のリード線のうち２本を異種材にすることに
より形成することができるので、温度センサ用のリード
線を新たに設ける必要がない。このため配線に手間がか
かったり、コストがかさんだりすることを防止できる。
法によれば、測定対象物のひずみや物理量に応じてひず
みゲージの抵抗が変化し、これに応じたブリッジ回路の
出力より該測定対象物のひずみや物理量を求めることが
できる。また、ひずみゲージやひずみゲージ式変換器の
近傍に接点を形成した熱電対により測定対象物の温度を
測定できる。さらに、熱電対による温度測定からひずみ
ゲージの温度特性による誤差を補正して、測定対象物の
ひずみや物理量を精度良く測定することができる。熱電
対は接続用のリード線のうち２本を異種材にすることに
より形成することができるので、温度センサ用のリード
線を新たに設ける必要がない。このため配線に手間がか
かったり、コストがかさんだりすることを防止できる。
【００１４】ブリッジ回路から出力電圧を取り出す経路
に熱電対を形成する２本のリード線が含まれている場
合、電源電圧無印加時のブリッジ回路の出力電圧は該熱
電対の熱起電力と見なせる。従って、電源電圧無印加時
のブリッジ回路の出力電圧から測定対象物の温度が求め
られる。しかし、この場合、電源電圧印加時にはブリッ
ジ回路の出力電圧に熱電対の熱起電力が含まれている。
熱電対の熱起電力は測定対象物のひずみや物理量とは無
関係に生じるものなので、電源電圧印加時のブリッジ回
路の出力電圧から熱電対の熱起電力を差し引く必要があ
る。
に熱電対を形成する２本のリード線が含まれている場
合、電源電圧無印加時のブリッジ回路の出力電圧は該熱
電対の熱起電力と見なせる。従って、電源電圧無印加時
のブリッジ回路の出力電圧から測定対象物の温度が求め
られる。しかし、この場合、電源電圧印加時にはブリッ
ジ回路の出力電圧に熱電対の熱起電力が含まれている。
熱電対の熱起電力は測定対象物のひずみや物理量とは無
関係に生じるものなので、電源電圧印加時のブリッジ回
路の出力電圧から熱電対の熱起電力を差し引く必要があ
る。
【００１５】そこで、前記態様の測定方法において、電
源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力電圧を第１所定
時間にわたり積分する第１積分工程と、電源電圧無印加
時の該ブリッジ回路の出力電圧及び基準電圧の極性を反
転させて積分して第１積分工程における積分電圧を打ち
消す第２積分工程と、電源電圧無印加時の該ブリッジ回
路の出力電圧の極性を反転させて第１所定時間と第２積
分に要した第２所定時間との差に等しい第３所定時間に
わたり積分する第３積分工程と、前記基準電圧を積分し
て第３積分工程における積分電圧を打ち消す第４積分工
程とを含み、第２所定時間と第４積分工程に要した第４
所定時間との差に相当するディジタル量を電源電圧印加
時の前記ブリッジ回路の出力電圧と電源電圧無印加時の
該ブリッジ回路の出力電圧との差に相当するディジタル
量として得るＡ−Ｄ変換を行い、Ａ−Ｄ変換により得ら
れた該ディジタル量より前記測定対象物のひずみや物理
量を求めるようにするとよい。
源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力電圧を第１所定
時間にわたり積分する第１積分工程と、電源電圧無印加
時の該ブリッジ回路の出力電圧及び基準電圧の極性を反
転させて積分して第１積分工程における積分電圧を打ち
消す第２積分工程と、電源電圧無印加時の該ブリッジ回
路の出力電圧の極性を反転させて第１所定時間と第２積
分に要した第２所定時間との差に等しい第３所定時間に
わたり積分する第３積分工程と、前記基準電圧を積分し
て第３積分工程における積分電圧を打ち消す第４積分工
程とを含み、第２所定時間と第４積分工程に要した第４
所定時間との差に相当するディジタル量を電源電圧印加
時の前記ブリッジ回路の出力電圧と電源電圧無印加時の
該ブリッジ回路の出力電圧との差に相当するディジタル
量として得るＡ−Ｄ変換を行い、Ａ−Ｄ変換により得ら
れた該ディジタル量より前記測定対象物のひずみや物理
量を求めるようにするとよい。
【００１６】かかるＡ−Ｄ変換（図６を参照）によれ
ば、第１積分工程（ＳＴＥＰ１）における積分電圧Ｉ1
は、電源電圧印加時のブリッジ回路の出力電圧（Ｅ0 ＋
Ｅ1 ）と、第１所定時間ｔ1 との積に比例する。第２積
分工程（ＳＴＥＰ２）は、電源電圧無印加時のブリッジ
回路の出力電圧Ｅ0 及び基準電圧Ｅ2 を極性反転させた
ものを積分してＩ1 を打ち消すために行われる。従っ
て、第２積分工程に要する第２所定時間ｔ2 は次式
（１）から求められる。
ば、第１積分工程（ＳＴＥＰ１）における積分電圧Ｉ1
は、電源電圧印加時のブリッジ回路の出力電圧（Ｅ0 ＋
Ｅ1 ）と、第１所定時間ｔ1 との積に比例する。第２積
分工程（ＳＴＥＰ２）は、電源電圧無印加時のブリッジ
回路の出力電圧Ｅ0 及び基準電圧Ｅ2 を極性反転させた
ものを積分してＩ1 を打ち消すために行われる。従っ
て、第２積分工程に要する第２所定時間ｔ2 は次式
（１）から求められる。
【００１７】 ｔ2 ＝（Ｅ0 ＋Ｅ1 ）・ｔ1 ／（Ｅ0 ＋Ｅ2 ） ・・（１） 第３積分工程（ＳＴＥＰ３）における積分電圧Ｉ3 は、
電源電圧無印加時のブリッジ回路の出力電圧Ｅ0 の極性
を反転させたものと第３所定時間ｔ3 との積に比例す
る。第４積分工程（ＳＴＥＰ４）は、基準電圧Ｅ2 を積
分してＩ3 を打ち消すために行われる。従って、第４積
分工程に要する第４所定時間ｔ4 は次式（２）から求め
られる。
電源電圧無印加時のブリッジ回路の出力電圧Ｅ0 の極性
を反転させたものと第３所定時間ｔ3 との積に比例す
る。第４積分工程（ＳＴＥＰ４）は、基準電圧Ｅ2 を積
分してＩ3 を打ち消すために行われる。従って、第４積
分工程に要する第４所定時間ｔ4 は次式（２）から求め
られる。
【００１８】 ｔ4 ＝Ｅ0 ・ｔ3 ／Ｅ2 ・・（２） 第３所定時間ｔ3 は第１所定時間ｔ1 と第２所定時間ｔ
2 との差に等しいので、上式（１）及び（２）から次式
（３）の関係が得られる。
2 との差に等しいので、上式（１）及び（２）から次式
（３）の関係が得られる。
【００１９】 Ｅ1 ＝（（ｔ2 −ｔ4 ）／ｔ1 ）・Ｅ2 ・・（３） 上式（３）より、電源電圧印加時と無印加時とのブリッ
ジ回路の出力電圧の差Ｅ1 は、第２所定時間ｔ2 と第４
所定時間ｔ4 との差に比例することがわかる。式（３）
において第１所定時間ｔ1 及び基準電圧Ｅ2 は既知であ
るため、第２所定時間と第４所定時間との差（ｔ2 −ｔ
4 ）に相当するディジタル量を、電源電圧印加時と電源
電圧無印加時とのブリッジ回路の出力電圧の差Ｅ1 に相
当するディジタル量として得ることができる。
ジ回路の出力電圧の差Ｅ1 は、第２所定時間ｔ2 と第４
所定時間ｔ4 との差に比例することがわかる。式（３）
において第１所定時間ｔ1 及び基準電圧Ｅ2 は既知であ
るため、第２所定時間と第４所定時間との差（ｔ2 −ｔ
4 ）に相当するディジタル量を、電源電圧印加時と電源
電圧無印加時とのブリッジ回路の出力電圧の差Ｅ1 に相
当するディジタル量として得ることができる。
【００２０】このＡ−Ｄ変換により、電源電圧印加時の
ブリッジ回路の出力電圧（Ｅ0 ＋Ｅ 1 ）から電源電圧無
印加時のブリッジ回路の出力電圧Ｅ0 を差し引くことが
できる。また、ブリッジ回路から出力電圧を取り出す経
路に熱電対を形成する２本のリード線が含まれている場
合、測定対象物のひずみや物理量とは無関係に生じる熱
電対の熱起電力Ｅ0 が差し引かれる。そして、測定対象
物のひずみや物理量に起因して生じるブリッジ回路の出
力電圧Ｅ1 のみを得て、該測定対象物のひずみや物理量
を求めることができる。
ブリッジ回路の出力電圧（Ｅ0 ＋Ｅ 1 ）から電源電圧無
印加時のブリッジ回路の出力電圧Ｅ0 を差し引くことが
できる。また、ブリッジ回路から出力電圧を取り出す経
路に熱電対を形成する２本のリード線が含まれている場
合、測定対象物のひずみや物理量とは無関係に生じる熱
電対の熱起電力Ｅ0 が差し引かれる。そして、測定対象
物のひずみや物理量に起因して生じるブリッジ回路の出
力電圧Ｅ1 のみを得て、該測定対象物のひずみや物理量
を求めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明のひずみ及び温度の測定方
法と、物理量及び温度の測定方法との実施形態について
図面を用いて説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明の
ひずみ及び温度の測定方法を実行する測定システムの第
１〜第３実施形態についての説明的構成図であり、図４
は本発明の物理量及び温度の測定方法を実行する測定シ
ステムの実施形態についての説明的構成図であり、図５
は本発明の測定方法を説明するフローチャートであり、
図６は本発明の測定方法において行われるＡ−Ｄ変換に
ついての説明図である。
法と、物理量及び温度の測定方法との実施形態について
図面を用いて説明する。図１〜図３はそれぞれ本発明の
ひずみ及び温度の測定方法を実行する測定システムの第
１〜第３実施形態についての説明的構成図であり、図４
は本発明の物理量及び温度の測定方法を実行する測定シ
ステムの実施形態についての説明的構成図であり、図５
は本発明の測定方法を説明するフローチャートであり、
図６は本発明の測定方法において行われるＡ−Ｄ変換に
ついての説明図である。
【００２２】本発明の第１実施形態のひずみ及び温度の
測定方法を実行する測定システムについて図１を用いて
説明する。図１に示すように１枚のひずみゲージ１は３
本のリード線２ａ〜２ｃにより測定ユニット３の接続端
子３ａ〜３ｃにそれぞれ接続され、該測定ユニット３は
制御ユニット４に接続されている。ひずみゲージ１は測
定対象物（図示せず）に貼着されている。リード線２ａ
及び２ｂは銅線よりなり、リード線２ｃはコンスタンタ
ン線よりなり、リード線２ａ、２ｃは熱電対を形成す
る。リード線２ａはひずみゲージ１の接続部１ａに接続
され、リード線２ｂ、２ｃはひずみゲージ１の接続部１
ｂに接続されている。
測定方法を実行する測定システムについて図１を用いて
説明する。図１に示すように１枚のひずみゲージ１は３
本のリード線２ａ〜２ｃにより測定ユニット３の接続端
子３ａ〜３ｃにそれぞれ接続され、該測定ユニット３は
制御ユニット４に接続されている。ひずみゲージ１は測
定対象物（図示せず）に貼着されている。リード線２ａ
及び２ｂは銅線よりなり、リード線２ｃはコンスタンタ
ン線よりなり、リード線２ａ、２ｃは熱電対を形成す
る。リード線２ａはひずみゲージ１の接続部１ａに接続
され、リード線２ｂ、２ｃはひずみゲージ１の接続部１
ｂに接続されている。
【００２３】測定ユニット３にはひずみゲージ１と等価
の抵抗を有する３つの抵抗体５と、スイッチ６とが設け
られている。３つの抵抗体５は、ひずみゲージ１及び２
本のリード線２ａ、２ｂと併せてブリッジ回路７（図中
太線）を形成する。スイッチ６は外部から制御されて２
つの接点６ａ、６ｂのいずれかを介してブリッジ回路７
に接続される。接点６ａはブリッジ回路７の出力部７ｃ
に接続され、接点６ｂは接続端子３ａに接続されてい
る。
の抵抗を有する３つの抵抗体５と、スイッチ６とが設け
られている。３つの抵抗体５は、ひずみゲージ１及び２
本のリード線２ａ、２ｂと併せてブリッジ回路７（図中
太線）を形成する。スイッチ６は外部から制御されて２
つの接点６ａ、６ｂのいずれかを介してブリッジ回路７
に接続される。接点６ａはブリッジ回路７の出力部７ｃ
に接続され、接点６ｂは接続端子３ａに接続されてい
る。
【００２４】制御ユニット４には、制御手段８と、ブリ
ッジ電源９と、増幅回路１０と、２つのＡ−Ｄ変換部１
１ａ、１１ｂとが設けられている。制御手段８はマイク
ロプロセッサ等により構成され、データ処理や制御処理
を行う。ブリッジ電源９は、制御手段８に制御されて制
御ユニット４の出力端子９ａ、９ｂを介してブリッジ回
路７の入力部７ａ、７ｂ間へ電源電圧を印加する。増幅
回路１０は制御ユニット４の入力端子１０ａ、１０ｂ間
の電圧を増幅する。Ａ−Ｄ変換部１１ａは制御手段８に
制御されて、後述のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４のＡ−Ｄ変
換により増幅回路１０からの出力電圧をディジタル量に
変換する。Ａ−Ｄ変換部１１ｂは制御手段に制御され
て、通常のＡ−Ｄ変換により増幅回路１０からの出力電
圧をディジタル量に変換する。
ッジ電源９と、増幅回路１０と、２つのＡ−Ｄ変換部１
１ａ、１１ｂとが設けられている。制御手段８はマイク
ロプロセッサ等により構成され、データ処理や制御処理
を行う。ブリッジ電源９は、制御手段８に制御されて制
御ユニット４の出力端子９ａ、９ｂを介してブリッジ回
路７の入力部７ａ、７ｂ間へ電源電圧を印加する。増幅
回路１０は制御ユニット４の入力端子１０ａ、１０ｂ間
の電圧を増幅する。Ａ−Ｄ変換部１１ａは制御手段８に
制御されて、後述のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４のＡ−Ｄ変
換により増幅回路１０からの出力電圧をディジタル量に
変換する。Ａ−Ｄ変換部１１ｂは制御手段に制御され
て、通常のＡ−Ｄ変換により増幅回路１０からの出力電
圧をディジタル量に変換する。
【００２５】Ａ−Ｄ変換部１１ａには、極性反転回路１
２と、基準電源１３と、積分回路１４と、コンパレータ
１５と、クロック発振器１６と、カウンタ１７と、第１
スイッチ１８と、第２スイッチ１９とが設けられてい
る。極性反転回路１２は、増幅回路１０からの出力電圧
の極性を反転させる。基準電源１３は、制御手段８によ
り制御されて所定の大きさの基準電圧をその極性を選択
して出力する。積分回路１４は時定数τを有し入力され
た電圧を積分して出力する。コンパレータ１５は積分回
路１４の積分電圧の極性を調べる。クロック発振器１６
は制御手段８に制御されてクロックパルスを発する。カ
ウンタ１７はコンパレータ１５により調べられた積分電
圧（積分回路１４の出力電圧）の極性に応じてクロック
パルス数をアップカウント又はダウンカウントする。第
１スイッチ１８は、制御手段８により制御されて３つの
接点１８ａ〜１８ｃのいずれか１つからの出力を選択的
に積分回路１４に入力する。接点１８ａからは増幅回路
１０の出力が入力され、接点１８ｂからは増幅回路１０
の出力が極性反転回路１２を介して入力され、接点１８
ｃからは電圧は入力されない。第２スイッチ１９は、制
御手段８により制御されて３つの接点１９ａ〜１９ｃの
いずれか１つからの出力を選択的に積分回路１４に入力
する。接点１９ａからは基準電源１３から正極性の基準
電圧が入力され、接点１９ｂからは基準電源１３から負
極性の基準電圧が入力され、接点１９ｃからは電圧は入
力されない。
２と、基準電源１３と、積分回路１４と、コンパレータ
１５と、クロック発振器１６と、カウンタ１７と、第１
スイッチ１８と、第２スイッチ１９とが設けられてい
る。極性反転回路１２は、増幅回路１０からの出力電圧
の極性を反転させる。基準電源１３は、制御手段８によ
り制御されて所定の大きさの基準電圧をその極性を選択
して出力する。積分回路１４は時定数τを有し入力され
た電圧を積分して出力する。コンパレータ１５は積分回
路１４の積分電圧の極性を調べる。クロック発振器１６
は制御手段８に制御されてクロックパルスを発する。カ
ウンタ１７はコンパレータ１５により調べられた積分電
圧（積分回路１４の出力電圧）の極性に応じてクロック
パルス数をアップカウント又はダウンカウントする。第
１スイッチ１８は、制御手段８により制御されて３つの
接点１８ａ〜１８ｃのいずれか１つからの出力を選択的
に積分回路１４に入力する。接点１８ａからは増幅回路
１０の出力が入力され、接点１８ｂからは増幅回路１０
の出力が極性反転回路１２を介して入力され、接点１８
ｃからは電圧は入力されない。第２スイッチ１９は、制
御手段８により制御されて３つの接点１９ａ〜１９ｃの
いずれか１つからの出力を選択的に積分回路１４に入力
する。接点１９ａからは基準電源１３から正極性の基準
電圧が入力され、接点１９ｂからは基準電源１３から負
極性の基準電圧が入力され、接点１９ｃからは電圧は入
力されない。
【００２６】前記構成の測定システムによるひずみの測
定方法について図５及び図６を用いて説明する。図５に
示したように本実施形態の測定方法においては、第１積
分工程（ＳＴＥＰ１）と、第２積分工程（ＳＴＥＰ２）
と、第３積分工程（ＳＴＥＰ３）と、第４積分工程（Ｓ
ＴＥＰ４）とを含むＡ−Ｄ変換が行われ、Ａ−Ｄ変換に
より得られたディジタル量に基づいて測定対象物のひず
みが求められる（ＳＴＥＰ５）。そして、測定対象物の
温度が測定され（ＳＴＥＰ６）、測定温度に応じてＳＴ
ＥＰ５で求められたひずみが補正される（ＳＴＥＰ
７）。以下、各工程について説明する。
定方法について図５及び図６を用いて説明する。図５に
示したように本実施形態の測定方法においては、第１積
分工程（ＳＴＥＰ１）と、第２積分工程（ＳＴＥＰ２）
と、第３積分工程（ＳＴＥＰ３）と、第４積分工程（Ｓ
ＴＥＰ４）とを含むＡ−Ｄ変換が行われ、Ａ−Ｄ変換に
より得られたディジタル量に基づいて測定対象物のひず
みが求められる（ＳＴＥＰ５）。そして、測定対象物の
温度が測定され（ＳＴＥＰ６）、測定温度に応じてＳＴ
ＥＰ５で求められたひずみが補正される（ＳＴＥＰ
７）。以下、各工程について説明する。
【００２７】まず、ブリッジ電源９からブリッジ回路７
に電源電圧がかけられ、測定ユニット３のスイッチ６は
接点６ａに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイ
ッチ１８は接点１８ａに接続され、第２スイッチ１９は
接点１９ｃに接続される。なお、Ａ−Ｄ変換部１１ｂは
ＳＴＥＰ１〜５においては作動されない。このときのブ
リッジ回路７の出力電圧は、接続端子３ｃとブリッジ回
路７の出力部７ｃとから取り出される。そして、その値
はひずみゲージ１の抵抗変化による出力電圧Ｅ 1 と、ひ
ずみゲージ１の抵抗変化と無関係に生じた熱電対２ａ、
２ｃの熱起電力Ｅ0 との和で表される。ブリッジ回路７
の出力電圧は増幅回路１０により増幅されてから積分回
路１４に入力され第１所定時間ｔ1 にわたり積分される
（ＳＴＥＰ１）。簡単のため、増幅回路１０の増幅率を
１で表すことにすると、第１積分工程における積分電圧
Ｉ1 は次式（４）で表される。
に電源電圧がかけられ、測定ユニット３のスイッチ６は
接点６ａに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイ
ッチ１８は接点１８ａに接続され、第２スイッチ１９は
接点１９ｃに接続される。なお、Ａ−Ｄ変換部１１ｂは
ＳＴＥＰ１〜５においては作動されない。このときのブ
リッジ回路７の出力電圧は、接続端子３ｃとブリッジ回
路７の出力部７ｃとから取り出される。そして、その値
はひずみゲージ１の抵抗変化による出力電圧Ｅ 1 と、ひ
ずみゲージ１の抵抗変化と無関係に生じた熱電対２ａ、
２ｃの熱起電力Ｅ0 との和で表される。ブリッジ回路７
の出力電圧は増幅回路１０により増幅されてから積分回
路１４に入力され第１所定時間ｔ1 にわたり積分される
（ＳＴＥＰ１）。簡単のため、増幅回路１０の増幅率を
１で表すことにすると、第１積分工程における積分電圧
Ｉ1 は次式（４）で表される。
【００２８】 Ｉ1 ＝（１／τ）・（Ｅ1 ＋Ｅ0 ）ｔ1 ・・（４） 第１積分工程が終了すると、ブリッジ電源９からブリッ
ジ回路７への電源電圧が停止され、測定ユニット３のス
イッチ６は接点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａ
の第１スイッチ１８は接点１８ｂに接続され、第２スイ
ッチ１９は接点１９ｂに接続される。このとき、ブリッ
ジ回路７の出力電圧は、接続端子３ａと接続端子３ｃと
から取り出され、その値はリード線２ａ、２ｃよりなる
熱電対の熱起電力Ｅ0 である。熱電対の熱起電力Ｅ0 は
増幅回路１０により増幅されて極性反転回路１２により
極性反転され、基準電源１３からの負極性の基準電圧−
Ｅ 2 とともに積分回路１４に入力されて積分される。図
６に示したように第２積分工程における積分電圧は正極
性であるので、コンパレータ１５により積分電圧が０に
なったと判断されるまで、カウンタ１７によるクロック
パルスのアップカウントが行われる（ＳＴＥＰ２）。第
２積分工程に要した第２所定時間ｔ2 にわたる積分電圧
Ｉ2 は次式（５）で表される。
ジ回路７への電源電圧が停止され、測定ユニット３のス
イッチ６は接点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａ
の第１スイッチ１８は接点１８ｂに接続され、第２スイ
ッチ１９は接点１９ｂに接続される。このとき、ブリッ
ジ回路７の出力電圧は、接続端子３ａと接続端子３ｃと
から取り出され、その値はリード線２ａ、２ｃよりなる
熱電対の熱起電力Ｅ0 である。熱電対の熱起電力Ｅ0 は
増幅回路１０により増幅されて極性反転回路１２により
極性反転され、基準電源１３からの負極性の基準電圧−
Ｅ 2 とともに積分回路１４に入力されて積分される。図
６に示したように第２積分工程における積分電圧は正極
性であるので、コンパレータ１５により積分電圧が０に
なったと判断されるまで、カウンタ１７によるクロック
パルスのアップカウントが行われる（ＳＴＥＰ２）。第
２積分工程に要した第２所定時間ｔ2 にわたる積分電圧
Ｉ2 は次式（５）で表される。
【００２９】 Ｉ2 ＝−（１／τ）・（Ｅ2 ＋Ｅ0 ）ｔ ・・（５） 第２積分工程が終了すると、ブリッジ回路７への電源電
圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６は接
点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイッ
チ１８は接点１８ｂに接続され、第２スイッチ１９は接
点１９ｃに接続される。そして、熱電対の熱起電力Ｅ0
が増幅回路１０により増幅されて極性反転回路１２によ
り極性反転され、積分回路１４に入力されて第３所定時
間にｔ3にわたって積分される（ＳＴＥＰ３）。第３所
定時間ｔ3 は第１所定時間と第２所定時間との差ｔ1 −
ｔ2 に等しい。第３積分工程における積分電圧Ｉ3 は次
式（６）で表される。
圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６は接
点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイッ
チ１８は接点１８ｂに接続され、第２スイッチ１９は接
点１９ｃに接続される。そして、熱電対の熱起電力Ｅ0
が増幅回路１０により増幅されて極性反転回路１２によ
り極性反転され、積分回路１４に入力されて第３所定時
間にｔ3にわたって積分される（ＳＴＥＰ３）。第３所
定時間ｔ3 は第１所定時間と第２所定時間との差ｔ1 −
ｔ2 に等しい。第３積分工程における積分電圧Ｉ3 は次
式（６）で表される。
【００３０】 Ｉ3 ＝−（１／τ）・Ｅ0 （ｔ1 −ｔ2 ） ・・（６） 第３積分工程が終了すると、ブリッジ回路７への電源電
圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６は接
点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイッ
チ１８は接点１８ｃに接続され、第２スイッチ１９は接
点１９ａに接続される。そして、基準電源１３からの正
極性の基準電圧Ｅ2 が積分回路１４に入力されて積分さ
れる。図６に示したように第４積分工程における積分電
圧は負極性であるので、コンパレータ１５により積分電
圧が０になったと判断されるまで、カウンタ１７による
クロックパルスのダウンカウントが行われる（ＳＴＥＰ
４）。第４積分工程に要した第４所定時間ｔ4 にわたる
積分電圧Ｉ4 は次式（７）で表される。
圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６は接
点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１スイッ
チ１８は接点１８ｃに接続され、第２スイッチ１９は接
点１９ａに接続される。そして、基準電源１３からの正
極性の基準電圧Ｅ2 が積分回路１４に入力されて積分さ
れる。図６に示したように第４積分工程における積分電
圧は負極性であるので、コンパレータ１５により積分電
圧が０になったと判断されるまで、カウンタ１７による
クロックパルスのダウンカウントが行われる（ＳＴＥＰ
４）。第４積分工程に要した第４所定時間ｔ4 にわたる
積分電圧Ｉ4 は次式（７）で表される。
【００３１】 Ｉ4 ＝（１／τ）・Ｅ2 ｔ4 ・・（７） Ｉ1 ＋Ｉ2 ＝０、Ｉ3 ＋Ｉ4 ＝０の関係式と、上式
（４）〜（７）とから、次の関係式が得られる。
（４）〜（７）とから、次の関係式が得られる。
【００３２】 Ｅ1 ＝（（ｔ2 −ｔ4 ）／ｔ1 ）・Ｅ2 ・・（８） カウンタ１７は第２積分工程においてクロックパルスの
アップカウントを行い、第４積分工程においてクロック
パルスのダウンカウントを行う。このため、ＳＴＥＰ４
終了時のカウンタ１７の合計カウント数は第２所定時間
と第４所定時間との差ｔ2 −ｔ4 に比例する。また、式
（８）において第１所定時間ｔ1 及びＥ 2 は既知である
ので、カウンタ１７のカウント数からＥ1 に相当するデ
ィジタル量を得ることができる。制御手段８はＥ1 に相
当するディジタル量から測定対象物のひずみを求め、こ
のひずみデータを図示しない記憶手段に記憶させる（Ｓ
ＴＥＰ５）。
アップカウントを行い、第４積分工程においてクロック
パルスのダウンカウントを行う。このため、ＳＴＥＰ４
終了時のカウンタ１７の合計カウント数は第２所定時間
と第４所定時間との差ｔ2 −ｔ4 に比例する。また、式
（８）において第１所定時間ｔ1 及びＥ 2 は既知である
ので、カウンタ１７のカウント数からＥ1 に相当するデ
ィジタル量を得ることができる。制御手段８はＥ1 に相
当するディジタル量から測定対象物のひずみを求め、こ
のひずみデータを図示しない記憶手段に記憶させる（Ｓ
ＴＥＰ５）。
【００３３】ＳＴＥＰ１〜５が行われた後、測定対象物
の温度測定が行われる。このときブリッジ回路７への電
源電圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６
は接点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１ス
イッチ１８は接点１８ｃに接続され、第２スイッチ１９
は接点１９ｃに接続されて作動されない状態にされる。
Ａ−Ｄ変換部１１ｂが作動可能な状態とされる。そし
て、熱電対の熱起電力Ｅ 0 が増幅回路１０により増幅さ
れてＡ−Ｄ変換部１１ｂによりＡ−Ｄ変換される。制御
手段８はＡ−Ｄ変換部１１ｂから得た熱電対の熱起電力
Ｅ0 に相当するディジタル量から測定対象物の温度を求
め、この温度データを図示しない記憶手段に記憶させる
（ＳＴＥＰ６）。
の温度測定が行われる。このときブリッジ回路７への電
源電圧が停止されたまま、測定ユニット３のスイッチ６
は接点６ｂに接続される。Ａ−Ｄ変換部１１ａの第１ス
イッチ１８は接点１８ｃに接続され、第２スイッチ１９
は接点１９ｃに接続されて作動されない状態にされる。
Ａ−Ｄ変換部１１ｂが作動可能な状態とされる。そし
て、熱電対の熱起電力Ｅ 0 が増幅回路１０により増幅さ
れてＡ−Ｄ変換部１１ｂによりＡ−Ｄ変換される。制御
手段８はＡ−Ｄ変換部１１ｂから得た熱電対の熱起電力
Ｅ0 に相当するディジタル量から測定対象物の温度を求
め、この温度データを図示しない記憶手段に記憶させる
（ＳＴＥＰ６）。
【００３４】ＳＴＥＰ５で求められたひずみには、測定
対象物のひずみ以外の原因（測定対象物の温度）に応じ
たひずみゲージ１の抵抗変化による寄与（見掛けひず
み）が含まれている。そこで、制御手段８は記憶された
温度データと、予め求められた補正曲線とを用いて見掛
けひずみを求め、この見掛けひずみ分だけ記憶されたひ
ずみデータを補正して真のひずみを求める（ＳＴＥＰ
７）。さらに、制御手段８は図示しない表示手段により
測定対象物の真のひずみ及び温度を表示する。
対象物のひずみ以外の原因（測定対象物の温度）に応じ
たひずみゲージ１の抵抗変化による寄与（見掛けひず
み）が含まれている。そこで、制御手段８は記憶された
温度データと、予め求められた補正曲線とを用いて見掛
けひずみを求め、この見掛けひずみ分だけ記憶されたひ
ずみデータを補正して真のひずみを求める（ＳＴＥＰ
７）。さらに、制御手段８は図示しない表示手段により
測定対象物の真のひずみ及び温度を表示する。
【００３５】本実施形態では熱電対の熱起電力Ｅ0 は電
源電圧印加時のブリッジ回路７の出力電圧にも現れる
が、ＳＴＥＰ１〜４のＡ−Ｄ変換によりこの熱起電力Ｅ
0 は除去される。このため、ひずみゲージ１の抵抗変化
に起因した出力電圧Ｅ1 のみを得て、精度良くひずみを
測定することができる。また、測定温度及び前記補正曲
線により、見掛けひずみ分を補正することでさらに精度
良くひずみ測定を行うことができる。
源電圧印加時のブリッジ回路７の出力電圧にも現れる
が、ＳＴＥＰ１〜４のＡ−Ｄ変換によりこの熱起電力Ｅ
0 は除去される。このため、ひずみゲージ１の抵抗変化
に起因した出力電圧Ｅ1 のみを得て、精度良くひずみを
測定することができる。また、測定温度及び前記補正曲
線により、見掛けひずみ分を補正することでさらに精度
良くひずみ測定を行うことができる。
【００３６】第２実施形態のひずみ及び温度の測定方法
を実行する測定システムの構成について図２を用いて説
明する。以下、第１実施形態と同一の構成要素について
は適宜図１と同一の番号付けを行い、構成が異なるもの
については説明する。図２に示すように２枚のひずみゲ
ージ２０、２１は３本のリード線２２ａ〜２２ｃにより
測定ユニット３の接続端子３ａ〜３ｃにそれぞれ接続さ
れている。相互に等価な抵抗を有するひずみゲージ２
０、２１はともに測定対象物（図示せず）に貼着されて
いる。リード線２２ａ及び２２ｂは銅線よりなり、リー
ド線２２ｃはコンスタンタン線よりなり、リード線２２
ａ、２２ｃは熱電対を形成する。リード線２２ａはひず
みゲージ２０の出力部２０ａに接続され、リード線２２
ｂはひずみゲージ２１の接続部２１ｂに接続され、リー
ド線２２ｃはひずみゲージ２０の接続部２０ｂ及びひず
みゲージ２１の接続部２１ａに接続されている。
を実行する測定システムの構成について図２を用いて説
明する。以下、第１実施形態と同一の構成要素について
は適宜図１と同一の番号付けを行い、構成が異なるもの
については説明する。図２に示すように２枚のひずみゲ
ージ２０、２１は３本のリード線２２ａ〜２２ｃにより
測定ユニット３の接続端子３ａ〜３ｃにそれぞれ接続さ
れている。相互に等価な抵抗を有するひずみゲージ２
０、２１はともに測定対象物（図示せず）に貼着されて
いる。リード線２２ａ及び２２ｂは銅線よりなり、リー
ド線２２ｃはコンスタンタン線よりなり、リード線２２
ａ、２２ｃは熱電対を形成する。リード線２２ａはひず
みゲージ２０の出力部２０ａに接続され、リード線２２
ｂはひずみゲージ２１の接続部２１ｂに接続され、リー
ド線２２ｃはひずみゲージ２０の接続部２０ｂ及びひず
みゲージ２１の接続部２１ａに接続されている。
【００３７】測定ユニット３にはひずみゲージ２０、２
１と等価な抵抗を有する２つの抵抗体５と、スイッチ６
とが設けられている。２つの抵抗体５は、ひずみゲージ
２０、２１及び２本のリード線２２ａ、２２ｂと併せて
ブリッジ回路７（図中太線）を形成する。スイッチ６の
接点６ａはブリッジ回路７の出力部７ｃに接続され、接
点６ｂは接続端子３ｂに接続されている。制御ユニット
４の構成は第１実施形態と同様である。
１と等価な抵抗を有する２つの抵抗体５と、スイッチ６
とが設けられている。２つの抵抗体５は、ひずみゲージ
２０、２１及び２本のリード線２２ａ、２２ｂと併せて
ブリッジ回路７（図中太線）を形成する。スイッチ６の
接点６ａはブリッジ回路７の出力部７ｃに接続され、接
点６ｂは接続端子３ｂに接続されている。制御ユニット
４の構成は第１実施形態と同様である。
【００３８】本実施形態では測定対象物のひずみに応じ
てひずみゲージ２０、２１の抵抗が変化する。そして、
Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）により、ひずみゲージ２
０の抵抗変化に起因するブリッジ回路７の出力電圧を取
り出して測定対象物のひずみを求めることができる（Ｓ
ＴＥＰ５）。また、リード線２２ａ（銅線）、２２ｃ
（コンスタンタン線）から形成される熱電対により測定
対象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用いて
見掛けひずみ分を補正することにより精度良くひずみを
測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
てひずみゲージ２０、２１の抵抗が変化する。そして、
Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）により、ひずみゲージ２
０の抵抗変化に起因するブリッジ回路７の出力電圧を取
り出して測定対象物のひずみを求めることができる（Ｓ
ＴＥＰ５）。また、リード線２２ａ（銅線）、２２ｃ
（コンスタンタン線）から形成される熱電対により測定
対象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用いて
見掛けひずみ分を補正することにより精度良くひずみを
測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
【００３９】なお、本実施形態以外の他の実施形態とし
てひずみゲージ２０のみを測定対象物に貼着し、ひずみ
ゲージ２１を該測定対象物と同じ環境温度下に応力によ
るひずみを受けないように設置してもよい。かかる実施
形態によれば、測定対象物のひずみに応じてひずみゲー
ジ２０の抵抗のみが変化する以外は前記実施形態と同様
であり、やはり精度良くひずみ測定を行える。
てひずみゲージ２０のみを測定対象物に貼着し、ひずみ
ゲージ２１を該測定対象物と同じ環境温度下に応力によ
るひずみを受けないように設置してもよい。かかる実施
形態によれば、測定対象物のひずみに応じてひずみゲー
ジ２０の抵抗のみが変化する以外は前記実施形態と同様
であり、やはり精度良くひずみ測定を行える。
【００４０】第３実施形態のひずみ及び温度の測定方法
を実行する測定システムの構成について図３を用いて説
明する。図３に示すように４枚のひずみゲージ２３〜２
６は４本のリード線２７ａ〜２７ｄにより制御ユニット
４の１対の出力端子９ａ、９ｂ、１対の入力端子１０
ａ、１０ｂにそれぞれ接続されている。前記２つの実施
形態と異なり、測定ユニット３は介在しない。
を実行する測定システムの構成について図３を用いて説
明する。図３に示すように４枚のひずみゲージ２３〜２
６は４本のリード線２７ａ〜２７ｄにより制御ユニット
４の１対の出力端子９ａ、９ｂ、１対の入力端子１０
ａ、１０ｂにそれぞれ接続されている。前記２つの実施
形態と異なり、測定ユニット３は介在しない。
【００４１】ひずみゲージ２３〜２６は各々等価な抵抗
体としてブリッジ回路７を形成し、測定対象物（図示せ
ず）に貼着されている。リード線２７ａ〜２７ｃは銅線
よりなり、リード線２７ｄはコンスタンタン線よりな
り、リード線２７ｃ、２７ｄは熱電対を形成する。リー
ド線２７ａ〜２７ｄはブリッジ回路７の入力部７ａ、７
ｂ、出力部７ｃ、７ｄにそれぞれ接続されている。コン
トロールユニット４の構成は第１実施形態と同様であ
る。
体としてブリッジ回路７を形成し、測定対象物（図示せ
ず）に貼着されている。リード線２７ａ〜２７ｃは銅線
よりなり、リード線２７ｄはコンスタンタン線よりな
り、リード線２７ｃ、２７ｄは熱電対を形成する。リー
ド線２７ａ〜２７ｄはブリッジ回路７の入力部７ａ、７
ｂ、出力部７ｃ、７ｄにそれぞれ接続されている。コン
トロールユニット４の構成は第１実施形態と同様であ
る。
【００４２】本実施形態では測定対象物のひずみに応じ
てひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化する。そして、
Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）により、ひずみゲージ２
３〜２６の抵抗変化に起因するブリッジ回路７の出力の
みを取り出して測定対象物のひずみを求めることができ
る（ＳＴＥＰ５）。また、リード線２７ｃ（銅線）、２
７ｄ（コンスタンタン線）から形成される熱電対により
測定対象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用
いて見掛けひずみ分を補正することにより精度良くひず
みを測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
てひずみゲージ２３〜２６の抵抗が変化する。そして、
Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）により、ひずみゲージ２
３〜２６の抵抗変化に起因するブリッジ回路７の出力の
みを取り出して測定対象物のひずみを求めることができ
る（ＳＴＥＰ５）。また、リード線２７ｃ（銅線）、２
７ｄ（コンスタンタン線）から形成される熱電対により
測定対象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用
いて見掛けひずみ分を補正することにより精度良くひず
みを測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
【００４３】本発明の物理量及び温度の測定方法を実行
する測定システムについて図４を用いて説明する。図４
に示したように、ブリッジ回路７を形成する４枚のひず
みゲージ２３〜２６が起歪体２８に貼着されてひずみゲ
ージ式変換器２９を形成している。測定に際して、この
ひずみゲージ式変換器２９は筐体（図示せず）に内蔵さ
れ、起歪体２８が測定対象物（図示せず）の測定しよう
とする物理量に応じたひずみを生じるように設置されて
いる。これ以外の構成は第３実施形態のひずみ測定シス
テムと同様であるので、図３と同一の符号を用いるとと
もに説明を省略する。
する測定システムについて図４を用いて説明する。図４
に示したように、ブリッジ回路７を形成する４枚のひず
みゲージ２３〜２６が起歪体２８に貼着されてひずみゲ
ージ式変換器２９を形成している。測定に際して、この
ひずみゲージ式変換器２９は筐体（図示せず）に内蔵さ
れ、起歪体２８が測定対象物（図示せず）の測定しよう
とする物理量に応じたひずみを生じるように設置されて
いる。これ以外の構成は第３実施形態のひずみ測定シス
テムと同様であるので、図３と同一の符号を用いるとと
もに説明を省略する。
【００４４】本実施形態では測定対象物の物理量に応じ
て起歪体２８がひずみ、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗
が変化する。そして、Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）に
より、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗変化に起因するひ
ずみゲージ式変換器２９（ブリッジ回路７）の出力電圧
のみを取り出して測定対象物の変位、荷重、圧力等の物
理量を求めることができる（ＳＴＥＰ５）。また、リー
ド線２７ｃ、２７ｄから形成される熱電対により測定対
象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用いて見
掛けの物理量分を補正することにより精度良く物理量を
測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
て起歪体２８がひずみ、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗
が変化する。そして、Ａ−Ｄ変換（ＳＴＥＰ１〜４）に
より、ひずみゲージ２３〜２６の抵抗変化に起因するひ
ずみゲージ式変換器２９（ブリッジ回路７）の出力電圧
のみを取り出して測定対象物の変位、荷重、圧力等の物
理量を求めることができる（ＳＴＥＰ５）。また、リー
ド線２７ｃ、２７ｄから形成される熱電対により測定対
象物の温度を求め（ＳＴＥＰ６）、補正曲線を用いて見
掛けの物理量分を補正することにより精度良く物理量を
測定することができる（ＳＴＥＰ７）。
【００４５】前記４つの実施形態によれば、測定用リー
ド線のうち２本を相互に異種材として熱電対を形成した
ので熱電対用のリード線を別途に設ける必要はなく、配
線に手間がかかったり、コストがかさんだりすることを
防止できる。
ド線のうち２本を相互に異種材として熱電対を形成した
ので熱電対用のリード線を別途に設ける必要はなく、配
線に手間がかかったり、コストがかさんだりすることを
防止できる。
【００４６】前記４つの実施形態では銅線とコンスタン
タン線とにより熱電対を形成したが、他の実施形態とし
て、クロメル−コンスタンタン、鉄−コンスタンタン等
の他の組み合わせの異種材のリード線により熱電対を形
成してもよい。
タン線とにより熱電対を形成したが、他の実施形態とし
て、クロメル−コンスタンタン、鉄−コンスタンタン等
の他の組み合わせの異種材のリード線により熱電対を形
成してもよい。
【図１】本発明のひずみ及び温度の測定方法を実行する
測定システムの第１実施形態についての説明的構成図
測定システムの第１実施形態についての説明的構成図
【図２】本発明のひずみ及び温度の測定方法を実行する
測定システムの第２実施形態についての説明的構成図
測定システムの第２実施形態についての説明的構成図
【図３】本発明のひずみ及び温度の測定方法を実行する
測定システムの第３実施形態についての説明的構成図
測定システムの第３実施形態についての説明的構成図
【図４】本発明の物理量及び温度の測定方法を実行する
測定システムの実施形態についての説明的構成図
測定システムの実施形態についての説明的構成図
【図５】本発明の測定方法を説明するフローチャート
【図６】本発明の測定方法において行われるＡ−Ｄ変換
についての説明図
についての説明図
１‥１枚のひずみゲージ、２ａ〜２ｃ‥３本のリード
線、７‥ブリッジ回路、２０、２１‥２枚のひずみゲー
ジ、２２ａ〜２２ｃ‥３本のリード線、２３〜２６‥４
枚のひずみゲージ、２７ａ〜２７ｄ‥４本のリード線、
２８‥起歪体、２９‥ひずみゲージ式変換器
線、７‥ブリッジ回路、２０、２１‥２枚のひずみゲー
ジ、２２ａ〜２２ｃ‥３本のリード線、２３〜２６‥４
枚のひずみゲージ、２７ａ〜２７ｄ‥４本のリード線、
２８‥起歪体、２９‥ひずみゲージ式変換器
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F056 KL03 KL06 KL09 2F063 AA25 BA14 BA17 BA21 CA40 CB01 CC10 DA02 DA05 DC08 DD08 EC11 EC20 EC26 KA01 LA09 LA13 LA19 LA27 NA02 NA06 ZA02 2F076 BA01 BD01 BD07 BD10 BD11 BD17 BE02 BE17
Claims (6)
- 【請求項１】測定対象物に貼着される１枚のひずみゲー
ジを有するブリッジ回路を１ゲージ３線法に従って形成
し、該１枚のひずみゲージに接続される３本のリード線
のうち２本を相互に異種材とすることで該ひずみゲージ
の近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリッジ回路の出
力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前記測定対象物
のひずみ及び温度を求めることを特徴とするひずみ及び
温度の測定方法。 - 【請求項２】少なくとも一方が測定対象物に貼着される
２枚のひずみゲージを有するブリッジ回路を２ゲージ法
に従って形成し、該測定対象物に貼着された該ひずみゲ
ージに接続される３本のリード線のうち２本のリード線
を相互に異種材とすることで該ひずみゲージの近傍に熱
電対の接点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧と、
前記熱電対の出力電圧とから前記測定対象物のひずみ及
び温度を求めることを特徴とするひずみ及び温度の測定
方法。 - 【請求項３】測定対象物に貼着される４枚のひずみゲー
ジを各辺に有するブリッジ回路を４ゲージ法に従って形
成し、該ブリッジ回路に接続される４本のリード線のう
ち２本のリード線を相互に異種材とすることで該４枚の
ひずみゲージの近傍に熱電対の接点を形成し、前記ブリ
ッジ回路の出力電圧と、前記熱電対の出力電圧とから前
記測定対象物のひずみ及び温度を求めることを特徴とす
るひずみ及び温度の測定方法。 - 【請求項４】測定対象物の物理量に応じたひずみを生じ
る起歪体に貼着される４枚のひずみゲージを各辺に有し
４ゲージ法に従って形成されたブリッジ回路を備えたひ
ずみゲージ式変換器を形成し、該ひずみゲージ式変換器
に接続される４本のリード線のうち２本のリード線を相
互に異種材とすることで該ひずみゲージ式変換器の近傍
に熱電対の接点を形成し、前記ブリッジ回路の出力電圧
と、前記熱電対の出力電圧とから前記測定対象物の物理
量及び温度を求めることを特徴とする物理量及び温度の
測定方法。 - 【請求項５】電源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力
電圧を第１所定時間にわたり積分する第１積分工程と、
電源電圧無印加時の該ブリッジ回路の出力電圧及び基準
電圧の極性を反転させて積分して第１積分工程における
積分電圧を打ち消す第２積分工程と、電源電圧無印加時
の該ブリッジ回路の出力電圧の極性を反転させて第１所
定時間と第２積分に要した第２所定時間との差に等しい
第３所定時間にわたり積分する第３積分工程と、前記基
準電圧を積分して第３積分工程における積分電圧を打ち
消す第４積分工程とを含み、第２所定時間と第４積分工
程に要した第４所定時間との差に相当するディジタル量
を電源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力電圧と電源
電圧無印加時の該ブリッジ回路の出力電圧との差に相当
するディジタル量として得るＡ−Ｄ変換を行い、Ａ−Ｄ
変換により得られた該ディジタル量より前記測定対象物
のひずみを求めることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１つに記載のひずみ及び温度の測定方法。 - 【請求項６】電源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力
電圧を第１所定時間にわたり積分する第１積分工程と、
電源電圧無印加時の該ブリッジ回路の出力電圧及び基準
電圧の極性を反転させて積分して第１積分工程における
積分電圧を打ち消す第２積分工程と、電源電圧無印加時
の該ブリッジ回路の出力電圧の極性を反転させて第１所
定時間と第２積分に要した第２所定時間との差に等しい
第３所定時間にわたり積分する第３積分工程と、前記基
準電圧を積分して第３積分工程における積分電圧を打ち
消す第４積分工程とを含み、第２所定時間と第４積分工
程に要した第４所定時間との差に相当するディジタル量
を電源電圧印加時の前記ブリッジ回路の出力電圧と電源
電圧無印加時の該ブリッジ回路の出力電圧との差に相当
するディジタル量として得るＡ−Ｄ変換を行い、Ａ−Ｄ
変換により得られた該ディジタル量より前記測定対象物
の物理量を求めることを特徴とする請求項４記載の物理
量及び温度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172684A JP2000009552A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | ひずみ及び温度の測定方法と物理量及び温度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10172684A JP2000009552A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | ひずみ及び温度の測定方法と物理量及び温度の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009552A true JP2000009552A (ja) | 2000-01-14 |
Family
ID=15946453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10172684A Pending JP2000009552A (ja) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | ひずみ及び温度の測定方法と物理量及び温度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009552A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009192399A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法 |
| JP2015232494A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | 日本電信電話株式会社 | センサ回路 |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP10172684A patent/JP2000009552A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009192399A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Honda Motor Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法 |
| JP2015232494A (ja) * | 2014-06-10 | 2015-12-24 | 日本電信電話株式会社 | センサ回路 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070522 |
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