JP3049532B2 - ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法 - Google Patents
ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法Info
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- JP3049532B2 JP3049532B2 JP5163310A JP16331093A JP3049532B2 JP 3049532 B2 JP3049532 B2 JP 3049532B2 JP 5163310 A JP5163310 A JP 5163310A JP 16331093 A JP16331093 A JP 16331093A JP 3049532 B2 JP3049532 B2 JP 3049532B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ひずみゲージ式変換器
およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法に
関し、より詳細には、圧力、変位、荷重、加速度等の物
理量を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着さ
れ、前記ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージ
により物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器
およびそのひずみゲージ式変換器に生ずる初期値変動量
を検出する方法に関するものである。
およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法に
関し、より詳細には、圧力、変位、荷重、加速度等の物
理量を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着さ
れ、前記ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージ
により物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器
およびそのひずみゲージ式変換器に生ずる初期値変動量
を検出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ひずみゲージ式の物理量−電気量変換器
(以下単に「変換器」ということがある)としては、従
来より種々の物理量、例えば圧力、変位、荷重、加速度
等を電気量(電気信号)に変換する圧力変換器、変位変
換器、荷重変換器、加速度変換器等が広く使用されてい
る。
(以下単に「変換器」ということがある)としては、従
来より種々の物理量、例えば圧力、変位、荷重、加速度
等を電気量(電気信号)に変換する圧力変換器、変位変
換器、荷重変換器、加速度変換器等が広く使用されてい
る。
【0003】このような従来の変換器は、受感部を介し
て作用する物理的な力を受けその力に応じた変形をする
起歪体の起歪部と、この起歪部に添着され該変形に応じ
た抵抗値変化を示すひずみゲージと、このひずみゲージ
の電気信号出力を外部測定器に伝達するケーブルと、上
記ひずみゲージを外部と遮断するためのケーシング部材
等を主要構成部材として構成されている。
て作用する物理的な力を受けその力に応じた変形をする
起歪体の起歪部と、この起歪部に添着され該変形に応じ
た抵抗値変化を示すひずみゲージと、このひずみゲージ
の電気信号出力を外部測定器に伝達するケーブルと、上
記ひずみゲージを外部と遮断するためのケーシング部材
等を主要構成部材として構成されている。
【0004】このように構成された従来の変換器におい
ては、ひずみゲージの微小の抵抗変化を増大化させたり
温度補償や寄生ひずみ等による誤差消去をするために、
ホイートストンブリッジ回路(ここでは単に「ブリッジ
回路」と称する)が使用されている。
ては、ひずみゲージの微小の抵抗変化を増大化させたり
温度補償や寄生ひずみ等による誤差消去をするために、
ホイートストンブリッジ回路(ここでは単に「ブリッジ
回路」と称する)が使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
ブリッジ回路構成となした変換器においては、長期にわ
たり使用しているうちに、ひずみゲージの素材、ベー
ス、接着剤などが経時変化をして初期値(「無負荷時出
力」または「イニシャル値」ともいう)の変化が生じ
る。
ブリッジ回路構成となした変換器においては、長期にわ
たり使用しているうちに、ひずみゲージの素材、ベー
ス、接着剤などが経時変化をして初期値(「無負荷時出
力」または「イニシャル値」ともいう)の変化が生じ
る。
【0006】より詳しく説明すると、ひずみゲージの経
時変化の要因としては、抵抗素子が加工ひずみの開放に
よって抵抗値が変化したり、接着剤あるいはゲージベー
スが吸湿により体積が膨潤することにより抵抗素子へひ
ずみを与える機械的要因、ゲージベースおよび接着剤の
絶縁性が低下し、ゲージ抵抗に並列に加わることにな
り、ゲージの合成抵抗を変化させる電気的な要因、湿気
または水分によって抵抗素子が電解または腐食を起こし
て抵抗値の変化をもたらす化学的要因などが考えられ
る。
時変化の要因としては、抵抗素子が加工ひずみの開放に
よって抵抗値が変化したり、接着剤あるいはゲージベー
スが吸湿により体積が膨潤することにより抵抗素子へひ
ずみを与える機械的要因、ゲージベースおよび接着剤の
絶縁性が低下し、ゲージ抵抗に並列に加わることにな
り、ゲージの合成抵抗を変化させる電気的な要因、湿気
または水分によって抵抗素子が電解または腐食を起こし
て抵抗値の変化をもたらす化学的要因などが考えられ
る。
【0007】このような初期値の変動は、ひずみゲージ
の測定すべき物理量の中に混入されてしまい、分離する
ことが非常に因難であるため、測定値の精度を低下さ
せ、計測データの信頼性を阻害させていた。特に、土木
建築の現場で施工管理あるいは維持管理などのために実
際に使用されている計器類、特に埋設されて使用される
変換器の場合、掘り起こして点検することは不可能に近
いため初期値の変動量を検出することが不可能であり、
換言すれば、埋設型の変換器の計測データの信頼性を確
認する方法が何ら確立されていない実情にある。
の測定すべき物理量の中に混入されてしまい、分離する
ことが非常に因難であるため、測定値の精度を低下さ
せ、計測データの信頼性を阻害させていた。特に、土木
建築の現場で施工管理あるいは維持管理などのために実
際に使用されている計器類、特に埋設されて使用される
変換器の場合、掘り起こして点検することは不可能に近
いため初期値の変動量を検出することが不可能であり、
換言すれば、埋設型の変換器の計測データの信頼性を確
認する方法が何ら確立されていない実情にある。
【0008】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、その第1の目的は、簡素で且つ安価な構成であ
るにも拘らず、変換器単位で初期値変動量を検出し得る
機能を有するひずみゲージ式変換器を提供することにあ
る。
もので、その第1の目的は、簡素で且つ安価な構成であ
るにも拘らず、変換器単位で初期値変動量を検出し得る
機能を有するひずみゲージ式変換器を提供することにあ
る。
【0009】また、本発明の第2の目的は、たとえ、埋
設された状態でも地上から簡単にしかも短時間で初期値
変動量を検出しあるいは初期値変動量を除去して物理量
の真値に対応する計測データを求めることのできるひず
みゲージ式変換器の初期値変動量検出方法を提供するこ
とにある。
設された状態でも地上から簡単にしかも短時間で初期値
変動量を検出しあるいは初期値変動量を除去して物理量
の真値に対応する計測データを求めることのできるひず
みゲージ式変換器の初期値変動量検出方法を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記第1の目
的を達成するために、圧力、変位、荷重、加速度等の物
理量を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され
前記ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージによ
り前記物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器
において、前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4
のアクティブゲージと、前記第1のアクティブゲージと
実質上同一位置とみなし得る位置に添着され且つ前記第
1のアクティブゲージのひずみ出力特性、経時変化特
性、ゲージ率および温度特性などのひずみゲージ特性が
実質上同一とみなし得る第5のアクティブゲージと、前
記第2のアクティブゲージと実質上同一位置とみなし得
る位置に添着され且つ前記第2のアクティブゲージのひ
ずみ出力特性、経時変化特性、ゲージ率および温度特性
などのひずみゲージ特性が実質上同一とみなし得る第6
のアクティブゲージと、前記第3のアクティブゲージの
近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生じない
前記起歪体の剛体部に添着され且つ少なくとも前記第3
のアクティブゲージの経時変化特性と実質上同一とみな
し得る経時変化特性を有する第1のダミーゲージと、前
記第4のアクティブゲージの近傍であって前記物理量に
よるひずみを実質上生じない前記起歪体の剛体部に添着
され且つ少なくとも前記第4のアクティブゲージの経時
変化特性と実質上同一とみなし得る経時変化特性を有す
る第2のダミーゲージと、を備え、前記第1〜第4のア
クティブゲージをもって第1のブリッジ回路を形成し、
前記第5および第6のアクティブゲージと前記第1およ
び第2のダミーゲージをもって第2のブリッジ回路を形
成し、前記第1および第2のブリッジ回路の出力に基づ
き前記物理量に対応したひずみ出力成分と前記経時変化
に伴う初期値変動成分とを分離し得るように構成したこ
とを特徴とするものである。
的を達成するために、圧力、変位、荷重、加速度等の物
理量を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され
前記ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージによ
り前記物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器
において、前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4
のアクティブゲージと、前記第1のアクティブゲージと
実質上同一位置とみなし得る位置に添着され且つ前記第
1のアクティブゲージのひずみ出力特性、経時変化特
性、ゲージ率および温度特性などのひずみゲージ特性が
実質上同一とみなし得る第5のアクティブゲージと、前
記第2のアクティブゲージと実質上同一位置とみなし得
る位置に添着され且つ前記第2のアクティブゲージのひ
ずみ出力特性、経時変化特性、ゲージ率および温度特性
などのひずみゲージ特性が実質上同一とみなし得る第6
のアクティブゲージと、前記第3のアクティブゲージの
近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生じない
前記起歪体の剛体部に添着され且つ少なくとも前記第3
のアクティブゲージの経時変化特性と実質上同一とみな
し得る経時変化特性を有する第1のダミーゲージと、前
記第4のアクティブゲージの近傍であって前記物理量に
よるひずみを実質上生じない前記起歪体の剛体部に添着
され且つ少なくとも前記第4のアクティブゲージの経時
変化特性と実質上同一とみなし得る経時変化特性を有す
る第2のダミーゲージと、を備え、前記第1〜第4のア
クティブゲージをもって第1のブリッジ回路を形成し、
前記第5および第6のアクティブゲージと前記第1およ
び第2のダミーゲージをもって第2のブリッジ回路を形
成し、前記第1および第2のブリッジ回路の出力に基づ
き前記物理量に対応したひずみ出力成分と前記経時変化
に伴う初期値変動成分とを分離し得るように構成したこ
とを特徴とするものである。
【0011】また、本発明は、上記第1の目的を達成す
るために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を受け
てひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひずみ
に対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記物理
量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器において、
前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアクティ
ブゲージと、これら第1〜第4のアクティブゲージの各
近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生じない
前記起歪体の剛体部に対をなして添着され且つ少なくと
も対をなす前記アクティブゲージの経時変化特性と実質
上同一とみなし得る経時変化特性を有する第1〜第4の
ダミーゲージと、を備え、前記第1〜第4のアクティブ
ゲージをもって第1のブリッジ回路を形成し、前記第1
〜第4のダミーゲージをもって第2のブリッジ回路を形
成し、前記第1および第2のブリッジ回路の出力に基づ
き前記物理量に対応したひずみ出力成分と前記経時変化
に伴う初期値変動出力成分とを分離して検出し得るよう
に構成したことを特徴とするものである。
るために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を受け
てひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひずみ
に対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記物理
量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器において、
前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアクティ
ブゲージと、これら第1〜第4のアクティブゲージの各
近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生じない
前記起歪体の剛体部に対をなして添着され且つ少なくと
も対をなす前記アクティブゲージの経時変化特性と実質
上同一とみなし得る経時変化特性を有する第1〜第4の
ダミーゲージと、を備え、前記第1〜第4のアクティブ
ゲージをもって第1のブリッジ回路を形成し、前記第1
〜第4のダミーゲージをもって第2のブリッジ回路を形
成し、前記第1および第2のブリッジ回路の出力に基づ
き前記物理量に対応したひずみ出力成分と前記経時変化
に伴う初期値変動出力成分とを分離して検出し得るよう
に構成したことを特徴とするものである。
【0012】また、本発明は、上記第2の目的を達成す
るために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を受け
てひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひずみ
に対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記物理
量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初期値変
動量を検出する方法であって、前記起歪体の起歪部に添
着された第1〜第4のアクティブゲージをもって第1の
ブリッジ回路を形成すると共に、前記第1のアクティブ
ゲージと実質上同一位置とみなし得る位置に添着され且
つ前記第1のアクティブゲージのひずみ出力特性、経時
変化特性、ゲージ率および温度特性などのひずみゲージ
特性が実質上同一とみなし得る第5のアクティブゲージ
と、前記第2のアクティブゲージと実質上同一位置とみ
なし得る位置に添着され且つ前記第2のアクティブゲー
ジのひずみ出力特性、経時変化特性、ゲージ率および温
度特性などのひずみゲージ特性が実質上同一とみなし得
る第6のアクティブゲージと、前記第3のアクティブゲ
ージの近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生
じない前記起歪体の前記剛体部に添着され且つ少なくと
も前記第3のアクティブゲージの経時変化特性と実質上
同一とみなし得る経時変化特性を有する第1のダミーゲ
ージと、前記第4のアクティブゲージの近傍であって前
記物理量によるひずみを実質上生じない前記起歪体の剛
体部に添着され少なくとも前記第4のアクティブゲージ
の経時変化特性と実質上同一とみなし得る第2のダミー
ゲージとをもって第2のブリッジ回路を形成し、前記第
2のブリッジ回路の出力を2倍した値から前記第1のブ
リッジ回路の出力を減算することにより、前記経時変化
に伴う初期値の変動量を求めることを特徴とするもので
ある。
るために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を受け
てひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひずみ
に対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記物理
量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初期値変
動量を検出する方法であって、前記起歪体の起歪部に添
着された第1〜第4のアクティブゲージをもって第1の
ブリッジ回路を形成すると共に、前記第1のアクティブ
ゲージと実質上同一位置とみなし得る位置に添着され且
つ前記第1のアクティブゲージのひずみ出力特性、経時
変化特性、ゲージ率および温度特性などのひずみゲージ
特性が実質上同一とみなし得る第5のアクティブゲージ
と、前記第2のアクティブゲージと実質上同一位置とみ
なし得る位置に添着され且つ前記第2のアクティブゲー
ジのひずみ出力特性、経時変化特性、ゲージ率および温
度特性などのひずみゲージ特性が実質上同一とみなし得
る第6のアクティブゲージと、前記第3のアクティブゲ
ージの近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生
じない前記起歪体の前記剛体部に添着され且つ少なくと
も前記第3のアクティブゲージの経時変化特性と実質上
同一とみなし得る経時変化特性を有する第1のダミーゲ
ージと、前記第4のアクティブゲージの近傍であって前
記物理量によるひずみを実質上生じない前記起歪体の剛
体部に添着され少なくとも前記第4のアクティブゲージ
の経時変化特性と実質上同一とみなし得る第2のダミー
ゲージとをもって第2のブリッジ回路を形成し、前記第
2のブリッジ回路の出力を2倍した値から前記第1のブ
リッジ回路の出力を減算することにより、前記経時変化
に伴う初期値の変動量を求めることを特徴とするもので
ある。
【0013】さらにまた、本発明は、上記第2の目的を
達成するために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量
を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記
ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前
記物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初
期値変動量を検出する方法であって、前記起歪体の起歪
部に添着された第1〜第4のアクティブゲージをもって
第1のブリッジ回路を形成すると共に、前記第1〜第4
のアクティブゲージの各近傍であって前記物理量による
ひずみを実質上生じない前記起歪体の剛体部にそれぞれ
対をなして添着され且つ少なくとも対をなす前記アクテ
ィブゲージの経時変化特性と実質上同一とみなし得る経
時変化特性を有する第1〜第4のダミーゲージとをもっ
て第2のブリッジ回路を形成し、前記第1のブリッジ回
路の出力から第2のブリッジ回路の出力を減算すること
により前記経時変化に伴う初期値変動量を検出除去し前
記物理量に対応した出力を得るようにしたことを特徴と
するものである。
達成するために、圧力、変位、荷重、加速度等の物理量
を受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記
ひずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前
記物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初
期値変動量を検出する方法であって、前記起歪体の起歪
部に添着された第1〜第4のアクティブゲージをもって
第1のブリッジ回路を形成すると共に、前記第1〜第4
のアクティブゲージの各近傍であって前記物理量による
ひずみを実質上生じない前記起歪体の剛体部にそれぞれ
対をなして添着され且つ少なくとも対をなす前記アクテ
ィブゲージの経時変化特性と実質上同一とみなし得る経
時変化特性を有する第1〜第4のダミーゲージとをもっ
て第2のブリッジ回路を形成し、前記第1のブリッジ回
路の出力から第2のブリッジ回路の出力を減算すること
により前記経時変化に伴う初期値変動量を検出除去し前
記物理量に対応した出力を得るようにしたことを特徴と
するものである。
【0014】
【作用】上記のように構成されたひずみゲージ式変換器
の第1のブリッジ回路は、物理量に応じたひずみ量を電
気量に変換するために、すべて起歪部に添着された4枚
のアクティブゲージをもって形成してある。
の第1のブリッジ回路は、物理量に応じたひずみ量を電
気量に変換するために、すべて起歪部に添着された4枚
のアクティブゲージをもって形成してある。
【0015】一方、第2のブリッジ回路は、物理量に応
じたひずみ量を電気量に変換するために起歪部に添着さ
れた2枚のアクティブゲージと、計測すべき物理量には
不感にして、経時的な変化には感応するように剛体部に
添着された2枚のダミーゲージとをもって形成してあ
る。
じたひずみ量を電気量に変換するために起歪部に添着さ
れた2枚のアクティブゲージと、計測すべき物理量には
不感にして、経時的な変化には感応するように剛体部に
添着された2枚のダミーゲージとをもって形成してあ
る。
【0016】ここで、第1のブリッジ回路の被測定物理
量に相当する出力成分をK1、ひずみゲージ素材、ゲー
ジベース、接着剤などの経時変化に相当する出力成分を
D1、クリープに相当する出力成分をC1とすると、第
1のブリッジ回路の出力eo1は、 eo1=K1+D1+C1 ……(1) のように表わすことができる。
量に相当する出力成分をK1、ひずみゲージ素材、ゲー
ジベース、接着剤などの経時変化に相当する出力成分を
D1、クリープに相当する出力成分をC1とすると、第
1のブリッジ回路の出力eo1は、 eo1=K1+D1+C1 ……(1) のように表わすことができる。
【0017】また、第2のブリッジ回路の被測定物理量
に相当する出力成分をK2、上記経時変化に相当する出
力成分をD2、クリープに相当する出力成分をC2とす
ると、ひずみ検出機能としてはハーフブリッジであるか
ら、ひずみ量に関係する上記K2とC2の成分は、1/
2となり、上記D2に対する条件は、同一であると考え
られるから、第2のブリッジ回路の出力eo2は、 eo2=(K2/2)+D2+(C2/2)……(2) のように表わすことができる。
に相当する出力成分をK2、上記経時変化に相当する出
力成分をD2、クリープに相当する出力成分をC2とす
ると、ひずみ検出機能としてはハーフブリッジであるか
ら、ひずみ量に関係する上記K2とC2の成分は、1/
2となり、上記D2に対する条件は、同一であると考え
られるから、第2のブリッジ回路の出力eo2は、 eo2=(K2/2)+D2+(C2/2)……(2) のように表わすことができる。
【0018】そこで、上記(2)式を2倍してから
(1)式を減算すると、 2{(K2/2)+(D2)+(C2/2)}−{K1+D1+C1} =K2+2D2+C2−K1−D1−C1 =(K2−K1)+(2D2−D1)+(C2−C1) =D2 または D1 …………(3) となる。何となれば、第1のブリッジ回路のひずみゲー
ジと第2のブリッジ回路のひずみゲージとは、少なくと
も対をなすひずみゲージ同士が、実質上同一とみなし得
る位置またはその近傍に添着され、ひずみ出力特性、経
時変化特性、ゲージ率および温度特性が実質上同一とみ
なし得るものを用いているから、K1=K2,D1=D
2,C2=C1とみなすことができ、上記(3)に示す
ように、経時変化に起因して生ずる出力成分D1または
D2が求められる。
(1)式を減算すると、 2{(K2/2)+(D2)+(C2/2)}−{K1+D1+C1} =K2+2D2+C2−K1−D1−C1 =(K2−K1)+(2D2−D1)+(C2−C1) =D2 または D1 …………(3) となる。何となれば、第1のブリッジ回路のひずみゲー
ジと第2のブリッジ回路のひずみゲージとは、少なくと
も対をなすひずみゲージ同士が、実質上同一とみなし得
る位置またはその近傍に添着され、ひずみ出力特性、経
時変化特性、ゲージ率および温度特性が実質上同一とみ
なし得るものを用いているから、K1=K2,D1=D
2,C2=C1とみなすことができ、上記(3)に示す
ように、経時変化に起因して生ずる出力成分D1または
D2が求められる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【0020】図2は、本発明の第1実施例に係るひずみ
ゲージ式変換器の一例である間隙水圧計の縦断面図であ
る。
ゲージ式変換器の一例である間隙水圧計の縦断面図であ
る。
【0021】同図において、1は、ケーシングであり、
一端(図において下端)側には、直径が異なる座ぐり穴
が開けられて第1〜第3の段部1a,1b,1cが形成
されてなる開口部1dが設けられており、その開口端1
dの内側には、雌ねじ1eが形成され、また、他端側
(図において上端側)には、小径の穴1fとそれよりも
大径の座ぐり穴が1gが穿設され、その座ぐり穴1gの
開口端部には雌ねじ1hが形成されている。
一端(図において下端)側には、直径が異なる座ぐり穴
が開けられて第1〜第3の段部1a,1b,1cが形成
されてなる開口部1dが設けられており、その開口端1
dの内側には、雌ねじ1eが形成され、また、他端側
(図において上端側)には、小径の穴1fとそれよりも
大径の座ぐり穴が1gが穿設され、その座ぐり穴1gの
開口端部には雌ねじ1hが形成されている。
【0022】そして、ケーシング1の開口部1d内の第
1の段部1aには、導電ピン2a,2aが気密状に一面
側から他面側に貫通して設けられた気密端子2b付きの
端子板2が図示は省略したがねじにより取付けられてい
る。
1の段部1aには、導電ピン2a,2aが気密状に一面
側から他面側に貫通して設けられた気密端子2b付きの
端子板2が図示は省略したがねじにより取付けられてい
る。
【0023】ケーシング1の開口部1d内の第2の段部
1bには、起歪体3の厚肉円筒部3aの開口端(図にお
いて下端)側が溶接により気密状に固着されている。
1bには、起歪体3の厚肉円筒部3aの開口端(図にお
いて下端)側が溶接により気密状に固着されている。
【0024】さらに、ケーシング1の開口部1d内の第
3の段部1cには、1枚乃至複数枚のフィルタ4が、係
止された状態で、雌ねじ部1eに螺合されたリングナッ
ト5によって固定されている。
3の段部1cには、1枚乃至複数枚のフィルタ4が、係
止された状態で、雌ねじ部1eに螺合されたリングナッ
ト5によって固定されている。
【0025】一方、ケーシング1の他端部の小径の穴1
fは、各心線6a,6a…が導電ピン2a,2a…に接
続されたコード6が挿通され、そのコード6とケーシン
グ1の座ぐり穴1gの間隙には、ゴムブッシュ7が介挿
されてリングナット8によって締め付けられて外部から
の水の浸入を防止している。
fは、各心線6a,6a…が導電ピン2a,2a…に接
続されたコード6が挿通され、そのコード6とケーシン
グ1の座ぐり穴1gの間隙には、ゴムブッシュ7が介挿
されてリングナット8によって締め付けられて外部から
の水の浸入を防止している。
【0026】起歪体3の厚肉円筒部3aで囲まれる内方
側は、薄肉のダイアフラム状に形成された起歪部3bが
設けられ、さらに、その中心部領域は、厚肉とされて中
心厚肉剛体部3cが設けられており、起歪部3bの非受
圧面側(図において上面)の中心寄り部位と周辺寄り部
位には、それぞれ第1〜6のアクティブゲージRa1〜
Ra6が、例えば、スパッタリング法により成膜されて
添着されている。
側は、薄肉のダイアフラム状に形成された起歪部3bが
設けられ、さらに、その中心部領域は、厚肉とされて中
心厚肉剛体部3cが設けられており、起歪部3bの非受
圧面側(図において上面)の中心寄り部位と周辺寄り部
位には、それぞれ第1〜6のアクティブゲージRa1〜
Ra6が、例えば、スパッタリング法により成膜されて
添着されている。
【0027】そして、起歪体3の中心厚肉剛体部3cの
非受圧面側には、被測定物理量としての水圧によっては
実質上ひずみを出ぜず、起歪体3のアクティブゲージR
a1〜Ra6と同じ温度条件、湿度条件、等を受けるよ
うに第1および第2のダミーゲージRd1,Rd2が、
同じくスパッタリング法により、上記第1〜第6のアク
ティブゲージRa1〜Ra6と同時に同一条件で形成さ
れている。
非受圧面側には、被測定物理量としての水圧によっては
実質上ひずみを出ぜず、起歪体3のアクティブゲージR
a1〜Ra6と同じ温度条件、湿度条件、等を受けるよ
うに第1および第2のダミーゲージRd1,Rd2が、
同じくスパッタリング法により、上記第1〜第6のアク
ティブゲージRa1〜Ra6と同時に同一条件で形成さ
れている。
【0028】これら各ひずみゲージRa1〜Ra6,R
d1,Rd2の各ゲージタブと、それぞれ対応する各導
電ピン2a,2a…とは、それぞれ細いゲージリード9
によって接続されている。
d1,Rd2の各ゲージタブと、それぞれ対応する各導
電ピン2a,2a…とは、それぞれ細いゲージリード9
によって接続されている。
【0029】次に、図1、図3、図4、図5をも参照し
て、起歪体および起歪体の起歪部に添着されたひずみゲ
ージならびにひずみゲージによって形成されるブリッジ
回路の構成について詳しく説明する。
て、起歪体および起歪体の起歪部に添着されたひずみゲ
ージならびにひずみゲージによって形成されるブリッジ
回路の構成について詳しく説明する。
【0030】図3および図4は、図2中の起歪体3とそ
の起歪体の起歪部にひずみゲージが添着された状態を示
す縦断面図および平面図である。
の起歪体の起歪部にひずみゲージが添着された状態を示
す縦断面図および平面図である。
【0031】図5は、起歪部の表面に形成された一対の
ゲージパターンの構成を部分的に示す平面図である。
ゲージパターンの構成を部分的に示す平面図である。
【0032】図6および図7は、図3および図4とは異
なる起歪体の構成例を示す縦断面図および平面図であ
る。
なる起歪体の構成例を示す縦断面図および平面図であ
る。
【0033】これらの図において、起歪体3は、一端
(図においては下端)が開口された略円筒状を呈し、厚
肉に形成されて大きな剛性を付与された厚肉円筒部3a
と、薄肉に形成されて可撓性を付与された起歪部3b
と、この起歪部3bの中心領域が厚肉に形成されて大き
な剛性を付与された中心厚肉剛体部3cとを有する。
(図においては下端)が開口された略円筒状を呈し、厚
肉に形成されて大きな剛性を付与された厚肉円筒部3a
と、薄肉に形成されて可撓性を付与された起歪部3b
と、この起歪部3bの中心領域が厚肉に形成されて大き
な剛性を付与された中心厚肉剛体部3cとを有する。
【0034】上記起歪部3bおよび中心厚肉剛体部3c
の部位には、図5に示すように、1つの基板(ゲージベ
ース)12a上に同一のゲージパターン12b,12c
が互いに相手側の蛇行状をなす凹部12d部に自己のグ
リッド部12eが入り込むように近接して且つそれぞれ
の受感軸12fが同一方向を向くようにして同一材料を
もって、例えばスパッタリング法によって同時に形成さ
れて成るダブル型ひずみゲージ12が添着されている。
の部位には、図5に示すように、1つの基板(ゲージベ
ース)12a上に同一のゲージパターン12b,12c
が互いに相手側の蛇行状をなす凹部12d部に自己のグ
リッド部12eが入り込むように近接して且つそれぞれ
の受感軸12fが同一方向を向くようにして同一材料を
もって、例えばスパッタリング法によって同時に形成さ
れて成るダブル型ひずみゲージ12が添着されている。
【0035】このダブル型ひずみゲージ12には、2つ
のゲージ素子が形成されているが、基本的に本実施例で
は、これら2つのゲージ素子を異なるブリッジ回路の一
辺にそれぞれ組み込むようにしている。
のゲージ素子が形成されているが、基本的に本実施例で
は、これら2つのゲージ素子を異なるブリッジ回路の一
辺にそれぞれ組み込むようにしている。
【0036】すなわち、図3、図4において、起歪部3
bの厚肉円筒部3a寄りの部位2個所に添着されたダブ
ル型ひずみゲージ12−1の場合、一方のゲージパター
ン12bを第1のアクティブゲージRa1として使用
し、他方のゲージパターン12cを第5のアクティブゲ
ージRa5として使用しており、また、ダブル型ひずみ
ゲージ12−3の場合、同様にして、一方のゲージパタ
ーン12bを第3のアクティブゲージRa3として使用
し、他方のゲージパターン12cを第1のダミーゲージ
Rd1として使用している。
bの厚肉円筒部3a寄りの部位2個所に添着されたダブ
ル型ひずみゲージ12−1の場合、一方のゲージパター
ン12bを第1のアクティブゲージRa1として使用
し、他方のゲージパターン12cを第5のアクティブゲ
ージRa5として使用しており、また、ダブル型ひずみ
ゲージ12−3の場合、同様にして、一方のゲージパタ
ーン12bを第3のアクティブゲージRa3として使用
し、他方のゲージパターン12cを第1のダミーゲージ
Rd1として使用している。
【0037】また、図3、図4において、起歪部3bの
中心厚肉剛体部3c寄りの部位2個所に添着されたダブ
ル型ひずみゲージ12−2の場合、一方のゲージパター
ン12bを第2のアクティブゲージRa2として使用
し、他方のゲージパターン12cを第6のアクティブゲ
ージRa6として使用しており、またダブル型ひずみゲ
ージ12−4の場合、2つのゲージパターン12bおよ
び12cのうちのいずれか一方のみを第4のアクティブ
ゲージRa4として使用している。
中心厚肉剛体部3c寄りの部位2個所に添着されたダブ
ル型ひずみゲージ12−2の場合、一方のゲージパター
ン12bを第2のアクティブゲージRa2として使用
し、他方のゲージパターン12cを第6のアクティブゲ
ージRa6として使用しており、またダブル型ひずみゲ
ージ12−4の場合、2つのゲージパターン12bおよ
び12cのうちのいずれか一方のみを第4のアクティブ
ゲージRa4として使用している。
【0038】また、図3、図4において、起歪体3の厚
肉円筒部3aの非受圧面側の部位に添着されたダブル型
ひずみゲージ12−5の場合、2つのゲージパターン1
2b、および12cのうちのいずれか一方のみを第1の
ダミーゲージRd1として使用し、また、起歪体3の中
心厚肉剛体部3cに添着されたダブル型ひずみゲージ1
2−6の場合2つのゲージパターン12bおよび12c
のうちいずれか一方のみを第2のダミーゲージRd2と
して使用している。
肉円筒部3aの非受圧面側の部位に添着されたダブル型
ひずみゲージ12−5の場合、2つのゲージパターン1
2b、および12cのうちのいずれか一方のみを第1の
ダミーゲージRd1として使用し、また、起歪体3の中
心厚肉剛体部3cに添着されたダブル型ひずみゲージ1
2−6の場合2つのゲージパターン12bおよび12c
のうちいずれか一方のみを第2のダミーゲージRd2と
して使用している。
【0039】上記のダブル型ひずみゲージ12−1〜1
2−6は、同一の条件で、同時的に形成されるものを使
用する。
2−6は、同一の条件で、同時的に形成されるものを使
用する。
【0040】このようにして起歪体3の起歪部3bおよ
び中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着されたダブル型ひ
ずみゲージ12−1〜12−6は、図1に示すように結
線されて共通のブリッジ電源電圧を受ける2つのブリッ
ジ回路を形成する。 すなわち、第1のブリッジ回路B
1は、第1のアクティブゲージRa1と第3のアクティ
ブゲージRa3とが対向辺に接続され、第2のアクティ
ブゲージRa2と第4のアクティブゲージRa4とが隣
接する対向辺に接続されて形成されている。
び中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着されたダブル型ひ
ずみゲージ12−1〜12−6は、図1に示すように結
線されて共通のブリッジ電源電圧を受ける2つのブリッ
ジ回路を形成する。 すなわち、第1のブリッジ回路B
1は、第1のアクティブゲージRa1と第3のアクティ
ブゲージRa3とが対向辺に接続され、第2のアクティ
ブゲージRa2と第4のアクティブゲージRa4とが隣
接する対向辺に接続されて形成されている。
【0041】また、第2のブリッジ回路B2は、第5の
アクティブゲージRa5と第1のダミーゲージRd1と
が対向辺に接続され、第6のアクティブゲージRa6と
第2のダミーゲージRd2とが隣接する対向辺に接続さ
れて形成されている。
アクティブゲージRa5と第1のダミーゲージRd1と
が対向辺に接続され、第6のアクティブゲージRa6と
第2のダミーゲージRd2とが隣接する対向辺に接続さ
れて形成されている。
【0042】これらの2つのブリッジ回路B1およびB
2において、対応するブリッジ辺に接続されたひずみゲ
ージ同士を対として、環境条件(配置条件)やひずみゲ
ージ特性が実質上同一とみなし得るような配慮がなされ
ている。
2において、対応するブリッジ辺に接続されたひずみゲ
ージ同士を対として、環境条件(配置条件)やひずみゲ
ージ特性が実質上同一とみなし得るような配慮がなされ
ている。
【0043】すなわち、第1のアクティブゲージRa1
と第5のアクティブゲージRa5との対、および、第2
のアクティブゲージRa2と第6のアクティブゲージR
a6との対は、2つのゲージパターンを同一基板上に近
接してスパッタリングにより形成することで、互いに実
質上同一位置とみなし得る位置に添着させており、ま
た、各対のひずみゲージの出力特性、経時変化特性、ゲ
ージ率および温度特性も実質上同一とみなし得る程度に
揃えてある。
と第5のアクティブゲージRa5との対、および、第2
のアクティブゲージRa2と第6のアクティブゲージR
a6との対は、2つのゲージパターンを同一基板上に近
接してスパッタリングにより形成することで、互いに実
質上同一位置とみなし得る位置に添着させており、ま
た、各対のひずみゲージの出力特性、経時変化特性、ゲ
ージ率および温度特性も実質上同一とみなし得る程度に
揃えてある。
【0044】また、第3のアクティブゲージRa3と第
1のダミーゲージRd1との対、第4のアクティブゲー
ジRa4と第2のダミーゲージRd2との対も、同一基
板ではないが同一の製造条件で製作されたひずみゲージ
12−3と12−5および12−4と12−6を使用す
ることで、少なくとも経時変化特性を実質上同一とみな
し得るもの同士を使用し、且つ各対をなすアクティブゲ
ージとダミーゲージは、それぞれ起歪部3bその近傍の
中心厚肉剛体部3cとの部位に添着してある。
1のダミーゲージRd1との対、第4のアクティブゲー
ジRa4と第2のダミーゲージRd2との対も、同一基
板ではないが同一の製造条件で製作されたひずみゲージ
12−3と12−5および12−4と12−6を使用す
ることで、少なくとも経時変化特性を実質上同一とみな
し得るもの同士を使用し、且つ各対をなすアクティブゲ
ージとダミーゲージは、それぞれ起歪部3bその近傍の
中心厚肉剛体部3cとの部位に添着してある。
【0045】次に、このような構成より成る間隙水圧計
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【0046】間隙水圧計は、例えば地盤内土粒子や海洋
構造物の波浪による間隙水圧を測定するものであるが、
これを土中等に埋設すると、間隙水がフィルタ4を通過
しその間隙水圧でダイアフラム状の起歪部3bを変形さ
せ、この起歪部3bの変形量をひずみゲージ12−1〜
12−4(アクティブゲージRa1〜Ra4)で電気抵
抗値に変換し、これをゲージリード9、導電ピン2a、
心線6aを内蔵したコード6を順次介して外部のひずみ
測定器に出力させるという基本的な作用は、従来の間隙
水圧計と同様である。
構造物の波浪による間隙水圧を測定するものであるが、
これを土中等に埋設すると、間隙水がフィルタ4を通過
しその間隙水圧でダイアフラム状の起歪部3bを変形さ
せ、この起歪部3bの変形量をひずみゲージ12−1〜
12−4(アクティブゲージRa1〜Ra4)で電気抵
抗値に変換し、これをゲージリード9、導電ピン2a、
心線6aを内蔵したコード6を順次介して外部のひずみ
測定器に出力させるという基本的な作用は、従来の間隙
水圧計と同様である。
【0047】しかし本発明に係る間隙水圧計は、いわゆ
る初期値変動(ゼロドリフト)量を検出し得る機能を有
している点で従来のものと相違している。
る初期値変動(ゼロドリフト)量を検出し得る機能を有
している点で従来のものと相違している。
【0048】以下、2つの初期値変動量検出機能につい
て詳しく説明する。この間隙水圧計の起歪体3の起歪部
3bおよび中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着されたア
クティブゲージRa1〜Ra6およびダミーゲージRd
1,Rd2は、上述した図1の回路図のように結線され
て2つのブリッジ回路B1,B2が形成される。
て詳しく説明する。この間隙水圧計の起歪体3の起歪部
3bおよび中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着されたア
クティブゲージRa1〜Ra6およびダミーゲージRd
1,Rd2は、上述した図1の回路図のように結線され
て2つのブリッジ回路B1,B2が形成される。
【0049】すなわち、第1のブリッジ回路B1は、被
測定物理量である間隙水圧を電気量に変換するためにす
べて起歪部3bに添着された4枚のアクティブゲージR
a1〜Ra4をもって形成してある。
測定物理量である間隙水圧を電気量に変換するためにす
べて起歪部3bに添着された4枚のアクティブゲージR
a1〜Ra4をもって形成してある。
【0050】一方、第2のブリッジ回路B2は、物理量
である間隙水圧に応じたひずみ量を電気量に変換し得る
ように起歪部3bに添着された2枚のアクティブゲージ
Ra5,Ra6と、計測すべき間隙水圧には不感でひず
みゲージの経時的な変化には感応するように厚肉円筒部
3aおよび中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着された2
枚のダミーゲージRd1およびRd2とをもって形成し
てある。
である間隙水圧に応じたひずみ量を電気量に変換し得る
ように起歪部3bに添着された2枚のアクティブゲージ
Ra5,Ra6と、計測すべき間隙水圧には不感でひず
みゲージの経時的な変化には感応するように厚肉円筒部
3aおよび中心厚肉剛体部3cにそれぞれ添着された2
枚のダミーゲージRd1およびRd2とをもって形成し
てある。
【0051】ここで、第1のブリッジ回路B1の間隙水
圧に相当する出力成分をK1、ひずみゲージ素材、ゲー
ジベース、接着剤などの経時変化に相当する出力成分を
D1、クリープに起因して生ずる出力成分をC1とする
と、第1のブリッジ回路B1の出力eo1は、 eo1=K1+D1+C1 ……(1) のように表わすことができる。
圧に相当する出力成分をK1、ひずみゲージ素材、ゲー
ジベース、接着剤などの経時変化に相当する出力成分を
D1、クリープに起因して生ずる出力成分をC1とする
と、第1のブリッジ回路B1の出力eo1は、 eo1=K1+D1+C1 ……(1) のように表わすことができる。
【0052】また、第2ブリッジ回路B2の間隙水圧に
相当する出力成分をK2、経時変化に起因して生ずる出
力成分をD2,クリープに起因して生ずる出力成分をC
2とすると、この後者の第2のブリッジ回路B2の場
合、ひずみ検出機能としてはハーフブリッジであるか
ら、ひずみ量に関係する上記出力成分K2とC2は1/
2の出力となり、上記経時変化に起因する出力成分は同
一であると考えられる。
相当する出力成分をK2、経時変化に起因して生ずる出
力成分をD2,クリープに起因して生ずる出力成分をC
2とすると、この後者の第2のブリッジ回路B2の場
合、ひずみ検出機能としてはハーフブリッジであるか
ら、ひずみ量に関係する上記出力成分K2とC2は1/
2の出力となり、上記経時変化に起因する出力成分は同
一であると考えられる。
【0053】従って、第2のブリッジ回路B2の出力e
o2は、 eo2=(K2/2)+D2+(C2/2) ……(2) のように表わすことができる。
o2は、 eo2=(K2/2)+D2+(C2/2) ……(2) のように表わすことができる。
【0054】そこで、上記(2)式に2を乗じてから
(1)式を減算すると、 2{(K2/2)+D2+(C2/2)}−{K1+D1+C1} =K2+2・D2+C2−K1−D1−C1 =(K2−K1)+(2・D2−D1)+(C2−C1) ∴2・eo2−eo1=D2またはD1 ……(3) となる。
(1)式を減算すると、 2{(K2/2)+D2+(C2/2)}−{K1+D1+C1} =K2+2・D2+C2−K1−D1−C1 =(K2−K1)+(2・D2−D1)+(C2−C1) ∴2・eo2−eo1=D2またはD1 ……(3) となる。
【0055】何となれば、上述したように第1のブリッ
ジ回路B1と第2のブリッジ回路B2のそれぞれ対とな
る、第1のアクティブゲージRa1と第5のアクティブ
ゲージRa5および第2のアクティブゲージRa2と第
6のアクティブゲージRa6は、それぞれ実質上同一と
みなし得る位置に添着されひずみ出力特性、経時変化特
性、ゲージ率および温度特性等が実質上同一とみなし得
るものを用いており、また、対となる第3のアクティブ
ゲージRa3と第1のダミーゲージRd1および第4の
アクティブゲージRa4と第2のダミーゲージRd2
は、それぞれ起歪部3bと剛体部3cとに添着されては
いるものの、互いに近傍位置に配設されて環境条件は実
質上同一とみなすことができ、経時変化特性その他の特
性も実質上同一とみなし得るものを用いているから、結
局 K1=K2、D1=D2、C2=C1 とみなすことができるから、上記(3)式に示すよう
に、経時変化に起因して生ずる出力成分、すなわち初期
値変動量D1=D2が求められることになる。
ジ回路B1と第2のブリッジ回路B2のそれぞれ対とな
る、第1のアクティブゲージRa1と第5のアクティブ
ゲージRa5および第2のアクティブゲージRa2と第
6のアクティブゲージRa6は、それぞれ実質上同一と
みなし得る位置に添着されひずみ出力特性、経時変化特
性、ゲージ率および温度特性等が実質上同一とみなし得
るものを用いており、また、対となる第3のアクティブ
ゲージRa3と第1のダミーゲージRd1および第4の
アクティブゲージRa4と第2のダミーゲージRd2
は、それぞれ起歪部3bと剛体部3cとに添着されては
いるものの、互いに近傍位置に配設されて環境条件は実
質上同一とみなすことができ、経時変化特性その他の特
性も実質上同一とみなし得るものを用いているから、結
局 K1=K2、D1=D2、C2=C1 とみなすことができるから、上記(3)式に示すよう
に、経時変化に起因して生ずる出力成分、すなわち初期
値変動量D1=D2が求められることになる。
【0056】この初期値変動量D1(D2)は、アナロ
グ演算回路または、アナログ量をディジタル量に変換し
た後、マイクロコンピュータ等の演算機能を利用して演
算することができ、このようにして算出された初期値変
動量を第1のブリッジ回路B1から出力される値から減
算処理することによって、被測定物理量たる間隙水圧に
真に対応した計測データを得ることができる。
グ演算回路または、アナログ量をディジタル量に変換し
た後、マイクロコンピュータ等の演算機能を利用して演
算することができ、このようにして算出された初期値変
動量を第1のブリッジ回路B1から出力される値から減
算処理することによって、被測定物理量たる間隙水圧に
真に対応した計測データを得ることができる。
【0057】また、第2のブリッジ回路B2の出力を2
倍したデータが、第1のブリッジ回路B1の出力と同じ
であるか否かを点検することにより、第1のブリッジ回
路B1の出力値の信頼性もチェックすることができる利
点がある。
倍したデータが、第1のブリッジ回路B1の出力と同じ
であるか否かを点検することにより、第1のブリッジ回
路B1の出力値の信頼性もチェックすることができる利
点がある。
【0058】なお、上記Cで示されるクリープ量がどれ
だけ有るかを判別できることが望ましいが、現時点では
計測値から分離し得る手段を見い出すにいたっていな
い。ただし、クリープに関しては、上述したようなスパ
ッタリング法によるゲージパターンの形成方法を採用す
ることによって実際には無視しても全く問題の無い程微
小なものとすることができる。
だけ有るかを判別できることが望ましいが、現時点では
計測値から分離し得る手段を見い出すにいたっていな
い。ただし、クリープに関しては、上述したようなスパ
ッタリング法によるゲージパターンの形成方法を採用す
ることによって実際には無視しても全く問題の無い程微
小なものとすることができる。
【0059】尚、本発明は、上述した実施例にて詳述し
たものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々に変更実施が可能である。
たものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で種々に変更実施が可能である。
【0060】例えば、起歪体の構成を、図6、図7に示
すように、起歪部10bに中心を狭んで対称位置に2本
のスリット10e,10fを穿設することによって、一
文字状をなすビーム状起歪部10bを形成せしめ、起歪
体10の開口端部(図において下端部)を気密状に塞ぐ
ようにして受圧ダイアフラム11を溶接にて固着し、こ
の受圧ダイアフラム11の中心部と中心厚肉剛体部10
cとの間を力伝達ロッド10dによって連接するように
構成することもできる。
すように、起歪部10bに中心を狭んで対称位置に2本
のスリット10e,10fを穿設することによって、一
文字状をなすビーム状起歪部10bを形成せしめ、起歪
体10の開口端部(図において下端部)を気密状に塞ぐ
ようにして受圧ダイアフラム11を溶接にて固着し、こ
の受圧ダイアフラム11の中心部と中心厚肉剛体部10
cとの間を力伝達ロッド10dによって連接するように
構成することもできる。
【0061】この場合、第1および第5のアクティブゲ
ージRa1およびRa5よりなるダブル型ひずみゲージ
12−1は、起歪部13bの厚肉円筒部13a寄りの部
位に添着され、第2および第6のアクティブゲージRa
2およびRa6よりなるダブル型ひずみゲージ12−2
は、起歪部13bの中心厚肉剛体部10c寄りの部位に
添着されている。
ージRa1およびRa5よりなるダブル型ひずみゲージ
12−1は、起歪部13bの厚肉円筒部13a寄りの部
位に添着され、第2および第6のアクティブゲージRa
2およびRa6よりなるダブル型ひずみゲージ12−2
は、起歪部13bの中心厚肉剛体部10c寄りの部位に
添着されている。
【0062】また、第3のアクティブゲージRa3であ
るダブル型ひずみゲージ12−3および第1のダミーゲ
ージRd1であるダブル型ひずみゲージ12−5は、起
歪部13bの厚肉円筒部10a寄りの部位および厚肉円
筒部10a上にそれぞれ添着されている。
るダブル型ひずみゲージ12−3および第1のダミーゲ
ージRd1であるダブル型ひずみゲージ12−5は、起
歪部13bの厚肉円筒部10a寄りの部位および厚肉円
筒部10a上にそれぞれ添着されている。
【0063】また、第4のアクティブゲージRa4であ
るダブル型ひずみゲージ12−4および第2のダミーゲ
ージRd2であるダブル型ひずみゲージ12−6は、起
歪部10bの中心厚肉剛体部10c寄りの部位および中
心厚肉剛体部10c上に添着されている。
るダブル型ひずみゲージ12−4および第2のダミーゲ
ージRd2であるダブル型ひずみゲージ12−6は、起
歪部10bの中心厚肉剛体部10c寄りの部位および中
心厚肉剛体部10c上に添着されている。
【0064】このように構成した場合、圧力−ひずみ出
力特性の直線性に優れた一文字ビーム状の起歪部10b
を採用できる点で有利である。
力特性の直線性に優れた一文字ビーム状の起歪部10b
を採用できる点で有利である。
【0065】また、起歪体は、さらに図8および図9に
示すような構成としたものでも本発明に適用可能であ
る。
示すような構成としたものでも本発明に適用可能であ
る。
【0066】図8、図9において、この場合の起歪体1
3は、図2、図3、図6等に示した起歪体3と異なり、
中心厚肉剛体部3cがなく、一端が開口された円筒状を
呈する厚肉円筒部13aと円筒状の閉塞端側が薄肉のダ
イアフラム状に形成された起歪部13bとを有し、円筒
状内部は、直径が異なる2つの円孔が形成されて段状部
13cが設けてある。
3は、図2、図3、図6等に示した起歪体3と異なり、
中心厚肉剛体部3cがなく、一端が開口された円筒状を
呈する厚肉円筒部13aと円筒状の閉塞端側が薄肉のダ
イアフラム状に形成された起歪部13bとを有し、円筒
状内部は、直径が異なる2つの円孔が形成されて段状部
13cが設けてある。
【0067】このように構成された起歪体13の起歪部
13bの中心部には、第1のアクティブゲージRa1と
第5のアクティブゲージRa5とよりなるダブル型ひず
みゲージ12−1が添着されている。
13bの中心部には、第1のアクティブゲージRa1と
第5のアクティブゲージRa5とよりなるダブル型ひず
みゲージ12−1が添着されている。
【0068】また、同じく起歪部13bの中心部には、
第2のアクティブゲージRa2と第6のアクティブゲー
ジRa6よりなるダブル型ひずみゲージ12−2が添着
されている。
第2のアクティブゲージRa2と第6のアクティブゲー
ジRa6よりなるダブル型ひずみゲージ12−2が添着
されている。
【0069】さらに、起歪体13bの厚肉円筒部13寄
りの2個所には、第3のアクティブゲージRa3として
用いられるダブル型のひずみゲージ12−3および第4
のアクティブゲージRa4として用いられるダブル型の
ひずみゲージ12−4が添着されている。
りの2個所には、第3のアクティブゲージRa3として
用いられるダブル型のひずみゲージ12−3および第4
のアクティブゲージRa4として用いられるダブル型の
ひずみゲージ12−4が添着されている。
【0070】これらダブル型ひずみゲージ12−3およ
び12−4の近傍の厚肉剛体部13a上には、それぞれ
第1のダミーゲージRd1として用いられるダブル型ひ
ずみゲージ12−5および第2のダミーゲージRd2と
して用いられるダブル型ひずみゲージ12−6が添着さ
れている。
び12−4の近傍の厚肉剛体部13a上には、それぞれ
第1のダミーゲージRd1として用いられるダブル型ひ
ずみゲージ12−5および第2のダミーゲージRd2と
して用いられるダブル型ひずみゲージ12−6が添着さ
れている。
【0071】このように添着されたひずみゲージは、図
10に示す回路構成の如くに結線されて2つのブリッジ
回路B1,B2が形成される。
10に示す回路構成の如くに結線されて2つのブリッジ
回路B1,B2が形成される。
【0072】このブリッジ回路構成は、図1に示した回
路に対し、2つの対をなす第2のアクティブゲージRa
2と第6のアクティブゲージRa6とからなるダブル型
ひずみゲージ12−2が、同様の構成よりなるダブル型
ひずみゲージ12−1と隣接する辺でなく対向する辺に
挿入接続され、隣接する辺には、ダブル型ひずみゲージ
12a−3,12−5が挿入接続されている点が異な
る。
路に対し、2つの対をなす第2のアクティブゲージRa
2と第6のアクティブゲージRa6とからなるダブル型
ひずみゲージ12−2が、同様の構成よりなるダブル型
ひずみゲージ12−1と隣接する辺でなく対向する辺に
挿入接続され、隣接する辺には、ダブル型ひずみゲージ
12a−3,12−5が挿入接続されている点が異な
る。
【0073】図11および図12は、第2の実施例に係
るもので、第2のブリッジ回路B2がすべてダミーゲー
ジで形成される点およびひずみゲージとしてダブル型で
なく、シングル型のものが使用される点が異なってい
る。
るもので、第2のブリッジ回路B2がすべてダミーゲー
ジで形成される点およびひずみゲージとしてダブル型で
なく、シングル型のものが使用される点が異なってい
る。
【0074】すなわち、起歪部3bの厚肉円筒部3a寄
りの部位2個所には、第1のアクティブゲージRa1と
第3のアクティブゲージRa3が添着され、これらの近
傍の厚肉円筒部3a上には、第1のダミーゲージRd1
と第3のダミーゲージRd3が添着されている。
りの部位2個所には、第1のアクティブゲージRa1と
第3のアクティブゲージRa3が添着され、これらの近
傍の厚肉円筒部3a上には、第1のダミーゲージRd1
と第3のダミーゲージRd3が添着されている。
【0075】また、起歪部3bの中心厚肉剛体部3c寄
りの部位2個所には、第2のアクティブゲージRa2と
第4のアクティブゲージRa4が添着され、これらの近
傍の中心厚肉剛体部3c上には、第2のダミーゲージR
d2と第4のダミーゲージRd4とが添着されている。
りの部位2個所には、第2のアクティブゲージRa2と
第4のアクティブゲージRa4が添着され、これらの近
傍の中心厚肉剛体部3c上には、第2のダミーゲージR
d2と第4のダミーゲージRd4とが添着されている。
【0076】このような配置関係で起歪体3上に添着さ
れたひずみゲージのうち、図11に示すように、アクテ
ィブゲージRa1〜Ra4は、物理量の計測データを得
るためのブリッジ回路B1を形成し、ダミーゲージRd
1〜Rd4は、ひずみ検出とは無関係で、ひずみゲージ
の経時変化に起因して生ずる初期値変動成分を分離検出
するためのブリッジ回路B2を形成してある。
れたひずみゲージのうち、図11に示すように、アクテ
ィブゲージRa1〜Ra4は、物理量の計測データを得
るためのブリッジ回路B1を形成し、ダミーゲージRd
1〜Rd4は、ひずみ検出とは無関係で、ひずみゲージ
の経時変化に起因して生ずる初期値変動成分を分離検出
するためのブリッジ回路B2を形成してある。
【0077】ダミーゲージRd1〜Rd4は、上述した
と同様に、アクティブゲージRa1〜Ra4と同様の条
件で製作され、実質上同一とみなし得し環境下で使用さ
れるものであるため、第1のブリッジ回路B1の出力か
ら第2のブリッジ回路B2の出力を減算することによ
り、被測定物理量に正確に対応する計測データを得るこ
とができる。
と同様に、アクティブゲージRa1〜Ra4と同様の条
件で製作され、実質上同一とみなし得し環境下で使用さ
れるものであるため、第1のブリッジ回路B1の出力か
ら第2のブリッジ回路B2の出力を減算することによ
り、被測定物理量に正確に対応する計測データを得るこ
とができる。
【0078】図13および図14は、荷重変換器あるい
は加速度変換器に本発明を適用する場合の起歪体の変形
実施例である。
は加速度変換器に本発明を適用する場合の起歪体の変形
実施例である。
【0079】この変形実施例に係る起歪体3は、中心厚
肉剛体部3cを挟むようにしてスリット3d,3fが穿
設されて、いわゆる一文字ビーム状の起歪部3bが設け
られている点で、図3、図4等に示すものとは異なる。
肉剛体部3cを挟むようにしてスリット3d,3fが穿
設されて、いわゆる一文字ビーム状の起歪部3bが設け
られている点で、図3、図4等に示すものとは異なる。
【0080】尚、ひずみゲージの添着位置および回路接
続構成については、既述したところより理解が可能であ
るので、その説明は省略する。
続構成については、既述したところより理解が可能であ
るので、その説明は省略する。
【0081】尚、上述したほか、ひずみゲージの個数を
増やして、例えば、同様な機能を発揮させようとするひ
ずみゲージを複数添着し、それをブリッジ回路の同一の
辺に直列に接続するようにしてもよい。
増やして、例えば、同様な機能を発揮させようとするひ
ずみゲージを複数添着し、それをブリッジ回路の同一の
辺に直列に接続するようにしてもよい。
【0082】また、本発明を適用し得る変換器の種類と
しては、上述した間隙水圧計や荷重変換器に限ることな
く、変位変換器、加速度変換器、トルク変換器等、起歪
部に添着されたひずみゲージでブリッジ回路を組んで物
理量を電気量として取り出す形式の変換器のすべてに適
用が可能である。
しては、上述した間隙水圧計や荷重変換器に限ることな
く、変位変換器、加速度変換器、トルク変換器等、起歪
部に添着されたひずみゲージでブリッジ回路を組んで物
理量を電気量として取り出す形式の変換器のすべてに適
用が可能である。
【0083】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、簡素で安価な構成でありながら、変換器単独で初
期値変動量を検出し得る機能を具備するひずみゲージ式
変換器を提供することができる。
れば、簡素で安価な構成でありながら、変換器単独で初
期値変動量を検出し得る機能を具備するひずみゲージ式
変換器を提供することができる。
【0084】また、本発明方法によれば、たとえ埋設さ
れた状態でも地上から簡単にしかも短時間で初期値変動
量を検出しさらには初期値変動量を除去して被測定物理
量の真値に対応する計測データを求めることのできるひ
ずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法を提供する
ことができる。
れた状態でも地上から簡単にしかも短時間で初期値変動
量を検出しさらには初期値変動量を除去して被測定物理
量の真値に対応する計測データを求めることのできるひ
ずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法を提供する
ことができる。
【図1】本発明に係るひずみゲージ式変換器としての間
隙水圧計に使用されるブリッジ回路の構成を示す回路図
である。
隙水圧計に使用されるブリッジ回路の構成を示す回路図
である。
【図2】本発明に係る間隙水圧計の構成を示す縦断面図
である。
である。
【図3】図2に示される間隙水圧計の起歪体の構成を、
図4のX−X線矢視方向断面をもって示す断面図であ
る。
図4のX−X線矢視方向断面をもって示す断面図であ
る。
【図4】図3の平面図で、ひずみゲージの添着位置関係
を示すものである。
を示すものである。
【図5】本発明に係るひずみゲージ式変換器の起歪体に
添着されるダブル型ひずみゲージのゲージパターンの構
成の一部を示す平面図である。
添着されるダブル型ひずみゲージのゲージパターンの構
成の一部を示す平面図である。
【図6】図3および図4に示すものとは異なる起歪体の
縦断面構成を示す断面図である。
縦断面構成を示す断面図である。
【図7】図6に示す起歪体の平面図である。
【図8】図3および図6に示すものとはさらに異なる起
歪体の縦断面図である。
歪体の縦断面図である。
【図9】図8に示す起歪体の平面図である。
【図10】図8、図9に示す起歪体に添着されたひずみ
ゲージの回路構成を示す回路図である。
ゲージの回路構成を示す回路図である。
【図11】本発明に係る第2実施例の回路構成を示す回
路図である。
路図である。
【図12】同実施例に係る起歪体の構成を示す平面図で
ある。
ある。
【図13】本発明を、荷重変換器に適用した場合におけ
る起歪体の縦断面図である。
る起歪体の縦断面図である。
【図14】図13に示す起歪体の平面図である。
1 ケーシング 1a〜1c 第1〜第3の段部 1d 開口部 1e 雌ねじ部 1f 小径の穴 1g 座ぐり穴 1h 雌ねじ 2 端子板 2a 導電ピン 2b 気密端子 3 起歪体 3a 厚肉円筒部 3b 起歪部 3c 中心厚肉剛体部 3d,3f スリット 4 フィルタ 5 リングナット 6 コード 6a 心線 7 ゴムブッシュ 8 リングナット 9 ゲージリード 10 起歪体 10a 厚肉円筒部 10b 起歪部 10c 中心厚肉剛体部 10d 力伝達ロッド 10e, 10f スリット 11 受圧ダイアフラム 12 ダブル型ひずみゲージ 12a 基板(ゲージベース) 12b,12c ゲージパターン 12d 凹部 12e グリッド部 12f 受感軸 12−1〜6 ダブル型ひずみゲージ 13 起歪体 13a 厚肉円筒部 13b 起歪部 13c 段状部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−102116(JP,A) 特開 平5−23082(JP,A) 特開 平1−178839(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 3/04 G01L 9/04 101
Claims (5)
- 【請求項1】 圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を
受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひ
ずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記
物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器におい
て、前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアク
ティブゲージと、前記第1のアクティブゲージと実質上
同一位置とみなし得る位置に添着され且つ前記第1のア
クティブゲージのひずみ出力特性、経時変化特性、ゲー
ジ率および温度特性などのひずみゲージ特性が実質上同
一とみなし得る第5のアクティブゲージと、前記第2の
アクティブゲージと実質上同一位置とみなし得る位置に
添着され且つ前記第2のアクティブゲージのひずみ出力
特性、経時変化特性、ゲージ率および温度特性などのひ
ずみゲージ特性が実質上同一とみなし得る第6のアクテ
ィブゲージと、前記第3のアクティブゲージの近傍であ
って前記物理量によるひずみを実質上生じない前記起歪
体の剛体部に添着され且つ少なくとも前記第3のアクテ
ィブゲージの経時変化特性と実質上同一とみなし得る経
時変化特性を有する第1のダミーゲージと、前記第4の
アクティブゲージの近傍であって前記物理量によるひず
みを実質上生じない前記起歪体の剛体部に添着され且つ
少なくとも前記第4のアクティブゲージの経時変化特性
と実質上同一とみなし得る経時変化特性を有する第2の
ダミーゲージと、 を備え、前記第1〜第4のアクティブゲージをもって第
1のブリッジ回路を形成し、前記第5および第6のアク
ティブゲージと前記第1および第2のダミーゲージをも
って第2のブリッジ回路を形成し、前記第1および第2
のブリッジ回路の出力に基づき前記物理量に対応したひ
ずみ出力成分と前記経時変化に伴う初期値変動成分とを
分離し得るように構成したことを特徴とするひずみゲー
ジ式変換器。 - 【請求項2】 前記第1および第5のアクティブゲージ
の対および前記第2および第6のアクティブゲージの対
は、各対毎に、それぞれの受感軸が同一方向を向くよう
に同一基板上に近接して同一材料をもって同時に形成さ
れ各対をなすひずみゲージがそれぞれアクティブゲージ
として使用され、 一方、前記第3のアクティブゲージと、第4のアクティ
ブゲージと、前記第1のダミーゲージと、前記第2のダ
ミーゲージは、前記第1および第5のアクティブゲージ
の対または前記第2および第6のアクティブゲージの対
と実質上同一の条件で形成された各対をなすゲージ素子
であって各対をなすゲージ素子のいずれか一方が使用さ
れることを特徴とする請求項1に記載のひずみゲージ式
変換器。 - 【請求項3】 圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を
受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひ
ずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記
物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器におい
て、 前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアクティ
ブゲージと、 これら第1〜第4のアクティブゲージの各近傍であって
前記物理量によるひずみを実質上生じない前記起歪体の
剛体部に対をなして添着され且つ少なくとも対をなす前
記アクティブゲージの経時変化特性と実質上同一とみな
し得る経時変化特性を有する第1〜第4のダミーゲージ
と、 を備え、前記第1〜第4のアクティブゲージをもって第
1のブリッジ回路を形成し、前記第1〜第4のダミーゲ
ージをもって第2のブリッジ回路を形成し、前記第1お
よび第2のブリッジ回路の出力に基づき前記物理量に対
応したひずみ出力成分と前記経時変化に伴う初期値変動
出力成分とを分離して検出し得るように構成したことを
特徴とするひずみゲージ式変換器。 - 【請求項4】 圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を
受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひ
ずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記
物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初期
値変動量を検出する方法であって、 前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアクティ
ブゲージをもって第1のブリッジ回路を形成すると共
に、 前記第1のアクティブゲージと実質上同一位置とみなし
得る位置に添着され且つ前記第1のアクティブゲージの
ひずみ出力特性、経時変化特性、ゲージ率および温度特
性などのひずみゲージ特性が実質上同一とみなし得る第
5のアクティブゲージと、前記第2のアクティブゲージ
と実質上同一位置とみなし得る位置に添着され且つ前記
第2のアクティブゲージのひずみ出力特性、経時変化特
性、ゲージ率および温度特性などのひずみゲージ特性が
実質上同一とみなし得る第6のアクティブゲージと、前
記第3のアクティブゲージの近傍であって前記物理量に
よるひずみを実質上生じない前記起歪体の前記剛体部に
添着され且つ少なくとも前記第3のアクティブゲージの
経時変化特性と実質上同一とみなし得る経時変化特性を
有する第1のダミーゲージと、前記第4のアクティブゲ
ージの近傍であって前記物理量によるひずみを実質上生
じない前記起歪体の剛体部に添着され少なくとも前記第
4のアクティブゲージの経時変化特性と実質上同一とみ
なし得る第2のダミーゲージとをもって第2のブリッジ
回路を形成し、 前記第2のブリッジ回路の出力を2倍した値から前記第
1のブリッジ回路の出力を減算することにより、前記経
時変化に伴う初期値の変動量を求めることを特徴とする
ひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法。 - 【請求項5】 圧力、変位、荷重、加速度等の物理量を
受けてひずみを生じる起歪体の起歪部に添着され前記ひ
ずみに対応した抵抗変化を示すひずみゲージにより前記
物理量を電気量に変換するひずみゲージ式変換器の初期
値変動量を検出する方法であって、 前記起歪体の起歪部に添着された第1〜第4のアクティ
ブゲージをもって第1のブリッジ回路を形成すると共
に、 前記第1〜第4のアクティブゲージの各近傍であって前
記物理量によるひずみを実質上生じない前記起歪体の剛
体部にそれぞれ対をなして添着され且つ少なくとも対を
なす前記アクティブゲージの経時変化特性と実質上同一
とみなし得る経時変化特性を有する第1〜第4のダミー
ゲージとをもって第2のブリッジ回路を形成し、 前記第1のブリッジ回路の出力から第2のブリッジ回路
の出力を減算することにより前記経時変化に伴う初期値
変動量を検出除去し前記物理量に対応した出力を得るよ
うにしたことを特徴とするひずみゲージ式変換器の初期
値変動量検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5163310A JP3049532B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5163310A JP3049532B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06347284A JPH06347284A (ja) | 1994-12-20 |
JP3049532B2 true JP3049532B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=15771405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5163310A Expired - Fee Related JP3049532B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | ひずみゲージ式変換器およびひずみゲージ式変換器の初期値変動量検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3049532B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
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DE19701055B4 (de) * | 1997-01-15 | 2016-04-28 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiter-Drucksensor |
KR100427592B1 (ko) * | 2002-01-08 | 2004-04-28 | 주식회사 케이이씨 | 압력센서 |
JP2016048166A (ja) * | 2013-01-17 | 2016-04-07 | パナソニック株式会社 | 圧力センサ |
JP6295425B2 (ja) * | 2014-05-30 | 2018-03-20 | ユニパルス株式会社 | 歪みゲージ |
WO2017212866A1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 力センサ |
JP6500182B2 (ja) * | 2017-11-13 | 2019-04-17 | ユニパルス株式会社 | 歪みゲージ |
CN111122025A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 中科院微电子研究所昆山分所 | 一种压力传感器 |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP5163310A patent/JP3049532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06347284A (ja) | 1994-12-20 |
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