JP2015127650A - 動ひずみアンプの校正方法及び動ひずみアンプの校正装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ひずみゲージ8に接続する動ひずみアンプ10を校正する動ひずみアンプ10の校正装置であって、静的な関係で予めFBGセンサ1のひずみとブラッグ波長の関係を校正し、校正したFBGセンサ1のブラック波長計測系を基準とし、動的な関係で動ひずみアンプ10の校正特性を取得する。
【選択図】図1
Description
により、片持ちハリにおける自由端のたわみ(ymax)、ひずみ(ε)、及びブラッグ波長が一義的に決まる関係であり、
動的な関係は、対象物を、FBGセンサを配した片持ちハリとし、前記片持ちハリに振動・衝撃を負荷し、FBGセンサのひずみ信号をフーリエ変換し、FBGセンサによるスペクトラムの平坦域を取得し得るものであることが好ましい。
対象物に配置されるFBGセンサと、
該FBGセンサに光を入力する光源と、
前記FBGセンサからの反射光を分離する光サーキュレータと、
該光サーキュレータからの反射光を入射させる光学フィルタと、
該光学フィルタからの透過光及び反射光を受ける光電変換部と、
前記対象物に配置されるひずみゲージと、
該ひずみゲージに接続する動ひずみアンプと、
前記光電変換部からの信号及び前記動ひずみアンプからの信号を処理するAD変換部と、
該AD変換部に接続され且つ該光電変換部からの信号を動ひずみアンプからの信号と同期させる信号同期クロック発生器と、
を備えることが好ましい。
ここでZは断面係数と呼ばれ、ハリの断面形状により一意的に定まる。またハリの幅がa、厚さがbの時、Z=(ab2)/6であることが知られている。ハリが円断面の場合は、その半径をrとするとZ=(πr3/32)である。Eはハリの材料のヤング率である。
ここで、Iはハリの断面二次モーメントである。幅a、厚さbのハリの断面二次モーメントは(ab3/12)であり、円形断面のハリの断面二次モーメントは(πr4/64)である。
式(3)は、ハリの寸法とひずみを計測する位置Lと長さを測るだけの関係で求まる。
片持ちハリにおいて自由端に荷重を負荷し、図2に示す如く、そのたわみをレーザ変位計13により計測する。これにより固定端からLの位置のひずみを式(3)から求めることができる。ここでレーザ変位計13は、国家標準で校正されたブロックゲージ等を用いて校正されていることが好ましい。
ここでfnはハリの共振周波数、hnは次数係数と呼ばれる。ρはハリの材料の密度、Aはハリの断面積であり、n=1のときh1=1.875である。更に具体的な例で示すと、f1をひずみゲージ8が汎用される周波数100Hzよりも高くなるようにハリの材料と寸法を決定し、例えば、アルミを用いて1=165,a=75,b=4の場合には、f1=120Hzとなる。
により、片持ちハリにおける自由端のたわみ(ymax)、ひずみ(ε)、及びブラッグ波長が一義的に決まる関係であり、
動的な関係は、対象物Sを、FBGセンサ1を配した片持ちハリとし、前記片持ちハリに振動・衝撃を負荷し、FBGセンサ1のひずみ信号をフーリエ変換し、FBGセンサ1によるスペクトラムの平坦域を取得するものであると、動ひずみアンプ10の校正特性を容易に取得し、動ひずみアンプ10を好適に校正することができる。
該FBGセンサ1に光を入力する広帯域光源3と、
前記FBGセンサ1からの反射光を分離する光サーキュレータ4と、
該光サーキュレータ4からの反射光を入射させる光学フィルタ5と、
該光学フィルタ5からの透過光及び反射光を受ける光電変換部6,7と、
前記対象物Sに配置されるひずみゲージ8と、
該ひずみゲージ8に接続する動ひずみアンプ10と、
前記光電変換部6,7からの信号及び前記動ひずみアンプ10からの信号を処理するAD変換部11と、
該AD変換部11に接続され且つ該光電変換部6,7からの信号を動ひずみアンプ10からの信号と同期させる信号同期クロック発生器12と、
を備えると、動ひずみアンプ10の校正特性を適切に取得し、動ひずみアンプ10を校正することができる。
3 広帯域光源
4 光サーキュレータ
5 光学フィルタ
6 透過光側の光電変換部
7 反射光側の光電変換部
8 ひずみゲージ
10 動ひずみアンプ
11 AD変換部
12 信号同期クロック発生器
13 レーザ変位計
15 ハリ(対象物)
16 治具(対象物)
Claims (8)
- ひずみゲージに接続する動ひずみアンプを校正する動ひずみアンプの校正方法であって、静的な関係で予めFBGセンサのひずみとブラッグ波長の関係を校正し、校正したFBGセンサのブラック波長計測系を基準とし、動的な関係で動ひずみアンプの校正特性を取得することを特徴とする動ひずみアンプの校正方法。
- 動的な関係は、FBGセンサを配した対象物に振動・衝撃を負荷し、振動収録時間を長くしてゼロHzに近似しえる周波数とし、静的な関係と同等にすることを特徴とする請求項1に記載の動ひずみアンプの校正方法。
- FBGセンサによるスペクトラムの平坦域から、ひずみゲージの振幅特性または/及び位相特定がかい離する状態を検出し、動ひずみアンプの校正特性を取得することを特徴とする請求項3に記載の動ひずみアンプの校正方法。
- ひずみゲージに接続する動ひずみアンプを校正する動ひずみアンプの校正装置であって、静的な関係で予めFBGセンサのひずみとブラッグ波長の関係を校正し、校正したFBGセンサのブラック波長計測系を基準とし、動的な関係で動ひずみアンプの校正特性を取得するよう構成されたことを特徴とする動ひずみアンプの校正装置。
- 動的な関係は、FBGセンサを配した対象物に振動・衝撃を負荷し、振動収録時間を長くしてゼロHzに近似しえる周波数とし、静的な関係と同等にすることを特徴とする請求項5に記載の動ひずみアンプの校正装置。
- 対象物に配置されるFBGセンサと、
該FBGセンサに光を入力する光源と、
前記FBGセンサからの反射光を分離する光サーキュレータと、
該光サーキュレータからの反射光を入射させる光学フィルタと、
該光学フィルタからの透過光及び反射光を受ける光電変換部と、
前記対象物に配置されるひずみゲージと、
該ひずみゲージに接続する動ひずみアンプと、
前記光電変換部からの信号及び前記動ひずみアンプからの信号を処理するAD変換部と、
該AD変換部に接続され且つ該光電変換部からの信号を動ひずみアンプからの信号と同期させる信号同期クロック発生器と、
を備えたことを特徴とする請求項5又は6に記載の動ひずみアンプの校正装置。 - 動的関係をチェックする変位計を備え、AD変換部は、変位計からの信号が入力されるように構成したことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の動ひずみアンプの校正装置。
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JP2013272725A JP2015127650A (ja) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | 動ひずみアンプの校正方法及び動ひずみアンプの校正装置 |
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