JP2002310812A - 高感度歪ゲージ - Google Patents

高感度歪ゲージ

Info

Publication number
JP2002310812A
JP2002310812A JP2001120883A JP2001120883A JP2002310812A JP 2002310812 A JP2002310812 A JP 2002310812A JP 2001120883 A JP2001120883 A JP 2001120883A JP 2001120883 A JP2001120883 A JP 2001120883A JP 2002310812 A JP2002310812 A JP 2002310812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain gauge
stress
impedance effect
stress impedance
sensitivity strain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2001120883A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Yamashita
慎次 山下
Hidenori Hasegawa
秀法 長谷川
Mitsuaki Ikeda
満昭 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2001120883A priority Critical patent/JP2002310812A/ja
Publication of JP2002310812A publication Critical patent/JP2002310812A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】直流磁気ノイズの影響を受けにくく、回路構成
が簡単で安価な高感度歪ゲージを提供する。 【解決手段】応力インピーダンス効果を有する材料2よ
り構成してなる高感度歪ゲージにおいて、応力インピー
ダンス効果を有する材料2の両端を円形ループ状に曲げ
て基材1面上に形成すると共に、該材料2の両端部を電
気絶縁層4により絶縁した構成にしたため、差動構成や
磁気シールドを施すことなしに直流外部磁界のノイズの
影響をキャンセルでき、リード線本数が少なく、歪ゲー
ジ回路も簡単で、製造コストを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は構造部材等に印加さ
れた応力あるいは応力によって生じる歪を高感度で検出
することができる高感度歪ゲージに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から構造部材等に印加された応力あ
るいは応力によって生じる歪を測定する手段として、一
般的に抵抗線歪ゲージやピエゾ抵抗効果半導体歪ゲージ
が知られている。従来の歪ゲージの単位歪当たりの出力
変化であるゲージ率は、抵抗線歪ゲージで2以下、ピエ
ゾ抵抗効果半導体歪ゲージで150から200程度であ
った。これに対し、毛利らは磁性体に交流電流を通電し
た状態で応力に対して前記磁性体のインピーダンスを変
化させる応力インピーダンス効果を有する材料を用いた
高感度の歪ゲージを開発した(例えば、日本応用磁気学
会誌22巻、4−2号、677−680(1998)に
記載)。図5は従来の応力インピーダンス効果を有する
材料を用いた歪ゲージの構成を示したものである。11
は基材、12は応力インピーダンス効果を有する材料、
13A,13Bは電極、15はリード線である。リード
線15は図示しない歪ゲージ回路に接続している。図6
は図5の歪ゲージの回路をブロック図として示したもの
である。まず、インバータQ1(61)、インバータQ2
(62)とコンデンサC(63)、抵抗R(64)によ
るマルチバイブレータ発振回路で方形波を出力し、その
方形波をコンデンサCD(65)と抵抗RD(66)で微
分し、幅数十nsの鋭いパルス波形を得る。それから、
ワイヤ状の応力インピーダンス効果を有する材料12に
パルス電流を通電するとパルスによる高調波成分により
表皮効果が発生し、応力インピーダンス効果が生じる。
ワイヤ状の応力インピーダンス効果を有する材料12に
応力が印加されると、パルス誘起電圧がショットキーバ
リアダイオード67と抵抗RH(68)およびコンデン
サCH(69)からなるピークホールド回路によって直
流電圧に変換される。この応力インピーダンス効果を有
する材料を用いて作製した歪ゲージのゲージ率は100
0から5000であり、従来の歪ゲージに比べて著しく
大きな感度を示すようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、応力インピーダンス効果を有する材料12は直流外
部磁界に対しても感度を有するので地磁気や周囲の直流
磁気ノイズに影響を受けやすいという問題があった。す
なわち、この応力インピーダンス効果を有する材料は材
料12の長手方向に磁界に対する感度を有するので、直
流外部磁界が作用すると、外部磁界方向と応力インピー
ダンス効果を有する材料12の長手方向が直交しない限
り外部磁界によるインピーダンス変化がそのまま誤差と
なって出力されてしまう。直流外部磁界による影響をキ
ャンセルするためには複数の応力インピーダンス効果を
有する材料12を用いて差動出力を取る方策があるが、
リード線の本数が増え、歪ゲージ回路が複雑になるた
め、歪ゲージ回路の大型化や製造コストの上昇等の問題
があった。また歪ゲージを磁気シールド材で覆う方策が
あるが、地磁気等の一様直流磁界に対しては十分な効果
が得られなかった。本発明は上記課題を解決するために
なされたものであり、直流磁気ノイズの影響を受けにく
く、回路構成が簡単で安価な高感度歪ゲージを提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項1記載の本発明は、磁性体に交流電流を通電
した状態で外部応力に対してインピーダンスが変化する
応力インピーダンス効果を有する材料より構成してなる
高感度歪ゲージにおいて、前記応力インピーダンス効果
を有する材料は、材料の両端を円形ループ状に曲げて基
材面上に形成すると共に、該材料の両端部を電気絶縁層
により絶縁したものである。また、請求項2記載の本発
明は、請求項1に記載の高感度歪ゲージにおいて、前記
応力インピーダンス効果を有する材料2は、該材料の両
端部が、両端部に形成された電極のうち、少なくとも一
方の電極から他方の電極に向かって突出するよう、一部
オーバーラップして配置したものである。また、請求項
3記載の本発明は、請求項1に記載の高感度歪ゲージに
おいて、前記応力インピーダンス効果を有する材料は、
該材料の両端部に形成された電極が隙間を保って配置さ
れるよう、一部欠損した円形ループ状に形成したもので
ある。また、請求項4記載の本発明は、請求項1、2、
3に記載の高感度歪ゲージにおいて、前記応力インピー
ダンス効果を有する材料は、CoSiBを組成とするア
モルファスワイヤを用いたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す高感
度歪ゲージの斜視図である。図1において、1は絶縁コ
ーティングしたステンレス鋼の基材、2は応力インピー
ダンス効果を有する材料、3A,3Bは電極、4は電気
絶縁層、5はリード線、6はリード線カバーである。本
発明の特徴は以下のとおりである。すなわち、応力イン
ピーダンス効果を有する材料2は、材料の両端を円形ル
ープ状に曲げて形成したものであって、基材1面上に接
着材等で貼り付けてある。また、応力インピーダンス効
果を有する材料2の両端は、はんだ付けで電極3A、3
Bを形成すると共に、2つの電極3A、3Bはエポキシ
樹脂の電気絶縁層4を介して基材面に対して垂直方向に
重なって配置してある。さらに、電極3A、3Bはリー
ド線5および図示しない歪ゲージ回路に接続されてい
る。歪ゲージ回路(不図示)は図6に示した従来技術の
回路と基本的に同じである。なお、本実施例では、応力
インピーダンス効果を有する材料2は急冷法で作製した
線状の材料であって、直径30μmのCoSiBアモル
ファスワイヤを用いている。
【0006】次に、動作について説明する。応力インピ
ーダンス効果を有する材料2に交流電流が通電された状
態で基材1に外部応力が印加されると、応力インピーダ
ンス効果を有する材料2の全体あるいは一部に材料の長
手方向に引張応力あるいは圧縮応力が作用し、応力イン
ピーダンス効果により応力インピーダンス効果を有する
材料2の両端のインピーダンスが変化する。このインピ
ーダンスの変化から基材に印加された応力あるいは歪を
検出することができる。
【0007】図2は第1の実施例における直流外部磁界
の作用を説明する図である。応力インピーダンス効果を
有する材料2は材料の長手方向にのみ磁界に対する感度
があるので、ここでは基材面内方向のみの直流外部磁界
の作用を考える。円形ループ状の応力インピーダンス効
果を有する材料2に直流外部磁界φoが作用すると前記
応力インピーダンス効果を有する材料のA側では素子の
長手方向に時計回りの磁束φRが侵入する。一方B側で
は反時計回りの磁束φLが侵入する。直流外部磁界は一
様であるので応力インピーダンス効果を有する材料内部
には時計回りの磁束φRと反時計回りの磁束φLが等しく
侵入するのでお互いに相殺され、本実施例の歪ゲージは
直流外部磁界の影響を受けないことになる。応力インピ
ーダンス効果を有する材料2に対する直流外部磁界の印
加方向が基材面内方向で変わっても同様である。
【0008】したがって、第1の実施例は、応力インピ
ーダンス効果を有する材料2の両端を円形ループ状に曲
げて基材1面上に形成すると共に、該材料の両端部を電
気絶縁層4により絶縁した構成にしたので、差動構成や
磁気シールドを施すことなしに直流外部磁界のノイズの
影響をキャンセルでき、リード線本数が少なく、歪ゲー
ジ回路も簡単で、製造コストを抑えた高感度歪ゲージを
得ることができる。
【0009】図3は本発明の第2の実施例を示す高感度
歪ゲージの斜視図である。第2の実施例が第1の実施例
と異なる点は以下のとおりである。円形ループ状に形成
された応力インピーダンス効果を有する材料2は、該材
料の両端部が、両端部に形成された電極3A,3Bのう
ちの少なくとも一方の電極から他方の電極に向かって突
出するよう、一部オーバーラップして配置される構成と
なっており、電気絶縁層により絶縁されている。第2の
実施例は、このような構成にしすることで第1の実施例
と同様に直流外部磁界のノイズ影響をキャンセルするこ
とができる。
【0010】図4は本発明の第3の実施例を示す高感度
歪ゲージの斜視図である。第3の実施例が第2の実施例
と異なる点は以下のとおりである。応力インピーダンス
効果を有する材料2は、該材料の両端部に形成された電
極3A,3Bが隙間を保って配置されるよう、一部欠損
した円形ループ状に形成されている。応力インピーダン
ス効果を有する材料2は完全な円形ループ形状ではない
ので直流外部磁界の向きによっては直流外部磁界による
時計回りおよび反時計回りの磁束の侵入のアンバランス
が生じるが、その差はわずかなため実用上問題はない。
第3の実施例は、このような構成にすることで、第1お
よび第2の実施例のごとく電極同志3A,3Bを絶縁す
る電気絶縁層は必要ではないので歪ゲージの製造工程が
簡略化できるという利点がある。その他の効果は、第1
実施例および第2実施例と同じである。なお、上記の実
施例では応力インピーダンス効果を有する材料2として
急冷法で作製したCoSiBアモルファスワイヤを用い
たが、スパッタ法、蒸着法、めっき法等の薄膜製造法を
用いて基材に形成した材料を用いても同様の効果が得ら
れることは明らかである。また、応力インピーダンス効
果を有する材料2としては、CoSiB系に限定される
ものではなく、FeCoSiB系、FeCoB系、Fe
−Ni系等の応力インピーダンス効果を有する材料を用
いても同様の効果があることは明らかである。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
1の実施例は、応力インピーダンス効果を有する材料2
の両端を円形ループ状に曲げて基材1面上に形成すると
共に、該材料の両端部を電気絶縁層4により絶縁した構
成にしたため、差動構成や磁気シールドを施すことなし
に直流外部磁界のノイズの影響をキャンセルでき、リー
ド線本数が少なく、歪ゲージ回路も簡単で、製造コスト
を抑えた高感度歪ゲージを得る効果がある。その結果、
従来の抵抗線歪ゲージやピエゾ抵抗効果半導体歪ゲージ
に比べて高感度の応力インピーダンス効果を利用した歪
ゲージを提供することができる。第2の実施例は、応力
インピーダンス効果を有する材料は、該材料の両端部に
形成される電極のうち、少なくとも一方の電極から他方
の電極に向かって突出するよう、一部オーバーラップし
て配置される構成にしたため、第1の実施例と同様に直
流外部磁界のノイズ影響をキャンセルすることができ
る。また、第3の実施例は、応力インピーダンス効果を
有する材料は、該材料の両端部に形成された電極が隙間
を保って配置されるよう、一部欠損した円形ループ状に
形成してあるため、電極同志を絶縁する電気絶縁層は必
要ではないので歪ゲージの製造工程が簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す高感度歪ゲージの
斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例における直流外部磁界の
作用を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す高感度歪ゲージの
斜視図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す高感度歪ゲージの
斜視図である。
【図5】従来の応力インピーダンス効果を有する材料を
用いた歪ゲージの構成を示す斜視図である。
【図6】従来の応力インピーダンス効果を有する材料を
用いた歪ゲージの回路図である。
【符号の説明】
1:基材 2:応力インピーダンス効果を有する材料 3A,3B:電極 4:電気絶縁層 5:リード線 6:リード線カバー φo:直流外部磁界 φR:時計回りの磁束 φL:反時計回りの磁束

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体に交流電流を通電した状態で外部
    応力に対してインピーダンスが変化する応力インピーダ
    ンス効果を有する材料より構成してなる高感度歪ゲージ
    において、 前記応力インピーダンス効果を有する材料は、該材料の
    両端を円形ループ状に曲げて基材面上に形成すると共
    に、該材料の両端部を電気絶縁層により絶縁してあるこ
    とを特徴とする高感度歪ゲージ。
  2. 【請求項2】 前記応力インピーダンス効果を有する材
    料は、該材料の両端部に形成される電極のうち、少なく
    とも一方の電極から他方の電極に向かって突出するよ
    う、一部オーバーラップして配置されていることを特徴
    とする請求項1に記載の高感度歪ゲージ。
  3. 【請求項3】 前記応力インピーダンス効果を有する材
    料は、該材料の両端部に形成された電極が隙間を保って
    配置されるよう、一部欠損した円形ループ状に形成して
    あることを特徴とする請求項1に記載の高感度歪ゲー
    ジ。
  4. 【請求項4】 前記応力インピーダンス効果を有する材
    料は、CoSiBを組成とするアモルファスワイヤであ
    ることを特徴とする請求項1、2、3に記載の高感度歪
    ゲージ。
JP2001120883A 2001-04-19 2001-04-19 高感度歪ゲージ Abandoned JP2002310812A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001120883A JP2002310812A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 高感度歪ゲージ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001120883A JP2002310812A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 高感度歪ゲージ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002310812A true JP2002310812A (ja) 2002-10-23

Family

ID=18970853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001120883A Abandoned JP2002310812A (ja) 2001-04-19 2001-04-19 高感度歪ゲージ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002310812A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103557973A (zh) * 2013-11-20 2014-02-05 重庆交通大学 在役结构预应力原位检测系统及方法
CN116539196A (zh) * 2023-06-25 2023-08-04 南京高华科技股份有限公司 Mems压阻式压力传感器及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103557973A (zh) * 2013-11-20 2014-02-05 重庆交通大学 在役结构预应力原位检测系统及方法
CN116539196A (zh) * 2023-06-25 2023-08-04 南京高华科技股份有限公司 Mems压阻式压力传感器及其制备方法
CN116539196B (zh) * 2023-06-25 2024-01-19 南京高华科技股份有限公司 Mems压阻式压力传感器及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20010030537A1 (en) Magnetic field detection device
US8713809B2 (en) Fluxgate sensor and electronic compass making use thereof
US8098067B2 (en) Magnetic sensor element and magnetic sensor using the same
KR920010551B1 (ko) 왜곡측정방법 및 왜곡측정장치
JPH06133397A (ja) 圧電センサ
EP2384444A1 (de) Vorrichtung zur messung von richtung und/oder stärke eines magnetfeldes
JPH0564308B2 (ja)
EP0690296A2 (en) Magnetostrictive sensor
JP2002310812A (ja) 高感度歪ゲージ
JP2009236803A (ja) マグネトインピーダンスセンサ素子
WO2017213003A1 (ja) マグネトインピーダンスセンサ
JPS62184323A (ja) 磁歪方式トルクセンサ
JP6830585B1 (ja) 応力インピーダンスセンサ素子および応力インピーダンスセンサ
JP4135882B2 (ja) 磁束センサ、磁束検出方法および電流検出方法
JPH0354429A (ja) 磁気ひずみセンサおよびその製造方法
RU193362U1 (ru) Планарный магнитоэлектрический датчик магнитного поля
JPH08288143A (ja) 可変インダクター
JPS5897607A (ja) ひずみゲ−ジ
JP2004055973A (ja) コイル装置およびその製造方法
EP4004572A1 (en) Magnetic flux concentrator for in-plane direction magnetic field concentration
JP2001027664A (ja) 磁気センサ
CN219321122U (zh) 一种精密电阻
RU201792U1 (ru) Магнитоэлектрический датчик магнитного поля
JPS6041474B2 (ja) 信号伝達素子
JPH04333204A (ja) 磁気検出コイル

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080314

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20090714