JP2008191093A - Strain gauge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、歪を検出するための歪ゲージに関する。 The present invention relates to a strain gauge for detecting strain.
従来より、歪を検出するための歪みゲージが知られている(特許文献1から特許文献3参照)。これらの特許文献に示すような歪ゲージは、母体金属を被測定物に貼付し被測定物が変化したときに共に変化する母体金属の伸びにより断面積が減るとともに長さが長くなった母体金属の抵抗値を歪みとして外部へ通知するものである。歪ゲージは、熱応力の測定にも用いられるものであるので母体金属としてはコンスタンタンなどのように電気抵抗の温度係数の小さいものが用いられる。 Conventionally, strain gauges for detecting strain are known (see Patent Document 1 to Patent Document 3). The strain gauges as shown in these patent documents are a base metal whose cross-sectional area is reduced and length is increased due to the elongation of the base metal that changes together when the base metal is affixed to the object to be measured. This resistance value is notified to the outside as distortion. Since the strain gauge is also used for measuring thermal stress, a base metal having a small temperature coefficient of electrical resistance such as constantan is used.
ところで、歪ゲージの母体金属として用いられるコンスタンタンは、熱電対の一方の金属として用いられる金属材料であることが知られている。このため、歪ゲージを外部の測定器と接続するためにコンスタンタンをリード線として中継端子まで引き出し、さらに中継端子で別の金属材料からなるリード線を接続して測定器と歪ゲージとを接続したときには、ゼーベック効果により熱起電力が発生して測定器で測定された測定値に誤差が与えられてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みて、ゼーベック効果による熱起電力の発生を抑制することができる歪ゲージを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the strain gauge which can suppress generation | occurrence | production of the thermoelectromotive force by a Seebeck effect in view of the said situation.
上記目的を達成する本発明の第1の歪ゲージは、2つの接続端を有し第1の種類の金属で形成された歪ゲージ本体と、
上記2つの接続端それぞれに一方の接続端が接続されて延在する、上記第1の種類の金属と同一種類の金属で形成された2本の第1のリード線と、
上記2本の第1のリード線の2つの他方の端どうしが近接配置されその2つの他方の端どうしでは伝熱させつつその2つの他方の端を除く周囲からは熱的に隔離する中継端子と、
上記2つの他方の端それぞれに接続された、上記第1の種類の金属とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線とを有することを特徴とする。
A first strain gauge of the present invention that achieves the above object has a strain gauge body having two connecting ends and formed of a first type metal,
Two first lead wires formed of the same type of metal as the first type of metal, each of which is connected to one of the two connection ends and extends;
A relay terminal in which two other ends of the two first lead wires are arranged close to each other, and heat is transferred between the two other ends while being thermally isolated from the surroundings excluding the other two ends. When,
It has two 2nd lead wires which are connected to each of the two other ends and are made of a second type metal different from the first type metal.
上記本発明の第1の歪ゲージによれば、上記中継端子が有する、2つの他方の端を等温度に維持するための伝熱作用とその2つ他方の端を除く周囲からは熱的に隔離する断熱作用との双方によって上記第1のリード線の2つの他方の端どうしがほぼ等温度に維持される。 According to the first strain gauge of the present invention, the relay terminal has a heat transfer action for maintaining the other two ends at the same temperature, and thermally from the surroundings excluding the other end. The two other ends of the first lead wire are maintained at substantially the same temperature by both the insulating heat insulating action.
このため、その他方の2つの端に第2の種類の金属からなる2本のリード線が接続されたとしてもゼーベック効果による熱起電力の発生が抑制される。 For this reason, even if two lead wires made of the second type metal are connected to the other two ends, generation of thermoelectromotive force due to the Seebeck effect is suppressed.
ここで、上記第1の種類の金属がコンスタンタンであり、上記第2の種類の金属が銅であっても良く、また第1の種類の金属と上記第2の種類の金属は、他の異種の金属の組み合わせであっても良い。 Here, the first type metal may be constantan, and the second type metal may be copper, and the first type metal and the second type metal may be different from each other. A combination of these metals may also be used.
また上記中継端子は、別に設けられたものではなく、回路基板上に配置されたものであっても良い。 Further, the relay terminal is not provided separately but may be disposed on a circuit board.
上記目的を達成する本発明の第2の歪ゲージは、互いに近接配置された2つの接続端子を有し、第1の種類の金属で形成された歪ゲージ本体と、
上記2つの接続端を、その2つの接続端どうしでは伝熱させつつ2つの接続端を除く周囲からは熱的に隔離する中継端子と、
上記2つの接続端それぞれに接続された、上記第1の種類の金属とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線とを有することを特徴とする。
A second strain gauge of the present invention that achieves the above object has two connection terminals arranged in close proximity to each other, and a strain gauge body formed of a first type metal,
A relay terminal that thermally isolates the two connection ends from the surroundings except the two connection ends while transferring heat between the two connection ends;
It has two second lead wires made of a second type metal different from the first type metal connected to each of the two connection ends.
上記本発明の第1の歪ゲージでは、第1のリード線を設けて第1のリード線と第2のリード線とを中継端子上で接続したが、上記本発明の第2の歪ゲージでは、本発明の第1の歪ゲージが備える第1のリード線を省略して歪ゲージ本体が備える第1の種類の金属を直接第2のリード線に接続する構成に変更している。この構成でも良い。 In the first strain gauge of the present invention, the first lead wire is provided and the first lead wire and the second lead wire are connected on the relay terminal. However, in the second strain gauge of the present invention, The first lead wire provided in the first strain gauge of the present invention is omitted, and the first type metal provided in the strain gauge main body is changed to a configuration in which the first lead wire is directly connected to the second lead wire. This configuration may be used.
以上、説明したようにゼーベック効果による熱起電力の発生を抑制することができる歪ゲージが実現する。 As described above, a strain gauge capable of suppressing the generation of thermoelectromotive force due to the Seebeck effect is realized.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態である歪ゲージの構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a strain gauge according to an embodiment of the present invention.
図1(a)には、歪ゲージの構成が示されており、図1(b)には図1(a)に示す中継端子100の構成が示されている。
FIG. 1A shows the configuration of the strain gauge, and FIG. 1B shows the configuration of the
図1に示す歪ゲージ1は、2つの接続端11A,11Bを有し第1の種類の金属11で形成された歪ゲージ本体と、2つの接続端11A,11Bそれぞれにそれぞれの一方の接続端が接続されて延在する、第1の種類の金属と同一種類の金属で形成された2本の第1のリード線12A,12Bと、2本の第1のリード線12A,12Bの2つの他方の端120A,120Bどうしが近接配置されその2つの他方の端どうし12A1,12B1では伝熱させつつ2つの他方の端12A1,12B1を除く周囲からは熱的に隔離する中継端子100と、2つの他方の端12A1,12B1それぞれに接続された、第1の種類の金属11とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線13A,13Bとを有する。
The strain gauge 1 shown in FIG. 1 has two
ここでは第1の種類の金属がコンスタンタンであり、第2の種類の金属が銅である場合の例が示されている。なお、第1の種類の金属と第2の種類の金属との組み合わせは他の組み合わせであっても良い。 Here, an example is shown in which the first type of metal is constantan and the second type of metal is copper. The combination of the first type metal and the second type metal may be other combinations.
ここで、ゼーベック効果による熱起電力の発生を抑制するための工夫が凝らされている中継端子100の構成を詳細に説明する。図1(b)には、図1(a)の中継端子100の構成が示されている。
Here, the structure of the
図1(b)に示す中継端子100には、土台となるサブストレート101上に断熱材102が積層されており、さらにその断熱材102の上に中継端子ベース103が積層されている。その中継端子ベースに中継接続用の2つの接点120A,120Bが形成されている。これらの接点120A,120B上で第1のリード線が有する2つの接続端12A1,12B1と第2のリード線の端13A1,13B1が接続される。さらに、それらの接点120A,120B上が熱伝導性の良い材料104によってモールドされている。
In the
中継端子100が図1(b)に示す構成であると、2本の第1のリード線の2つの他方の端12A1,12B1どうしを近接配置し2つの他方の端12A1,12B1どうしを伝熱させつつ2つの他方の端12A1,12B1を除く周囲からは熱的に隔離することができるので、2つの他方の端12A1、12B1を常にほぼ等温に維持することが可能となる。この異種の金属が接合する2つの接合点(2つの他方の端12A1,12B1)の温度がほぼ等温度に維持されると、異種金属からなる第2のリード線の接続端13A,13Bが接点120A,120Bに接続されたとしてもゼーベック効果による熱起電力の発生が抑制される。
When the
すなわち、熱起電力の影響を抑制して正確に測定を行なうことができる歪ゲージ1が実現する。 That is, the strain gauge 1 capable of accurately measuring while suppressing the influence of the thermoelectromotive force is realized.
図2は、図1に示す中継端子100の別の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another configuration of the
図2に示す様に図1に示す中継端子100の断熱効果と伝熱効果との双方を高めるために、2つの接点120A,120Bを囲うように熱伝導性の良い材料でモールドしている部分の上から断熱材14を被せている。図2の構成にしても良い。
As shown in FIG. 2, in order to enhance both the heat insulating effect and the heat transfer effect of the
図3は、図1に示す中継端子100の別の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration of the
図3に示す様に図1に示す中継端子が有する2つの120A,120B間の伝熱効果を高めるために中継端子自体103Aを熱伝導性の良い材料130Aで構成しても良い。 As shown in FIG. 3, in order to enhance the heat transfer effect between the two 120A and 120B of the relay terminal shown in FIG.
ここで上記第1実施形態においては中継端子100を別途設けてその中継端子100と測定器とを接続する場合の例を説明したが、歪ゲージ1を測定器に接続するときに回路基板を通して接続される場合もあるのでその場合には回路基板上に中継端子を設けても良い。
Here, in the first embodiment, the example in which the
図4は、回路基板上に中継端子を設けた場合の例を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a relay terminal is provided on a circuit board.
図4では、図1の中継端子100を回路基板P1上に設けて、図1(b)に示す断熱材の代わりに接点P1A,P1Bの周りに空気孔P1Cを設けることにより断熱効果を持たせている。このときには第1のリード線12の2つの他方の端12A1.12B1を、回路基板上の2つの接点P1A,P2Bそれぞれに接続する構成にしておいて、2つの接点の間では伝熱させつつ2つの他方の端12A1,12B1を除く周囲からは熱的に隔離している。このような構成でも良い。
In FIG. 4, the
図5は、図4の変形例を説明する図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of FIG.
図5の様に一方の接点P2Aを囲むように他方の接点P2B´を設けると、接点P2A,P2B´間の伝熱効果がより一層高まって双方の接点の間の温度がより確実に等温度に保たれる。 When the other contact P2B ′ is provided so as to surround one contact P2A as shown in FIG. 5, the heat transfer effect between the contacts P2A and P2B ′ is further enhanced, and the temperature between the two contacts is more reliably equal temperature. To be kept.
図6は、別の実施形態を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing another embodiment.
第1実施形態では、第1のリード線12A,12Bを設けてリード線を長くして配線のし易さを提供したが、配線にそれほど長さが必要ない場合にはこの第1のリード線12A,12Bを省略することもできる。
In the first embodiment, the
図6に示す歪ゲージ10は、互いに近接配置された2つの接続端11A,11Bを有し、第1の種類の金属(コンスタンタン)で形成された歪ゲージ本体1Aと、2つの接続端11A,11Bを、2つの接続端11A,11Bどうしでは伝熱させつつ2つの接続端11A,11Bを除く周囲からは熱的に隔離する中継端子100と、2つの接続端11A,11Bそれぞれに接続された、第1の種類の金属とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線13A,13Bとを有する。図1(a)、図1(b)に示す構成の代わりに図6(a)、図6(b)に示す構成にしても良い。
A
1 2 歪ゲージ
11 第1の種類の金属(コンスタンタン)
11A 11B 接続端
12A 12B 第1のリード線(コンスタンタン)
12A1 12B1 第1のリード線が有する2つの接続端
120A 120B 接点
13A 13B 第2のリード線(銅)
13A1 13B1 第2のリード線(銅)が有する2つの接続端
14 断熱材
100 中継端子
101 サブストレート
102 断熱材
103 中継端子
103A 熱伝導性の良い材料で構成された中継端子
104 熱伝導性の良い材料
1 2
12A1 12B1 Two connection ends of the
13A1 13B1 Two connection ends of the second lead wire (copper) 14
Claims (4)
前記2つの接続端それぞれにそれぞれの一方の接続端が接続されて延在する、前記第1の種類の金属と同一種類の金属で形成された2本の第1のリード線と、
前記2本の第1のリード線の2つの他方の端どうしが近接配置され該2つの他方の端どうしでは伝熱させつつ該2つの他方の端を除く周囲からは熱的に隔離する中継端子と、
前記2つの他方の端それぞれに接続された、前記第1の種類の金属とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線とを有することを特徴とする歪ゲージ。 A strain gauge body having two connecting ends and formed of a first type of metal;
Two first lead wires formed of the same type of metal as the first type of metal, each extending from one of the two connection ends connected thereto; and
A relay terminal in which two other ends of the two first lead wires are arranged close to each other so that heat is transferred between the two other ends and is thermally isolated from the surroundings except for the other two ends. When,
A strain gauge comprising two second lead wires made of a second type of metal different from the first type of metal connected to each of the two other ends.
前記2つの接続端を、該2つの接続端どうしでは伝熱させつつ該2つの接続端を除く周囲からは熱的に隔離する中継端子と、
前記2つの接続端それぞれに接続された、前記第1の種類の金属とは異なる第2の種類の金属からなる2本の第2のリード線とを有することを特徴とする歪ゲージ。 A strain gauge body having two connection terminals arranged close to each other and formed of a first type of metal;
A relay terminal that thermally isolates the two connection ends from the surroundings excluding the two connection ends while transferring heat between the two connection ends;
A strain gauge comprising two second lead wires made of a second type of metal different from the first type of metal connected to each of the two connection ends.
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