JP2017156210A - Strain measurement device and strain measurement method - Google Patents

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誠 田中
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誠 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a strain measurement device for measuring a distance of displacement of a measured body on the basis of capacitance of a capacitor which is formed by a first electrode and a second electrode.SOLUTION: In a strain measurement device, a first electrode has a tabular shape, and a facing surface of a second electrode, which faces the first electrode, is a curved surface whose distance from the first electrode becomes continuously longer from the center toward an outer periphery of the first electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、歪測定装置、歪測定方法に関する。   The present invention relates to a strain measuring device and a strain measuring method.

例えば、金属溶接部などの余寿命を検査するために、被測定体の表面の歪を測定する歪測定装置が知られている(例えば特許文献1)。   For example, a strain measuring device that measures the strain on the surface of a measured object in order to inspect the remaining life of a metal weld or the like is known (for example, Patent Document 1).

特開2007−315853JP2007-315853A

上記の特許文献1には、筒状の第1電極に棒状の第2電極が挿入されて、第1電極と第2電極とで形成されるコンデンサの静電容量に基づいて歪の長さを測定する歪測定装置が開示されている。特許文献1の歪測定装置では、第1電極が第2電極に挿入される方向以外へ何れかの電極が変位した場合には、夫々の電極の一部に電界が集中するため、コンデンサの電気的特性が変化し、正確に歪の長さを測定できない虞があった。   In the above-mentioned Patent Document 1, a rod-shaped second electrode is inserted into a cylindrical first electrode, and the length of strain is determined based on the capacitance of a capacitor formed by the first electrode and the second electrode. A strain measuring device for measuring is disclosed. In the strain measuring apparatus of Patent Document 1, when any of the electrodes is displaced in a direction other than the direction in which the first electrode is inserted into the second electrode, the electric field concentrates on a part of each electrode. There is a possibility that the length of the strain cannot be accurately measured due to changes in the target characteristics.

前述した課題を解決する主たる本発明は、第1電極と第2電極とで形成されるコンデンサの静電容量に基づいて、被測定体の変位距離を測定する歪測定装置であって、前記第1電極は、平板形状を呈し、前記第1電極と対向する前記第2電極の対向面は、前記第1電極との間の距離が、前記第1電極の中心から外縁に向かうに従って連続的に長くなる曲面形状を呈する、歪測定装置である。   A main aspect of the present invention for solving the above-described problem is a strain measurement apparatus for measuring a displacement distance of a measurement object based on a capacitance of a capacitor formed by a first electrode and a second electrode, One electrode has a flat plate shape, and the opposing surface of the second electrode facing the first electrode is continuously spaced from the center of the first electrode toward the outer edge. This is a strain measuring device that exhibits a long curved surface shape.

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。   Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.

本発明によれば、第1電極又は第2電極が、夫々の電極に向かう方向以外へ変位した場合であっても、コンデンサの電気的特性を変化させず、正確に歪の長さを測定することができる。   According to the present invention, even when the first electrode or the second electrode is displaced in a direction other than the direction toward the respective electrodes, the length of strain is accurately measured without changing the electrical characteristics of the capacitor. be able to.

本実施形態に係る歪測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the distortion measuring apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第1実施形態の第2電極を示す斜視図である。It is a perspective view showing the 2nd electrode of a 1st embodiment concerning this embodiment. 本実施形態に係る第2実施形態の第2電極を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd electrode of 2nd Embodiment which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る第2電極の曲率半径を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the curvature radius of the 2nd electrode which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る歪測定装置の測定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of the distortion measuring device which concerns on this embodiment. 従来の歪測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional distortion measuring apparatus. 従来の歪測定装置の電極を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrode of the conventional distortion measuring device.

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。尚、図1〜図3においては、同一であるものには同一の引用数字を用いている。尚、図1〜6において、X軸は第2電極13の長手方向に沿う軸であり、Y軸は被測定体100の表面に対して鉛直方向に沿う軸であり、Z軸はX軸及びY軸と直交する軸である。   At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings. 1 to 3, the same reference numerals are used for the same components. 1 to 6, the X axis is an axis along the longitudinal direction of the second electrode 13, the Y axis is an axis along the vertical direction with respect to the surface of the measurement object 100, and the Z axis is the X axis and It is an axis orthogonal to the Y axis.

===構成===
図1は、本実施形態に係る歪測定装置1の断面図である。図2は、本実施形態に係る第1実施形態の第2電極13Aを示す斜視図である。図3は、本実施形態に係る第2実施形態の第2電極13Bを示す斜視図である。以下、図1、図2、図3を参照しつつ、歪測定装置1の構成について説明する。
=== Configuration ===
FIG. 1 is a cross-sectional view of a strain measuring apparatus 1 according to this embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the second electrode 13A of the first embodiment according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing the second electrode 13B of the second embodiment according to this embodiment. Hereinafter, the configuration of the strain measuring apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

発電所における高温環境下(例えば600℃)では、金属部材の溶接部110が熱で劣化し、歪を生じる。歪測定装置1は、当該歪の長さを測定する装置である。歪測定装置1は、例えば、後述する第1電極11と第2電極13とが、溶接部110を跨ぐように配置され、溶接部110の歪の長さに応じて第1電極11と第2電極13との間の距離を変化させ、当該変化に基づいて歪の長さを測定する。   Under a high temperature environment (for example, 600 ° C.) in a power plant, the welded part 110 of the metal member is deteriorated by heat and causes distortion. The strain measuring device 1 is a device that measures the length of the strain. In the strain measuring apparatus 1, for example, a first electrode 11 and a second electrode 13, which will be described later, are arranged so as to straddle the welded portion 110, and the first electrode 11 and the second electrode 11 are arranged in accordance with the strain length of the welded portion 110. The distance between the electrodes 13 is changed, and the length of strain is measured based on the change.

歪測定装置1は、例えば、第1電極11、第2電極13、第1絶縁支持体15、第2絶縁支持体16、静電容量測定部20、歪算定部30を含んで構成されている。尚、第1電極11、第2電極13、第1絶縁支持体15、第2絶縁支持体16で歪計10を構成することとする。又、以下説明の便宜上、第2電極13の説明において、第1実施形態の第2電極13A及び第2実施形態の第2電極13Bの夫々について説明することとする。   The strain measuring apparatus 1 includes, for example, a first electrode 11, a second electrode 13, a first insulating support 15, a second insulating support 16, a capacitance measuring unit 20, and a strain calculating unit 30. . The strain gauge 10 is composed of the first electrode 11, the second electrode 13, the first insulating support 15, and the second insulating support 16. For convenience of explanation, in the explanation of the second electrode 13, the second electrode 13A of the first embodiment and the second electrode 13B of the second embodiment will be explained.

<<第1電極>>
第1電極11は、後述する第2電極13と対向してコンデンサ40を形成する電極である。第1電極11は、例えば金属材料で形成され、例えば平板形状を呈している。第1電極11で用いられる金属材料には、例えば、白金、ニッケル基合金、クロム基合金、コバルト基合金、又はクロムを含むステンレスが用いられる。つまり、第1電極11は、高温環境下で酸化しない金属材料で形成され、長時間使用しても性状の変化が少ない金属材料であればよい。これにより、第1電極11は、高温環境下で生じやすい酸化による表面の誘電率の変化を回避でき、コンデンサ40の静電容量に基づいて後述する歪算定部で算定される歪の長さの測定誤差を小さくできる。
<< First electrode >>
The 1st electrode 11 is an electrode which forms the capacitor | condenser 40 facing the 2nd electrode 13 mentioned later. The first electrode 11 is made of, for example, a metal material and has, for example, a flat plate shape. As the metal material used for the first electrode 11, for example, platinum, nickel base alloy, chromium base alloy, cobalt base alloy, or stainless steel containing chromium is used. That is, the first electrode 11 may be a metal material that is formed of a metal material that does not oxidize in a high-temperature environment and has little change in properties even when used for a long time. As a result, the first electrode 11 can avoid a change in the dielectric constant of the surface due to oxidation, which is likely to occur in a high temperature environment. Measurement error can be reduced.

第1電極11は、後述する第1絶縁支持体15を介して被測定体100に支持されている。第1電極11の平面12は、後述する第2電極13の対向面14に対向するように配置されている。当該平面12と当該対向面14とでコンデンサ40が形成される。コンデンサ40は、当該平面12と当該対向面14との距離と、コンデンサ40を−X方向に向かってみたときの当該平面12と当該対向面14とが対向して重なり合う対向面積と、誘電率と、に基づく静電容量を有する。つまり、歪測定装置1は、被測定体100がX軸に沿う方向に変化すると、当該距離が変化し、それに伴って静電容量が変化するため、変化に応じた歪の長さを測定する。   The first electrode 11 is supported by the measured object 100 via a first insulating support 15 described later. The flat surface 12 of the first electrode 11 is disposed so as to face a facing surface 14 of a second electrode 13 described later. A capacitor 40 is formed by the plane 12 and the facing surface 14. The capacitor 40 includes a distance between the plane 12 and the facing surface 14, a facing area where the plane 12 and the facing surface 14 face each other when the capacitor 40 is viewed in the −X direction, a dielectric constant, , Based on capacitance. That is, the strain measuring apparatus 1 measures the length of the strain according to the change because the distance changes and the capacitance changes accordingly when the measured object 100 changes in the direction along the X axis. .

<<第2電極>>
第2電極13は、第1電極11と対向してコンデンサ40を形成する電極である。第2電極13は、例えば金属材料で形成され、例えば棒形状を呈している。第2電極13に用いられる金属材料には、第1電極11と同様に、例えば、白金、ニッケル基合金、クロム基合金、コバルト基合金、又はクロムを含むステンレスが用いられる。第2電極13は、後述する第2絶縁支持体16を介して被測定体100に支持されている。第2電極13の対向面14は、第1電極11の平面12に対向するように配置されている。第2電極13は、対向面14が第1電極11の平面12のY方向及びZ方向の幅に収まって対向するように形成されている。つまり、第2電極13は、+X方向に向かってみたときに、対向面14が平面12の外縁の内側に収まるように形成されている。第2電極13は、例えば、以下で説明する第1実施形態の第2電極13Aと第2実施形態の第2電極13Bとの何れの形態でも用いることができる。
<< Second electrode >>
The second electrode 13 is an electrode that forms the capacitor 40 facing the first electrode 11. The second electrode 13 is formed of, for example, a metal material and has, for example, a rod shape. As the metal material used for the second electrode 13, as in the first electrode 11, for example, platinum, a nickel base alloy, a chromium base alloy, a cobalt base alloy, or stainless steel containing chromium is used. The second electrode 13 is supported by the measured object 100 via a second insulating support 16 described later. The facing surface 14 of the second electrode 13 is disposed so as to face the flat surface 12 of the first electrode 11. The second electrode 13 is formed so that the facing surface 14 is opposed to the width of the flat surface 12 of the first electrode 11 in the Y direction and the Z direction. In other words, the second electrode 13 is formed such that the facing surface 14 is located inside the outer edge of the flat surface 12 when viewed in the + X direction. For example, the second electrode 13 can be used in any form of a second electrode 13A of the first embodiment and a second electrode 13B of the second embodiment described below.

図2を参照しつつ、第1実施形態の第2電極13Aについて説明する。第2電極13Aは、例えば、一端に、Z方向から見たときに平面12の中心からY方向に向かうに従って平面11から遠ざかるような形状を呈する対向面14Aを有する。具体的には、対向面14Aは、例えば、Z方向からみたときに円弧を描くように形成され、X方向及びY方向からみたときに、長方形を描くように形成されている。つまり、対向面14Aは、Z軸に沿う方向では、対向面14Aと第1電極11の平面12との距離は変わらず、Y軸に沿う方向では、対向面14Aの中心から遠ざかるほどに、第1電極11の平面12から連続的に遠ざかるように形成されている。対向面14Aの曲率半径は、溶接部110を跨ぐように夫々の脚部50が配置されることを考慮すると、被測定体100(例えば、配管)の直径の1〜0.5倍程度か、あるいは夫々の脚部50の設置間距離の1〜0.5倍程度かのいずれかを満足するように設定されていることが望ましい。具体的には、図4に示すように、被測定体100を基準にすると、溶接部110周辺で被測定体100に歪が生じる場合に、第2電極13Aの対向面14Aが、被測定体100の中心から夫々の脚部50までの距離R1(直径の0.5倍程度)、あるいは被測定体100の中心から夫々の脚部50までの距離R2(直径の1.0倍程度)の曲率半径を有していれば、歪測定装置1は精度良く歪を測定できる。又、夫々の脚部を基準に考えると、溶接部110周辺で被測定体100に歪が生じるため、夫々の脚部50の間で歪が生じるので、いずれかの脚部50から溶接部110までの距離L1(夫々の脚部50の設置間距離の0.5倍程度)、あるいは夫々の脚部50間の距離L2(夫々の脚部50の設置間距離の1.0倍程度)の曲率半径を有していれば、歪測定装置1は精度良く歪を測定できる。   The second electrode 13A of the first embodiment will be described with reference to FIG. For example, the second electrode 13A has, at one end, a facing surface 14A that has a shape such that when viewed from the Z direction, the shape moves away from the plane 11 from the center of the plane 12 toward the Y direction. Specifically, for example, the facing surface 14A is formed to draw an arc when viewed from the Z direction, and is formed to draw a rectangle when viewed from the X direction and the Y direction. In other words, the distance between the facing surface 14A and the plane 12 of the first electrode 11 does not change in the direction along the Z-axis, and the distance from the center of the facing surface 14A increases in the direction along the Y-axis. It is formed so as to be continuously away from the flat surface 12 of one electrode 11. The curvature radius of the facing surface 14A is about 1 to 0.5 times the diameter of the measured object 100 (for example, a pipe), considering that each leg portion 50 is disposed so as to straddle the welded portion 110, or Or it is desirable to set so that either of 1-0.5 times the distance between installation of each leg part 50 may be satisfied. Specifically, as shown in FIG. 4, when the measured object 100 is used as a reference, when the measured object 100 is distorted around the welded portion 110, the opposing surface 14A of the second electrode 13A becomes the measured object. A distance R1 (about 0.5 times the diameter) from the center of each 100 to each leg 50 or a distance R2 (about 1.0 times the diameter) from the center of the measured object 100 to each leg 50 If it has a radius of curvature, the strain measuring apparatus 1 can measure the strain with high accuracy. Considering each leg as a reference, distortion occurs in the measured object 100 around the welded part 110, and therefore distortion occurs between each leg 50. Distance L1 (about 0.5 times the distance between each leg 50 installation) or distance L2 between each leg 50 (about 1.0 times the distance between each leg 50 installation). If it has a radius of curvature, the strain measuring apparatus 1 can measure the strain with high accuracy.

つまり、第1実施形態の第2電極13Aにおいては、X軸に対して+Y方向又は−Y方向へのアライメントのズレ(X軸に沿う仮線と第2電極13とで角度が設けられた状態)ではコンデンサ40Aの静電容量に影響を及ぼさない形状を呈している。   That is, in the second electrode 13A of the first embodiment, the alignment is shifted in the + Y direction or the −Y direction with respect to the X axis (a state in which an angle is provided between the provisional line along the X axis and the second electrode 13). ) Has a shape that does not affect the capacitance of the capacitor 40A.

図3を参照しつつ、第2実施形態の第2電極13Bについて説明する。第2電極13Bは、一端が球面形状を呈し、第1電極11に対向する対向面14Bを有する。具体的には、対向面14Bは、X軸に直交するいずれの方向から見ても円弧を描くように形成されている。つまり、対向面14Bは、Y軸及びZ軸を含む平面12において、対向面14Bの中心点(対向面14B上の第1電極11に最も近い点)から遠ざかるに従って第1電極11の平面12から連続的に遠ざかるように形成されている。対向面14Bの曲率半径は、溶接部110を跨ぐように夫々の脚部50が配置されることを考慮すると、被測定体100(例えば、配管)の直径の1〜0.5倍程度か、あるいは夫々の脚部50の設置間距離の1〜0.5倍程度かのいずれかを満足するように設定されていることが望ましい。具体的には、図4に示すように、被測定体100を基準にすると、溶接部110周辺で被測定体100に歪が生じる場合に、第2電極13Bの対向面14Bが、被測定体100の中心から夫々の脚部50までの距離R1(直径の0.5倍程度)、あるいは被測定体100の中心から夫々の脚部50までの距離R2(直径の1.0倍程度)の曲率半径を有していれば、歪測定装置1は精度良く歪を測定できる。又、夫々の脚部を基準に考えると、溶接部110周辺で被測定体100に歪が生じるため、夫々の脚部50の間で歪が生じるので、いずれかの脚部50から溶接部110までの距離L1(夫々の脚部50の設置間距離の0.5倍程度)、あるいは夫々の脚部50間の距離L2(夫々の脚部50の設置間距離の1.0倍程度)の曲率半径を有していれば、歪測定装置1は精度良く歪を測定できる。   The second electrode 13B of the second embodiment will be described with reference to FIG. The second electrode 13 </ b> B has a spherical shape at one end, and has a facing surface 14 </ b> B that faces the first electrode 11. Specifically, the facing surface 14B is formed to draw an arc when viewed from any direction orthogonal to the X axis. In other words, the facing surface 14B moves away from the plane 12 of the first electrode 11 as it moves away from the center point of the facing surface 14B (the point closest to the first electrode 11 on the facing surface 14B) on the plane 12 including the Y axis and the Z axis. It is formed so as to continuously move away. The curvature radius of the facing surface 14B is about 1 to 0.5 times the diameter of the measured object 100 (for example, a pipe), considering that each leg portion 50 is disposed so as to straddle the welded portion 110, or Or it is desirable to set so that either of 1-0.5 times the distance between installation of each leg part 50 may be satisfied. Specifically, as shown in FIG. 4, when the measured object 100 is based on the measured object 100, when the measured object 100 is distorted around the welded portion 110, the opposing surface 14 </ b> B of the second electrode 13 </ b> B is A distance R1 (about 0.5 times the diameter) from the center of each 100 to each leg 50 or a distance R2 (about 1.0 times the diameter) from the center of the measured object 100 to each leg 50 If it has a radius of curvature, the strain measuring apparatus 1 can measure the strain with high accuracy. Considering each leg as a reference, distortion occurs in the measured object 100 around the welded part 110, and therefore distortion occurs between each leg 50. Distance L1 (about 0.5 times the distance between each leg 50 installation) or distance L2 between each leg 50 (about 1.0 times the distance between each leg 50 installation). If it has a radius of curvature, the strain measuring apparatus 1 can measure the strain with high accuracy.

つまり、第2実施形態の第2電極13Bにおいては、X軸に対してY方向、Z方向及びねじり方向へのアライメントのズレではコンデンサ40Bの静電容量に影響を及ぼさない形状を呈している。   That is, the second electrode 13B of the second embodiment has a shape that does not affect the capacitance of the capacitor 40B due to misalignment in the Y direction, the Z direction, and the torsional direction with respect to the X axis.

上記により、図5及び図6に示すように、従来の歪測定装置200において、例えば、棒状電極220が挿入される方向以外へ、少なくとも一方の電極の位置が変化した場合、筒状電極210の内部では、棒状電極220の一部が接近し、一部が遠ざかるように配置され、夫々の電極間の一部に電界が集中するため、コンデンサの電気的特性が変化し、正確に歪の長さを測定できない、という問題が解決される。   As described above, in the conventional strain measuring apparatus 200, for example, when the position of at least one of the electrodes changes in a direction other than the direction in which the rod-shaped electrode 220 is inserted, as shown in FIGS. Inside, a part of the rod-shaped electrode 220 is arranged so that a part thereof is close and partly away, and the electric field is concentrated on a part between the respective electrodes. This solves the problem of being unable to measure the thickness.

<<第1絶縁支持体>>
第1絶縁支持体15は、第1電極11を被測定体100から電気的に絶縁し、取付部材50を介して第1電極11を被測定体100に支持する部材である。第1絶縁支持体15は、中空内において第1電極11の少なくとも外縁部を覆い、第1電極11の平面12がYZ平面に沿うように固定されている。又、第1絶縁支持体15の中空は、例えば第2電極13の一端が挿通されるように、第2電極13のYZ平面で切られる断面に合う大きさの孔である。つまり、第1絶縁支持体15は、第2電極13の軸受けとなうように構成されている。したがって、第2電極13は、一端が第1絶縁支持体15に覆われているため、高温環境下でも焼き付けを起こすリスクが軽減される。
<< first insulating support >>
The first insulating support 15 is a member that electrically insulates the first electrode 11 from the measurement target 100 and supports the first electrode 11 on the measurement target 100 via the attachment member 50. The first insulating support 15 covers at least the outer edge portion of the first electrode 11 in the hollow, and is fixed so that the plane 12 of the first electrode 11 is along the YZ plane. The hollow of the first insulating support 15 is a hole having a size that fits a cross section cut along the YZ plane of the second electrode 13 so that, for example, one end of the second electrode 13 is inserted. That is, the first insulating support 15 is configured to serve as a bearing for the second electrode 13. Therefore, since the second electrode 13 is covered at one end with the first insulating support 15, the risk of baking is reduced even in a high temperature environment.

第1絶縁支持体15は、例えばセラミックス材料で形成され、例えば中空の円筒形状を呈している。セラミックス材料では、高温環境下(例えば600℃)でも電気的絶縁を確保することができるためである。セラミックス材料は、例えば純度が90%以上であれば常温において電気的絶縁が保たれ、特に、純度が99%以上であることが好ましい。より好ましくは、セラミックス材料の純度が99.7%以上であれば、例えば600℃の高温環境下にあっても40MΩ程度の絶縁抵抗を実現することができる。又、セラミックス材料は、例えばアルミナが好ましい。純度が99.7%のアルミナは、600℃の高温環境下にあっても40MΩの絶縁抵抗を示すためである。   The first insulating support 15 is made of, for example, a ceramic material and has, for example, a hollow cylindrical shape. This is because the ceramic material can ensure electrical insulation even in a high temperature environment (for example, 600 ° C.). For example, if the purity of the ceramic material is 90% or more, the electrical insulation is maintained at room temperature, and the purity is particularly preferably 99% or more. More preferably, if the purity of the ceramic material is 99.7% or higher, an insulation resistance of about 40 MΩ can be realized even in a high temperature environment of, for example, 600 ° C. The ceramic material is preferably alumina, for example. This is because alumina having a purity of 99.7% exhibits an insulation resistance of 40 MΩ even under a high temperature environment of 600 ° C.

尚、上記において第1絶縁支持体15は円筒形状を呈しているとして説明したが、これに限定されない。例えば、角柱形状でもよく、第2電極13が挿通される中空を有していればよい。尚、上記の第1絶縁支持体15の中空には、第2電極13が第1電極11に案内されるように案内部を有していてもよい。この場合、例えば、案内部は中空の一部に溝(不図示)を設けて形成され、第2電極13の一部に当該溝に嵌合する凸部(不図示)を設けて形成される。   In the above description, the first insulating support 15 is assumed to have a cylindrical shape. However, the present invention is not limited to this. For example, a prismatic shape may be used as long as it has a hollow through which the second electrode 13 is inserted. The hollow of the first insulating support 15 may have a guide portion so that the second electrode 13 is guided by the first electrode 11. In this case, for example, the guide portion is formed by providing a groove (not shown) in a part of the hollow, and formed by providing a convex part (not shown) that fits in the groove in a part of the second electrode 13. .

<<第2絶縁支持体>>
第2絶縁支持体16は、第2電極13を被測定体100から電気的に絶縁し、取付部材50を介して第2電極13を被測定体100に支持する部材である。第2絶縁支持体16は、第2電極13の他端部の外周部を覆う部材である。第2絶縁支持体16は、例えばセラミックス材料で形成され、例えば四角柱形状を呈している。尚、セラミックス材料は、第1絶縁支持体15と同様とし、その説明を省略する。
<< second insulating support >>
The second insulating support 16 is a member that electrically insulates the second electrode 13 from the measurement target 100 and supports the second electrode 13 on the measurement target 100 via the attachment member 50. The second insulating support 16 is a member that covers the outer periphery of the other end of the second electrode 13. The second insulating support 16 is made of, for example, a ceramic material and has, for example, a quadrangular prism shape. The ceramic material is the same as that of the first insulating support 15, and the description thereof is omitted.

尚、上記において第2絶縁支持体16は四角柱形状を呈しているとして説明したが、これに限定されない。例えば、角柱形状でもよく、第2電極13が支持されていればよい。   In the above description, the second insulating support 16 is described as having a quadrangular prism shape, but the present invention is not limited to this. For example, a prismatic shape may be used as long as the second electrode 13 is supported.

<<静電容量測定部>>
静電容量測定部20は、例えば、第1電極11と第2電極13とで形成されるコンデンサ40の静電容量を測定する装置である。静電容量測定部20は、例えばチャージアンプやLCRメーターで構成されている。静電容量測定部20では、コンデンサ40と接続され、コンデンサ40から出力される信号に基づいて静電容量が測定される。静電容量測定部20は、後述する歪算定部30に静電容量を示す情報を出力する。
<< Capacitance measurement section >>
The capacitance measuring unit 20 is a device that measures the capacitance of the capacitor 40 formed by the first electrode 11 and the second electrode 13, for example. The capacitance measuring unit 20 is configured by, for example, a charge amplifier or an LCR meter. The capacitance measuring unit 20 is connected to the capacitor 40 and measures the capacitance based on a signal output from the capacitor 40. The capacitance measuring unit 20 outputs information indicating the capacitance to the strain calculating unit 30 described later.

<<歪算定部>>
歪算定部30は、例えば、静電容量測定部20から出力される静電容量を示す情報に基づいて歪の長さを算定する装置である。歪算定部30は、例えば、ROM、RAM、CPUを含んで構成されている。歪算定部30は、例えば、表示部(不図示)に歪の長さを示す情報を出力する機能を有する。
<< Strain calculation section >>
The strain calculation unit 30 is a device that calculates the length of strain based on information indicating the capacitance output from the capacitance measurement unit 20, for example. The strain calculation unit 30 includes, for example, a ROM, a RAM, and a CPU. The strain calculation unit 30 has a function of outputting information indicating the length of strain to a display unit (not shown), for example.

===測定手順===
以下、図5を参照しつつ、歪測定装置1の測定手順について説明する。尚、以下において、S100を実行する主体は、作業員であり、S101を実行する主体は、コンデンサ40であり、S102及びS103を実行する主体は、静電容量測定部20であり、S104を実行する主体は、歪算定部30である。又、歪測定装置1は、静電容量測定部20及び歪算定部30を実行するためのプログラムが記憶されている記憶部(不図示)を備えている。例えば、静電容量測定部20及び歪算定部30の機能は、歪測定装置1の当該プログラムの実行結果に基づいて実行されることとする。
=== Measurement procedure ===
Hereinafter, the measurement procedure of the strain measuring apparatus 1 will be described with reference to FIG. In the following, the main body that executes S100 is an operator, the main body that executes S101 is the capacitor 40, and the main body that executes S102 and S103 is the capacitance measuring unit 20, and executes S104. The subject to perform is the strain calculation unit 30. Further, the strain measuring apparatus 1 includes a storage unit (not shown) in which programs for executing the capacitance measuring unit 20 and the strain calculating unit 30 are stored. For example, the functions of the capacitance measuring unit 20 and the strain calculating unit 30 are executed based on the execution result of the program of the strain measuring device 1.

先ず、作業員は、歪計10の第1電極11と第2電極13とを、測定対象の溶接部110を跨ぐように配置する(S100)。第1電極11と第2電極13とを結ぶ仮線に沿う方向の変位に応じて、コンデンサ40の静電容量が変化する。コンデンサ40は、静電容量測定部20に信号を出力する(S101)。静電容量測定部20は、コンデンサ40から入力された信号に基づいて静電容量を測定する(S102)。静電容量測定部20は、静電容量を示す情報を歪算定部30に出力する(S103)。歪算定部30は、静電容量を示す情報に基づいて歪の長さを算定する(S104)。   First, an operator arrange | positions the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 13 of the strain gauge 10 so that the welding part 110 of a measuring object may be straddled (S100). The capacitance of the capacitor 40 changes according to the displacement in the direction along the temporary line connecting the first electrode 11 and the second electrode 13. The capacitor 40 outputs a signal to the capacitance measuring unit 20 (S101). The capacitance measuring unit 20 measures the capacitance based on the signal input from the capacitor 40 (S102). The capacitance measuring unit 20 outputs information indicating the capacitance to the strain calculating unit 30 (S103). The strain calculation unit 30 calculates the length of the strain based on the information indicating the capacitance (S104).

尚、上記の測定手順において、歪計10を設置した後に、第2電極13が第1電極11に対して、第1電極11と第2電極13とを結ぶ仮線に沿う方向以外にズレを生じることがある。つまり、第1電極11と第2電極13との間で、アライメントにズレを生じることがある。しかし、第2電極(13A、13B)の対向面(14A、14B)が第1実施形態の円状の面又は第2実施形態の球面である場合には、アライメントのズレに対して、第1電極11の平面12と第2電極(13A、13B)の対向面(14A、14B)との距離は変化しない。したがって、第1電極11と第2電極13との間においては、局所的に電気的特性が変化することがなく、コンデンサ40の静電容量にズレを生じない。よって、第1電極と第2電極とが平板形状である場合、第1電極が筒形状を呈し第2電極が棒形状を呈している場合、の何れの歪計よりも正確に歪の長さを測定することができる。   In the above measurement procedure, after the strain gauge 10 is installed, the second electrode 13 is displaced from the first electrode 11 in a direction other than the direction along the temporary line connecting the first electrode 11 and the second electrode 13. May occur. That is, the alignment may be shifted between the first electrode 11 and the second electrode 13. However, when the opposing surfaces (14A, 14B) of the second electrodes (13A, 13B) are the circular surfaces of the first embodiment or the spherical surfaces of the second embodiment, the first is not affected by the misalignment. The distance between the flat surface 12 of the electrode 11 and the opposing surfaces (14A, 14B) of the second electrodes (13A, 13B) does not change. Therefore, the electrical characteristics do not change locally between the first electrode 11 and the second electrode 13, and the capacitance of the capacitor 40 does not shift. Therefore, when the first electrode and the second electrode have a flat plate shape, the strain length is more accurate than any of the strain gauges when the first electrode has a cylindrical shape and the second electrode has a rod shape. Can be measured.

以上説明したように、本実施形態に係る歪測定装置1は、第1電極11と第2電極13とで形成されるコンデンサ40の静電容量に基づいて、被測定体100の変位距離を測定する歪測定装置1であって、第1電極11は、平板形状を呈し、第1電極11と対向する第2電極13の対向面14は、第1電極11との間の距離が、第1電極11の中心から外縁に向かうに従って連続的に長くなる曲面形状を呈することを特徴とする。本実施形態によれば、歪計10のアライメント変化に影響されず、正確に歪の長さを測定することができる。   As described above, the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment measures the displacement distance of the measured object 100 based on the capacitance of the capacitor 40 formed by the first electrode 11 and the second electrode 13. The first electrode 11 has a flat plate shape, and the opposing surface 14 of the second electrode 13 that opposes the first electrode 11 has a first distance between the first electrode 11 and the first electrode 11. It is characterized by exhibiting a curved surface shape that becomes continuously longer from the center of the electrode 11 toward the outer edge. According to this embodiment, the strain length can be accurately measured without being affected by the alignment change of the strain gauge 10.

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、コンデンサ40の静電容量を測定する静電容量測定部20と、静電容量測定部20から出力される静電容量を示す情報に基づいて、被測定体100の変位距離を算定する歪算定部30と、をさらに備えることを特徴とする。本実施形態によれば、歪計10で計測された歪の長さをデジタルデータで扱えるため、情報管理が容易になる。   Further, the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is based on a capacitance measuring unit 20 that measures the capacitance of the capacitor 40 and information indicating the capacitance output from the capacitance measuring unit 20. And a strain calculating unit 30 that calculates the displacement distance of the DUT 100. According to the present embodiment, since the strain length measured by the strain gauge 10 can be handled as digital data, information management is facilitated.

又、本実施形態に係る歪測定装置1の第2電極13Aの対向面14Aは、一の方向に沿って中心から遠ざかるほどに、第1電極11の平面12からの距離が長くなるような放物状の面であることを特徴とする。本実施形態によれば、歪計10の第2電極13Aと、X軸に沿う仮線と、で角度が設けられた状態であっても、正確に歪の長さを測定することができる。   Further, the opposing surface 14A of the second electrode 13A of the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is such that the distance from the flat surface 12 of the first electrode 11 increases as the distance from the center increases along one direction. It is a physical surface. According to the present embodiment, even if the second electrode 13A of the strain gauge 10 and the temporary line along the X axis are in an angled state, the length of the strain can be measured accurately.

又、本実施形態に係る歪測定装置1の第2電極13Bの対向面14Bは、球面形状を呈することを特徴とする。本実施形態によれば、歪計10の第2電極13BがX軸に対してY方向、Z方向及びねじり方向へ変位した状態であっても、正確に歪の長さを測定することができる。   In addition, the opposing surface 14B of the second electrode 13B of the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is characterized by having a spherical shape. According to the present embodiment, even when the second electrode 13B of the strain gauge 10 is displaced in the Y direction, the Z direction, and the torsional direction with respect to the X axis, the strain length can be accurately measured. .

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、第2電極13は、棒形状を呈する電極であり、第2電極13の対向面14は、第2電極13の一端に設けられていることを特徴とする。本実施形態によれば、第1電極11と第2電極13とで歪を起こしやすい溶接部110等の幅に合わせて、溶接部110等を跨いで測定することができる。   In the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the second electrode 13 is a rod-shaped electrode, and the opposing surface 14 of the second electrode 13 is provided at one end of the second electrode 13. Features. According to the present embodiment, measurement can be performed across the welded portion 110 or the like in accordance with the width of the welded portion 110 or the like that is likely to cause distortion between the first electrode 11 and the second electrode 13.

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、第1電極11と第2電極13とが対向するように、第1電極11と第2電極13の一端とを収容し、第1電極11を被測定体100に支持する第1絶縁支持体15と、第2電極13の他端を収容し、第2電極13を被測定体100に支持する第2絶縁支持体16と、をさらに備えることを特徴とする。本実施形態によれば、高温環境下に第2電極13が露出して焼け付くのを防止できる。   Moreover, the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment accommodates the first electrode 11 and one end of the second electrode 13 so that the first electrode 11 and the second electrode 13 face each other, and the first electrode 11 is A first insulating support 15 that is supported by the measured object 100; and a second insulating support 16 that accommodates the other end of the second electrode 13 and supports the second electrode 13 to the measured object 100. It is characterized by. According to the present embodiment, it is possible to prevent the second electrode 13 from being exposed and seized in a high temperature environment.

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、第1電極11は、白金で形成され、第2電極13は、白金で形成されていることを特徴とする。本実施形態によれば、高温環境下において第1電極11と第2電極13が腐食することを防止できる。   Further, the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is characterized in that the first electrode 11 is made of platinum and the second electrode 13 is made of platinum. According to this embodiment, it can prevent that the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 13 corrode in a high temperature environment.

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、第1絶縁支持体15は、セラミックで形成されていることを特徴とする。本実施形態によれば、第1電極11に対して耐熱効果、絶縁効果を与えることができる。   Further, the strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is characterized in that the first insulating support 15 is made of ceramic. According to this embodiment, a heat resistance effect and an insulation effect can be given to the first electrode 11.

又、本実施形態に係る歪測定装置1は、第2絶縁支持体16は、セラミックで形成されていることを特徴とする。本実施形態によれば、第2電極13に対して耐熱効果、絶縁効果を与えることができる。   The strain measuring apparatus 1 according to the present embodiment is characterized in that the second insulating support 16 is made of ceramic. According to the present embodiment, a heat resistance effect and an insulation effect can be given to the second electrode 13.

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。   In addition, said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

1 歪測定装置
11 第1電極
13 第2電極
13A 第2電極
13B 第2電極
14 対向面
14A 対向面
14B 対向面
15 第1絶縁支持体
16 第2絶縁支持体
20 静電容量測定部
30 歪算定部
40 コンデンサ
100 被測定体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Strain measuring device 11 1st electrode 13 2nd electrode 13A 2nd electrode 13B 2nd electrode 14 Opposite surface 14A Opposite surface 14B Opposite surface 15 1st insulation support body 16 2nd insulation support body 20 Capacitance measurement part 30 Strain calculation Part 40 Capacitor 100 DUT

Claims (10)

第1電極と第2電極とで形成されるコンデンサの静電容量に基づいて、被測定体の変位距離を測定する歪測定装置であって、
前記第1電極は、平板形状を呈し、
前記第1電極と対向する前記第2電極の対向面は、前記第1電極との間の距離が、前記第1電極の中心から外縁に向かうに従って連続的に長くなる曲面形状を呈する
ことを特徴とする歪測定装置。
A strain measuring device for measuring a displacement distance of a measured object based on a capacitance of a capacitor formed by a first electrode and a second electrode,
The first electrode has a flat plate shape,
The facing surface of the second electrode facing the first electrode has a curved surface shape in which the distance from the first electrode continuously increases from the center of the first electrode toward the outer edge. A strain measuring device.
前記コンデンサの静電容量を測定する静電容量測定部と、
前記静電容量測定部から出力される静電容量を示す情報に基づいて、前記被測定体の変位距離を算定する歪算定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の歪測定装置。
A capacitance measuring unit for measuring the capacitance of the capacitor;
Based on information indicating the capacitance output from the capacitance measuring unit, a strain calculating unit that calculates the displacement distance of the measured object;
The strain measuring device according to claim 1, further comprising:
前記第2電極の対向面は、一の方向に沿って中心から遠ざかるほどに、前記第1電極の平板面からの距離が長くなるような一定の曲率を有する面である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の歪測定装置。
The facing surface of the second electrode is a surface having a certain curvature such that the distance from the flat plate surface of the first electrode increases as the distance from the center increases in one direction. Item 3. The strain measuring device according to Item 1 or Item 2.
前記第2電極の対向面は、球面形状を呈する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の歪測定装置。
The strain measuring device according to claim 1, wherein the facing surface of the second electrode has a spherical shape.
前記第2電極は、棒形状を呈する電極であり、
前記第2電極の対向面は、前記第2電極の一端に設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の歪測定装置。
The second electrode is a rod-shaped electrode,
The strain measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the opposing surface of the second electrode is provided at one end of the second electrode.
前記第1電極と前記第2電極とが対向するように、前記第1電極と前記第2電極の一端とを収容し、前記第1電極を前記被測定体に支持する第1絶縁支持体と、
前記第2電極の他端を収容し、前記第2電極を前記被測定体に支持する第2絶縁支持体と、
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の歪測定装置。
A first insulating support for accommodating the first electrode and one end of the second electrode so that the first electrode and the second electrode face each other, and supporting the first electrode on the object to be measured; ,
A second insulating support that accommodates the other end of the second electrode and supports the second electrode on the object to be measured;
The strain measurement apparatus according to claim 5, further comprising:
前記第1電極は、白金で形成され、
前記第2電極は、白金で形成されている
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の歪測定装置。
The first electrode is formed of platinum;
The strain measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second electrode is formed of platinum.
前記第1絶縁支持体は、セラミックで形成されている
ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の歪測定装置。
The strain measuring apparatus according to claim 6 or 7, wherein the first insulating support is made of ceramic.
前記第2絶縁支持体は、セラミックで形成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の歪測定装置。
The strain measuring apparatus according to claim 8, wherein the second insulating support is made of ceramic.
請求項1に記載の歪測定装置を用いて前記被測定体の変位距離を測定するための歪測定方法であって、
前記コンデンサの静電容量を測定し、
前記静電容量を示す情報に基づいて、前記被測定体の変位距離を算定する
ことを特徴とする歪測定方法。
A strain measurement method for measuring a displacement distance of the measurement object using the strain measurement device according to claim 1,
Measuring the capacitance of the capacitor,
A strain measurement method, comprising: calculating a displacement distance of the measured object based on information indicating the capacitance.
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