JP3118621B2 - Capsule type strain gauge with temperature measurement function - Google Patents
Capsule type strain gauge with temperature measurement functionInfo
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- JP3118621B2 JP3118621B2 JP04210693A JP21069392A JP3118621B2 JP 3118621 B2 JP3118621 B2 JP 3118621B2 JP 04210693 A JP04210693 A JP 04210693A JP 21069392 A JP21069392 A JP 21069392A JP 3118621 B2 JP3118621 B2 JP 3118621B2
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、測温機能付きカプセル
型ひずみゲージに関し、より詳細には、タービンブレー
ドの振動計測等の高温条件下におけるひずみ検出を高精
度に行うための測温機能付きカプセル型ひずみゲージに
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capsule type strain gauge having a temperature measuring function, and more particularly, to a capsule type strain gauge having a temperature measuring function for detecting strain under high temperature conditions such as vibration measurement of a turbine blade with high accuracy. It relates to a capsule type strain gauge.
【0002】[0002]
【従来の技術】数100度の高温環境下のひずみを測定
する場合には、その高温環境下にひずみ検出器を置き、
この検出器の出力端を、常温下に置かれた各種計測機器
にケーブルを介して電気的に接続する必要がある。2. Description of the Related Art When measuring strain in a high temperature environment of several hundred degrees, a strain detector is placed in the high temperature environment,
It is necessary to electrically connect the output terminal of this detector to various measuring instruments placed at room temperature through a cable.
【0003】このケーブルは、耐熱ケーブルとしなけれ
ばならず、その一例としてMIケーブル(minera
l insulated metal sheathe
dcable)と称されるものがある。[0003] This cable must be a heat-resistant cable, for example, MI cable (minera).
l insulated metal sheath
dtable).
【0004】このMIケーブルは、いわゆるシースとし
ての金属管(一般には、ステンレス鋼管)の中に酸化マ
グネシウム(MgO)の粉体が固く詰められ、その心部
に信号線としての、例えば銅芯線が複数本挿入保持され
たものであり、燃焼する素材を用いていないので、炉の
近くのような数100度の高温に晒される場所に使用す
るのに頗る好適なものである。In this MI cable, a powder of magnesium oxide (MgO) is tightly packed in a metal tube (generally, a stainless steel tube) as a so-called sheath, and a signal line, for example, a copper core wire is provided in the core. Since a plurality of tubes are inserted and held and do not use a burning material, they are very suitable for use in places exposed to high temperatures of several hundred degrees, such as near a furnace.
【0005】図18は、このようなMIケーブルおよび
リード線接続部を介してフレキシブルケーブルが接続さ
れた状態の溶接型高温ひずみゲージの平面図である。こ
のひずみゲージは、一般には被測定対象物にスポット溶
接によって固着され、高温下における被測定対象物に生
じるひずみをゲージ素子の抵抗値変化として検出するも
のである。FIG. 18 is a plan view of a welded high-temperature strain gauge in a state where a flexible cable is connected via such a MI cable and a lead wire connecting portion. This strain gauge is generally fixed to an object to be measured by spot welding, and detects strain generated in the object to be measured at a high temperature as a change in the resistance value of the gauge element.
【0006】同図において、被測定対象物1には、溶接
型高温ひずみゲージ(以下「カプセルゲージ」という)
2が置かれている。このカプセルゲージ2は、その詳細
な構成を図19に示してある。In FIG. 1, a workpiece 1 is welded with a high-temperature strain gauge (hereinafter referred to as a “capsule gauge”).
2 is placed. The detailed configuration of the capsule gauge 2 is shown in FIG.
【0007】図19において、ステンレス鋼管でなるチ
ューブ3の中央には、ひずみに感応してひずみ量変化を
抵抗値変化に変換するニッケル・クロム合金線等よりな
るひずみ感応抵抗体4が、倒U字状に折曲して配置され
ている。このひずみ感応抵抗体4が配設されたチューブ
3内には、酸化マグネシウム(MgO)の粉体でなる絶
縁物5が固く充填されている。In FIG. 19, a strain-sensitive resistor 4 made of a nickel-chromium alloy wire or the like for converting a change in strain into a change in resistance in response to strain is placed in the center of a tube 3 made of a stainless steel tube. It is arranged in a bent shape. An insulator 5 made of a powder of magnesium oxide (MgO) is firmly filled in the tube 3 in which the strain-sensitive resistor 4 is provided.
【0008】また、チューブ3の一端は、封じられ、他
端からはひずみ感応抵抗体4に接続された入出力端子線
であるリード線6が導出され、セラミック系の耐熱性を
有する接着剤7によって密封されている。Further, one end of the tube 3 is sealed, and a lead wire 6 as an input / output terminal wire connected to the strain-sensitive resistor 4 is led out from the other end, and a ceramic heat-resistant adhesive 7 is used. Sealed by.
【0009】このようなカプセルゲージ2は、その受感
部2aを被測定対象物1に固定するためのベース8が固
定されている。このベース8は、図20に示すように、
カプセルゲージ2の両側方に突出したフランジ部8a,
8bを有しており、その上にはスポット溶接で強固に固
定される溶接部9を有している。In such a capsule gauge 2, a base 8 for fixing the sensing part 2a to the object 1 to be measured is fixed. This base 8 is, as shown in FIG.
Flange portions 8a protruding on both sides of the capsule gauge 2,
8b, on which a weld 9 is firmly fixed by spot welding.
【0010】さて図18に戻り、カプセルゲージ2から
延出されるチューブ3内のリード線6の端部とMIケー
ブル11の一端とがそれぞれ溶接され、その溶接部が外
部と気密を保って封止された接続部10を形成してい
る。Returning to FIG. 18, one end of the lead wire 6 in the tube 3 extending from the capsule gauge 2 and one end of the MI cable 11 are welded, and the welded portion is hermetically sealed with the outside. The connecting portion 10 is formed.
【0011】この接続部10において、ひずみ感応抵抗
体4に電気接続される2本のリード線6とMIケーブル
11の内部の2本の導線とが電気的に接続されることに
なる。In this connection part 10, two lead wires 6 electrically connected to the strain-sensitive resistor 4 and two conductors inside the MI cable 11 are electrically connected.
【0012】そして、MIケーブル11の他端から導出
された信号線と、ポリエチレン等のフレキシブル絶縁材
でなるフレキシブルケーブル13によって被覆されたリ
ード線14の一端とを接続し、その接続部が外部と気密
を保って封止された接続部12を形成している。A signal line led out from the other end of the MI cable 11 is connected to one end of a lead wire 14 covered with a flexible cable 13 made of a flexible insulating material such as polyethylene. A hermetically sealed connection portion 12 is formed.
【0013】なお、符号15は、リード線14の周囲に
ポリエチレン等のフレキシブル絶縁材で形成されている
被覆である。このリード線14は、ブリッジ回路等が形
成される図示省略のブリッジボックスを介してひずみ検
出回路に接続されるようになっている。Reference numeral 15 denotes a coating formed around the lead wire 14 with a flexible insulating material such as polyethylene. The lead wire 14 is connected to a strain detection circuit via a bridge box (not shown) in which a bridge circuit and the like are formed.
【0014】一般的に、高温下におけるひずみ測定で
は、ひずみ測定点における温度を知ることが重要であ
り、その測定温度に基づいてひずみ測定データを補正す
ることによって真のひずみに対応した正確なひずみ測定
データを得ることができる。この具体例を図21に示
す。図21において、高温下に置かれた被測定対象物1
に上述のカプセルゲージ2が取付けられ、その近傍にシ
ース型熱電対20が取付けられている。In general, in strain measurement at a high temperature, it is important to know the temperature at the strain measurement point, and correct the strain measurement data based on the measured temperature to obtain an accurate strain corresponding to the true strain. Measurement data can be obtained. This specific example is shown in FIG. In FIG. 21, the object to be measured 1 placed under high temperature
The above-mentioned capsule gauge 2 is attached to the above, and a sheath type thermocouple 20 is attached near the capsule gauge 2.
【0015】そして、カプセルゲージ2に生じた、ひず
み変化に基づく抵抗値変化は、ブリッジボックス16に
よって、電圧値変化または電流値変化に変換され、次段
の増幅器17によって増幅され、データレコーダ等の記
録器18に記録されると共にデータ処理回路19でひず
みデータの処理が行われ、測定ひずみのデータが求めら
れる。The change in the resistance value caused by the change in the strain generated in the capsule gauge 2 is converted into a change in the voltage value or the change in the current value by the bridge box 16 and amplified by the amplifier 17 at the next stage. At the same time, the data is recorded in the recorder 18 and the data processing circuit 19 processes the strain data to obtain the data of the measured strain.
【0016】一方、シース型熱電対20の測温接点部が
カプセルゲージ2の近傍に固定され、その基準接点部が
基準温度に保たれている。この基準接点部は、熱電対回
路を形成する2本の導線の端部を例えば氷温の0℃に保
つことによって冷接点補償器21が構成される。また
は、上述の導線の端部を任意(例えば常温)の温度環境
下に置き、この温度環境下の温度と基準温度(例えば0
℃)との差に基因する熱起電力変化を電気的に補償する
ようにして冷接点補償器21が回路構成される。On the other hand, the temperature measuring contact portion of the sheath type thermocouple 20 is fixed near the capsule gauge 2, and its reference contact portion is maintained at the reference temperature. In this reference junction, the cold junction compensator 21 is formed by keeping the ends of the two conductors forming the thermocouple circuit at, for example, ice temperature of 0 ° C. Alternatively, the end of the above-described conductor is placed in an arbitrary (for example, normal temperature) temperature environment, and the temperature in this temperature environment and the reference temperature (for example, 0
The cold junction compensator 21 is configured to electrically compensate for a change in thermoelectromotive force caused by the difference between the cold junction compensator 21.
【0017】従って、基準接点部である冷接点補償器2
1と測温接点部との間に生じる熱電位(熱起電力)に、
上記冷接点補償器21によって補償された補償電圧を加
えた電圧を電圧計22によって検出することによって被
測定対象物1の温度(カプセルゲージ2の近傍の温度)
が検出される。この温度データは、必要に応じてデータ
処理回路19に入力され、温度に対応して検出データが
変化するのを補正できるようになっている。Accordingly, the cold-junction compensator 2 serving as the reference junction is
To the thermal potential (thermal electromotive force) generated between
The voltage to which the compensation voltage compensated by the cold junction compensator 21 is applied is detected by the voltmeter 22 so that the temperature of the object 1 to be measured (the temperature in the vicinity of the capsule gauge 2).
Is detected. This temperature data is input to the data processing circuit 19 as necessary, so that the change in the detected data corresponding to the temperature can be corrected.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】従来のカプセル型ひず
みゲージは、シース型熱電対を併用することによって高
温下におけるひずみ測定において出力の温度補正を加え
ることができるものの、温度測定用の素子の位置とひず
み測定用の素子の位置とが一致していないために、両位
置に温度差が生じる場合には正確に出力の温度補正を行
うことができないという問題がある。In the conventional capsule-type strain gauge, the temperature of the output can be corrected in the strain measurement under a high temperature by using a sheath-type thermocouple together, but the position of the temperature-measuring element can be corrected. And the position of the element for strain measurement does not coincide with each other, so that when there is a temperature difference between the two positions, there is a problem that the temperature of the output cannot be accurately corrected.
【0019】また、被測定対象物の複数個所のそれぞれ
にひずみ測定用の素子を取付けて、所定範囲内のひずみ
の分布を測定しようとする場合には、ひずみ測定用の素
子のそれぞれの近傍に温度測定用の素子を設けることが
理想であるが、現実には寸法的な制約から取付けが困難
であったり、多数の温度測定用の素子を取付けることに
より被測定対象物の剛性等の機械的性質が変化してしま
うことがあり、これがひずみ測定の精度の低下を来たす
という問題がある。When a strain measuring element is attached to each of a plurality of locations on the object to be measured and the distribution of strain within a predetermined range is to be measured, the strain measuring element is placed near each of the strain measuring elements. Ideally, an element for temperature measurement should be provided, but in reality it is difficult to install due to dimensional restrictions, or if many elements for temperature measurement are attached, mechanical There is a problem that the properties may be changed, which causes a decrease in the accuracy of strain measurement.
【0020】また、複数のひずみ検出用の素子のそれぞ
れの近傍に温度検出用の素子を設けることは非常に作業
性が悪いものであった。このために、複数のひずみ検出
用の素子の温度分布を代表する位置に温度検出用の素子
を設けざるを得ないことから、正確に出力の温度補正を
行い得ないという問題が残存することになる。Further, providing temperature detecting elements in the vicinity of each of a plurality of strain detecting elements is extremely poor in workability. For this reason, since the temperature detecting element has to be provided at a position representative of the temperature distribution of the plurality of strain detecting elements, the problem that the output temperature cannot be accurately corrected remains. Become.
【0021】本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、高温下に置かれたひずみ検出用の素子の温度そのも
のを効率よく且つ正確に検出することができ、小型で且
つ安価であり、作業性、耐熱性、防湿性および耐久性に
優れた測温機能付きカプセル型ひずみゲージを提供する
ことを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of efficiently and accurately detecting the temperature itself of a strain detecting element placed at a high temperature, and is small and inexpensive. It is an object of the present invention to provide a capsule type strain gauge with a temperature measuring function which is excellent in workability, heat resistance , moisture resistance and durability .
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明に係る測温機能付
きカプセル型ひずみゲージは、上記の目的を達成するた
めに、密封されるシースチューブ内に充填された耐熱性
の絶縁材でなる粉体によってそのシースチューブ内に保
持されたひずみ感応抵抗体とこのひずみ感応抵抗体に連
設されて前記シースチューブから導出される2本のリー
ド部とからなるセンサ部と、前記シースチューブから導
出される2本のリード部とMIケーブルから導出される
異種金属からなる2本の導線の各一端をろう付けにより
接続しその周囲を金属の筒体で囲繞し、且つ前記筒体内
部で前記シースチューブの端末と前記MIケーブルの端
末とを、耐熱性を有するセラミック系の接着剤にて封止
すると共に前記筒体自体も封止してなる第1の接続部
と、前記MIケーブル内の前記2本の導線の他端と常温
型のフレキシブルケーブルの各芯線を接続しその周囲を
筒体で囲繞し且つ該筒体内部で少なくとも前記MIケー
ブルの他方の端末を樹脂にて気密に封止してなる第2の
接続部と、を有し、前記フレキシブルケーブルの各他端
をブリッジ回路の一辺に選択的に接続することによっ
て、前記ブリッジ回路の出力端から前記ひずみ感応抵抗
体が受けるひずみに対応した出力を導出し得るように構
成すると共に、前記フレキシブルケーブルを前記ブリッ
ジ回路の一辺から選択的に切り離し測温計の入力端に接
続することによって該入力端を基準接点部とし前記第1
の接続部における前記センサ部と前記耐熱型ケーブルと
の接続点を測温接点部として、該測温接点部における温
度を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。In order to achieve the above object, a capsule type strain gauge with a temperature measuring function according to the present invention comprises a heat resistant insulating material filled in a sealed sheath tube. A sensor section comprising a strain-sensitive resistor held in the sheath tube by a body and two leads connected to the strain-sensitive resistor and led out of the sheath tube; and a sensor section led out of the sheath tube. One end of each of the two leads and two conductors made of dissimilar metal derived from the MI cable is connected by brazing, the periphery thereof is surrounded by a metal cylinder, and the sheath tube is provided inside the cylinder. the terminal and the terminal of the MI cable, a first connecting portion formed by seals also seal the cylindrical body itself with sealed with ceramic adhesive having heat resistance, the MI cable The two other end and the core wires of the cold-type flexible cable conductor connecting the other terminal of at least the MI cable around surrounded by the tubular body and inside the cylindrical body of the inner hermetically with a resin And a second connection portion that is sealed, and by selectively connecting each other end of the flexible cable to one side of a bridge circuit, the strain-sensitive resistor is output from the output end of the bridge circuit. The flexible cable is selectively disconnected from one side of the bridge circuit and connected to an input terminal of a thermometer, so that the input terminal is used as a reference contact portion. First
The connection point between the sensor section and the heat-resistant cable in the connection section is used as a temperature measuring contact section so that the temperature at the temperature measuring contact section can be detected.
【0023】[0023]
【作用】上記のように構成された測温機能付きカプセル
型ひずみゲージは、ひずみ感応抵抗体を耐熱性の絶縁材
でなる粉体を充填することによってシースチューブ内の
心部に絶縁状態で保持し、このひずみ感応抵抗体に連設
する2本リード部を上記シースチューブの端部から導出
させる。The capsule strain gauge with the temperature measuring function constructed as described above holds the strain-sensitive resistor insulated at the core in the sheath tube by filling the powder made of heat-resistant insulating material. Then, the two leads connected to the strain-sensitive resistor are led out from the end of the sheath tube.
【0024】この2本のリード部に耐熱型ケーブルとし
ての2本の導線の各一端を接続し、各他端を常温型のフ
レキシブルケーブルの各芯線にそれぞれ電気接続する。
この際に上記2本の導線が熱電対の形成回路の一導線と
他導線として機能し、センサ部と耐熱型ケーブルとの接
続点が熱電対の測温接点部として機能する。One end of each of two conductive wires as a heat-resistant cable is connected to the two lead portions, and the other end is electrically connected to each core wire of a normal-temperature flexible cable.
At this time, the two conductors function as one conductor and the other conductor of the thermocouple forming circuit, and a connection point between the sensor unit and the heat-resistant cable functions as a temperature measuring contact part of the thermocouple.
【0025】そして、上記フレキシブルケーブルの他端
をブリッジ回路の一辺に選択的に接続してセンサ部をブ
リッジ回路の一辺に回路挿入することによって、上記ブ
リッジ回路の出力端から上記センサ部に生じるひずみを
検出し得るようにしてある。Then, by selectively connecting the other end of the flexible cable to one side of the bridge circuit and inserting the sensor section into one side of the bridge circuit, distortion generated in the sensor section from the output end of the bridge circuit is obtained. Can be detected.
【0026】上記フレキシブルケーブルをブリッジ回路
の一辺から選択的に切り離して測温計の入力端に接続す
ることによって、この入力端を基準接点部とし、上記セ
ンサ部と耐熱性ケーブルとの接続点を測温接点部として
その温度を検出し得るようにしてある。By selectively disconnecting the flexible cable from one side of the bridge circuit and connecting the flexible cable to the input terminal of the thermometer, this input terminal is used as a reference contact point, and the connection point between the sensor unit and the heat-resistant cable is connected. The temperature measuring contact portion is configured to detect the temperature.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図17
を用いて詳細に説明する。FIG. 1 to FIG. 17 show an embodiment of the present invention.
This will be described in detail with reference to FIG.
【0028】図1は、本発明の一実施例に係る測温機能
付きカプセル型ひずみゲージの外観構成を示す平面図で
ある。FIG. 1 is a plan view showing an external configuration of a capsule type strain gauge with a temperature measuring function according to one embodiment of the present invention.
【0029】同図において、その全体は、ひずみ感応部
31とシースチューブ32でなるセンサ部30と第1の
接続部33とMIケーブル34と第2の接続部35とフ
レキシブルケーブル36とから成っている。In the figure, the whole is composed of a sensor part 30 composed of a strain sensitive part 31 and a sheath tube 32, a first connecting part 33, an MI cable 34, a second connecting part 35, and a flexible cable 36. I have.
【0030】即ち、センサ部30のひずみ感応部31
は、図2に詳しく示すように、被測定対象物に取付けら
れる薄板で帯状のフランジ部37の長手方向に沿う中央
にシースチューブ32の大径部40が固定され、このシ
ースチューブ32内には、耐熱性の絶縁材、例えば酸化
マグネシウム(MgO)の粉体39を密に充填すること
によってひずみ感応抵抗体38が堅く保持されている。That is, the strain sensing section 31 of the sensor section 30
As shown in detail in FIG. 2, a large-diameter portion 40 of a sheath tube 32 is fixed to a center along the longitudinal direction of a band-shaped flange portion 37 with a thin plate attached to an object to be measured. The strain-sensitive resistor 38 is firmly held by densely filling a heat-resistant insulating material, for example, a powder 39 of magnesium oxide (MgO).
【0031】このひずみ感応抵抗体38は、使用最高温
度が550℃程度の場合には、ニッケル−クロム系や白
金タングステン系の合金が用いられ、800℃程度の場
合には鉄−クロム−アルミニウム系やニッケル−クロム
−鉄系やニッケル−クロム−アルミニウム系の合金が用
いられる。When the maximum operating temperature is about 550 ° C., a nickel-chromium-based or platinum tungsten-based alloy is used as the strain-sensitive resistor 38. When the maximum temperature is about 800 ° C., an iron-chromium-aluminum-based alloy is used. Nickel-chromium-iron alloys and nickel-chromium-aluminum alloys are used.
【0032】また、センサ部30のフランジ部37、シ
ースチューブ32の材質は、耐食性と耐熱性に優れたN
CF600(JIS記号)を用いているので、最高使用
温度が800℃まで確保されている。The material of the flange portion 37 of the sensor portion 30 and the material of the sheath tube 32 are N, which is excellent in corrosion resistance and heat resistance.
Since CF600 (JIS symbol) is used, the maximum operating temperature is secured up to 800 ° C.
【0033】このようなシースチューブ32は、その外
径が2段に、即ち大径部40と小径部41とに形成さ
れ、大径部40の先端部分がフランジ部37に固着さ
れ、小径部41の端部が上記のNCF600からなる第
1の接続部33に接続されている。The outer diameter of such a sheath tube 32 is formed in two steps, that is, a large diameter portion 40 and a small diameter portion 41, and a distal end portion of the large diameter portion 40 is fixed to the flange portion 37. The end of 41 is connected to the first connection part 33 made of the NCF 600 described above.
【0034】この第1の接続部33は、図3に詳しく示
すように、シースチューブ32の小径部41とMIケー
ブル34とを筒体42を介して接続するものであり、詳
しくは、小径部41の先端から突出するひずみ感応抵抗
体38のリード部の根元を800℃程度の高温に充分に
耐えるセラミック系の接着剤43で端末処理する。As shown in detail in FIG. 3, the first connecting portion 33 connects the small diameter portion 41 of the sheath tube 32 and the MI cable 34 via a cylindrical body 42. The base of the lead portion of the strain sensitive resistor 38 protruding from the tip of 41 is terminal-treated with a ceramic adhesive 43 sufficiently resistant to a high temperature of about 800 ° C.
【0035】一方、MIケーブル34の端部に突出する
アルメル線45とクロメル線46の根元を800℃程度
の高温に充分耐えるセラミック系の接着剤44で端末処
理し、最高使用温度が550℃程度の場合には、「ひず
み感応抵抗体38とアルメル線45」と「ひずみ感応抵
抗体38とクロメル線46」のそれぞれを接続点aにお
いて銀ロウ接合し、最高使用温度が800℃程度の場合
には、上記両線を接続点aにおいてニッケルロウ接合す
る。On the other hand, the bases of the alumel wire 45 and the chromel wire 46 projecting from the end of the MI cable 34 are terminated with a ceramic adhesive 44 sufficiently resistant to a high temperature of about 800 ° C., and the maximum use temperature is about 550 ° C. In the case of the above, when each of the "strain-sensitive resistor 38 and alumel wire 45" and the "strain-sensitive resistor 38 and chromel wire 46" are joined by silver brazing at the connection point a, and the maximum operating temperature is about 800 ° C. Are joined by nickel brazing at the connection point a.
【0036】このような第1の接続部33に一端が接続
されたMIケーブル34の他端には、図4に詳しく示す
第2の接続部35を介してフレキシブルケーブル36が
接続されている。A flexible cable 36 is connected to the other end of the MI cable 34 having one end connected to the first connection portion 33 via a second connection portion 35 shown in detail in FIG.
【0037】即ち、MIケーブル34の端末部は、筒体
48に支持され、その先端から突出するアルメル線45
の根元とクロメル線46の根元は、接着剤47で気密に
封止されている。フレキシブルケーブル36の端末部
は、筒体48に支持され、その突出する芯線50,52
のそれぞれは、ポリエチレン等のプラスチックでなる被
覆49,51で覆われている。That is, the terminal portion of the MI cable 34 is supported by the cylindrical body 48 and an alumel wire 45 protruding from the end thereof.
And the chromel wire 46 are hermetically sealed with an adhesive 47. The terminal portion of the flexible cable 36 is supported by the cylindrical body 48, and the protruding core wires 50, 52.
Are covered with coatings 49 and 51 made of plastic such as polyethylene.
【0038】そして、アルメル線45とクロメル線46
のそれぞれの先端には、半田の付きをよくするための銀
ロウコーティングが予め施され、「アルメル線45と芯
線50」および「クロメル線46と芯線52」のそれぞ
れが接続点bにおいて半田付けされることによって電気
的に接続されている。なお、筒体48の内部には、結線
作業の後に、エポキシ樹脂が充填される。Then, the alumel wire 45 and the chromel wire 46
Are coated in advance with silver soldering to improve soldering, and "Alumel wire 45 and core wire 50" and "Chromel wire 46 and core wire 52" are soldered at connection point b. Are electrically connected. It should be noted that the interior of the cylinder 48 is filled with an epoxy resin after the connection work.
【0039】また、フランジ部37は、図5に示すよう
に、被測定対象物1上に点溶接で固着され、第1の接続
部33は、図6および図7に示すように金属帯53を半
周回程度巻付け、その両辺(フランジ部)を点溶接部5
4で被測定対象物1上に固定される。さらに、MIケー
ブル34の固定も金属帯55を用いて上述同様に行われ
ている。As shown in FIG. 5, the flange portion 37 is fixed to the object 1 by spot welding, and the first connecting portion 33 is provided with a metal band 53 as shown in FIGS. Is wound about half a turn, and both sides (flange) are spot-welded 5
At 4, it is fixed on the measured object 1. Further, the fixing of the MI cable 34 is performed in the same manner as described above using the metal band 55.
【0040】次に、以上のように構成された本実施例に
係る測温機能付きカプセル型ひずみゲージが接続される
電気回路を、図8を用いて説明する。カプセル型ひずみ
ゲージ100は、1つの入力を2系統に切替えるスイッ
チ56の入力端に接続され、このスイッチ56の出力端
の一方の系統は、ブリッジボックス57、増幅器58、
記録器59データ処理回路60とを順次に接続して構成
されるひずみ検出系回路に接続されるようになってい
る。このスイッチ56の出力端の他方の系統は、冷接点
補償器61と電圧計62とを順次に接続して構成される
測温系回路に接続されるようになっている。Next, an electric circuit to which the capsule strain gauge with a temperature measuring function according to the present embodiment configured as described above is connected will be described with reference to FIG. The capsule type strain gauge 100 is connected to an input terminal of a switch 56 that switches one input to two systems, and one system of an output terminal of the switch 56 is connected to a bridge box 57, an amplifier 58,
The recorder 59 is connected to a strain detection system circuit configured by sequentially connecting the data processing circuit 60 to the recorder 59. The other system at the output end of the switch 56 is connected to a temperature measurement system circuit configured by sequentially connecting a cold junction compensator 61 and a voltmeter 62.
【0041】以上のように構成された本実施例に係る測
温機能付カプセル型ひずみゲージを用いて高温下におけ
る動ひずみを測定する場合、スイッチ56をひずみ検出
系回路側のブリッジボックス57側に切換える。この場
合、回路的には図9に示すようになる。When measuring dynamic strain at a high temperature using the capsule strain gauge with a temperature measuring function according to the present embodiment configured as described above, the switch 56 is connected to the bridge box 57 side of the strain detection system circuit side. Switch. In this case, the circuit is as shown in FIG.
【0042】即ち、ひずみ感応抵抗体38の抵抗成分r
gおよびMIケーブル34、フレキシブルケーブル36
の内部抵抗成分(以下同じ)がブリッジの一辺に回路挿
入される。ブリッジ回路の他の3辺は、抵抗の温度係数
の極めて小さな固定抵抗R1,R2,R3をもって形成
される。That is, the resistance component r of the strain sensitive resistor 38
g and MI cable 34, flexible cable 36
Is inserted into one side of the bridge. The other three sides of the bridge circuit are formed with fixed resistors R1, R2, and R3 having extremely small temperature coefficients.
【0043】従って、固定抵抗R1と抵抗成分rg(ケ
ーブル34,36の内部抵抗を含む)との接続点と、固
定抵抗R2,R3の接続点との間に所定の入力電圧(ブ
リッジ電圧)が供給されると、固定抵抗R1,R2の接
続点と抵抗R3、抵抗成分rgの接続点との間にひずみ
感応抵抗体38の抵抗成分rgの変化に伴った出力電圧
が生じる。この出力電圧は、ひずみ感応抵抗体38が被
測定対象物1から受けるひずみに追従したものとなる。Accordingly, a predetermined input voltage (bridge voltage) is provided between the connection point between the fixed resistor R1 and the resistance component r g (including the internal resistance of the cables 34 and 36) and the connection point between the fixed resistors R2 and R3. Is supplied, an output voltage is generated between the connection point of the fixed resistors R1 and R2 and the connection point of the resistor R3 and the resistance component r g according to the change of the resistance component r g of the strain sensitive resistor 38. This output voltage follows the strain that the strain-sensitive resistor 38 receives from the object 1 to be measured.
【0044】なお、この出力電圧は、コンデンサCfと
抵抗Rfで形成されるCR型のハイパスフィルタ回路に
よって直流成分と低周波成分がカットされた出力電圧と
なる。このカットオフ周波数の特性、即ちEout /Ein
は、図9に示す、コンデンサCfの容量をCoとすれ
ば、次式のようになる。This output voltage is an output voltage from which a DC component and a low frequency component have been cut by a CR type high pass filter circuit formed by a capacitor Cf and a resistor Rf. The characteristic of this cutoff frequency, that is, Eout / Ein
Is given by the following equation, where the capacitance of the capacitor Cf shown in FIG.
【0045】[0045]
【数1】 よって、コンデンサCfの容量Coを、それぞれ1μ
F、2.2μF、10μFとした場合のそれぞれのカッ
トオフ周波数は、図10に示すようにそれぞれ16H
z、7.23Hz、1.6Hzになる。このために測定
すべき動ひずみの周波数の態様に応じて容量Coを選択
すれば良い。このようにして得られるブリッジボックス
57の出力電圧は、増幅器58によって増幅され、記録
器59に記録されデータ処理回路60で所望のデータ処
理が行われる。(Equation 1) Therefore, the capacitance Co of the capacitor Cf is set to 1 μm.
F, 2.2 μF, and 10 μF, the respective cutoff frequencies are 16H as shown in FIG.
z, 7.23 Hz and 1.6 Hz. For this purpose, the capacity Co may be selected in accordance with the mode of the frequency of the dynamic strain to be measured. The output voltage of the bridge box 57 obtained in this manner is amplified by the amplifier 58, recorded in the recorder 59, and subjected to desired data processing in the data processing circuit 60.
【0046】さて、スイッチ56を測温回路系に切換え
ると、ひずみ感応抵抗体38の抵抗成分rgが、図13
に示すようにアルメル線45とクロメル線46の各一端
間に回路挿入されて測温接点部を形成する。そして、ア
ルメル線45の他端は、接続点bにてフレキシブルケー
ブル36の一方の芯線50と接続され、冷接点補償器6
1を形成するブリッジに接続されることになる。Now, when the switch 56 is switched to the temperature measuring circuit system, the resistance component r g of the strain sensitive resistor 38 becomes
A circuit is inserted between one ends of the alumel wire 45 and the chromel wire 46 as shown in FIG. The other end of the alumel wire 45 is connected to one core wire 50 of the flexible cable 36 at a connection point b, and the cold junction compensator 6
1 will be connected.
【0047】即ち、この冷接点補償器61は、3辺のそ
れぞれに抵抗温度係数の極めて小さな固定抵抗R4,R
5,R6が接続され、一辺に温度が上昇すると抵抗値が
下がる特性を有する負性抵抗R0が接続されたブリッジ
回路で構成され、このブリッジ回路における固定抵抗R
4,R5の接続点と、固定抵抗R6,負性抵抗R0の接
続点との間に一定電圧の入力電圧が供給される。That is, this cold junction compensator 61 has fixed resistances R4, R
5 and R6 are connected to each other, and a bridge circuit is connected to a negative resistance R0 having a characteristic that the resistance value decreases when the temperature rises on one side.
A fixed input voltage is supplied between a connection point of the fixed resistance R6 and the connection point of the negative resistance R0.
【0048】固定抵抗R5,R6の接続点と固定抵抗R
4、負性抵抗R0の接続点との間にひずみ感応抵抗体3
8の抵抗成分rgと、アルメル線45,クロメル線46
で形成される熱電対回路の熱起電力を検出する電圧計6
2が接続されることになる。The connection point between the fixed resistors R5 and R6 and the fixed resistor R
4. A strain sensitive resistor 3 between the connection point of the negative resistance R0
8 and the resistance component r g of alumel wire 45, chromel wire 46
Voltmeter 6 for detecting the thermoelectromotive force of the thermocouple circuit formed by
2 will be connected.
【0049】本来ならば、冷接点補償器61としては、
基準温度、例えば0℃の一定温度に保つものであるが、
この実施例では、基準接点部の温度が任意の温度であっ
ても、常に実質的な温度を0℃とするような電気的手段
を用いている。Originally, as the cold junction compensator 61,
A reference temperature, for example, a constant temperature of 0 ° C.,
In this embodiment, electrical means is used so that the actual temperature is always 0 ° C. even if the temperature of the reference contact portion is an arbitrary temperature.
【0050】アルメル線45、クロメル線46で形成さ
れる熱電対回路の熱起電力は、基準接点部が任意の環境
下(例えば常温)に置かれているために、当然のことで
はあるが基準温度(例えば0℃)における熱起電力に対
して出力差が生じる。The thermoelectromotive force of the thermocouple circuit formed by the alumel wire 45 and the chromel wire 46 is, of course, the reference electromotive force since the reference contact point is placed in an arbitrary environment (for example, normal temperature). An output difference occurs with respect to the thermoelectromotive force at a temperature (for example, 0 ° C.).
【0051】この出力差を補償するために、図13に示
すように、ブリッジの一辺に負性抵抗R0が設けられて
いる。この負性抵抗R0の温度特性は、アルメル線4
5,クロメル線46で形成される熱電対回路の熱起電力
特性に近似させている。そして、このような特性を有す
る負性抵抗R0に基づいて基準接点部の温度変化による
熱起電力変化を補償するものである。To compensate for this output difference, a negative resistor R0 is provided on one side of the bridge as shown in FIG. The temperature characteristic of the negative resistance R0 is as follows.
5, approximating the thermoelectromotive force characteristics of the thermocouple circuit formed by the chromel wire 46. Then, based on the negative resistance R0 having such characteristics, a change in thermoelectromotive force due to a change in temperature of the reference contact portion is compensated.
【0052】ここで、アルメル線45とクロメル線46
を結合させて形成する測温接点部は、厳密に言うとショ
ート状態ではなくひずみ感応抵抗体38,アルメル線4
5,クロメル線46等の抵抗成分を有しているので、そ
の抵抗成分の影響を受けるか否かについて検討する。Here, the alumel wire 45 and the chromel wire 46
Strictly speaking, the temperature-measuring contact portion formed by combining the strain-sensitive resistor 38 and the alumel wire 4
5, since it has a resistance component such as the chromel wire 46, it is examined whether or not it is affected by the resistance component.
【0053】電圧計62の入力端には、図11に示すよ
うに、等価的にひずみ感応抵抗体38の抵抗成分rgと
アルメル線45の抵抗成分RLAとクロメル線46の抵
抗成分RLCが直列に接続されることになる。そして、
アルメル線45とクロメル線46による熱電対回路によ
る熱起電圧Eoが発生することになる。As shown in FIG. 11, the input terminal of the voltmeter 62 is equivalently provided with a resistance component r g of the strain sensitive resistor 38, a resistance component R LA of the alumel wire 45, and a resistance component R LC of the chromel wire 46. Are connected in series. And
A thermoelectromotive voltage Eo is generated by the thermocouple circuit using the alumel wire 45 and the chromel wire 46.
【0054】また、一般には図12に示すような回路に
おいて、C−D間をショートした状態でA,B点(冷接
点部または基準接点部)とC,D点(測温接点部)の間
に温度差を与えるとゼーベック効果によってA−B間に
熱起電圧が生じるのである。In general, in a circuit as shown in FIG. 12, in a state where C and D are short-circuited, points A and B (cold junction or reference junction) and points C and D (temperature measurement junction) are connected. When a temperature difference is given between them, a thermoelectromotive voltage is generated between A and B by the Seebeck effect.
【0055】このために、図11に示す出力電圧Eは、 E=Eo−ELA−ELC−Eg となり真の熱起電圧Eoと電圧Eが等しくなくなる。こ
こでELAは、抵抗成分RLAに起因して生じる電位
差、ELCは、抵抗成分RLCに起因して生じる電位
差、Egは、抵抗成分rgに起因して生じる電位差であ
る。[0055] For this, the output voltage E shown in Fig. 11, E = Eo-E LA -E LC -E g next true thermoelectric voltage Eo and the voltage E is not equal. Here, E LA is a potential difference caused by the resistance component R LA , E LC is a potential difference caused by the resistance component R LC , and E g is a potential difference caused by the resistance component r g .
【0056】しかし、図11に示す実施例においては、
ひずみ感応抵抗体38の抵抗値が約120Ω、アルメル
線45、クロメル線46、フレキシブルケーブル36等
を含めたリード線の内部抵抗の抵抗値が約80Ωである
のに対し、出力電圧Eを測定するための電圧計(測温
計)の入力インピーダンスZiが100KΩ以上から1
MΩ程度になっている。従って、回路全体としての抵抗
は、抵抗成分RLA,rg,RLCとインピーダンスZ
iを加え合せたもの、即ちZi=100KΩとすれば1
00.2KΩとなる。However, in the embodiment shown in FIG.
The output voltage E is measured while the resistance value of the strain-sensitive resistor 38 is about 120Ω and the resistance value of the internal resistance of the lead wire including the alumel wire 45, the chromel wire 46, the flexible cable 36 and the like is about 80Ω. Input impedance Zi of the voltmeter (thermometer) for the
It is about MΩ. Therefore, the resistance of the entire circuit is represented by the resistance components R LA , r g , R LC and the impedance Z.
If i is added, that is, if Zi = 100KΩ, 1
00.2 KΩ.
【0057】このために抵抗成分RLA,rg,RLC
のそれぞれに流れる電流が非常に少なく、上述のドロッ
プ電圧ELA,Eg,ELCのそれぞれが無視できる値
となるので、真の熱起電圧Eoに実質的に等しいデータ
が得られることになる。For this purpose, the resistance components R LA , r g , R LC
Is very low current flowing through the respective, above-described drop voltage E LA, E g, since a value which each negligible E LC, so that substantially equal data is obtained truly thermoelectric voltage Eo .
【0058】そして、電圧計62の出力データによっ
て、ブリッジボックス57、増幅器58、記録器59で
構成されるひずみ検出系回路で得られるひずみデータ
を、データ処理回路60で補正して真のひずみデータを
求めるのであるが、その前提としてセンサ部30の温度
を測定することによってMIケーブル34の抵抗値やセ
ンサ部30の抵抗値変化およびゲージ率等を補正する必
要がある。Based on the output data of the voltmeter 62, the distortion data obtained by the distortion detection circuit composed of the bridge box 57, the amplifier 58, and the recorder 59 is corrected by the data processing circuit 60 to obtain the true distortion data. As a prerequisite, it is necessary to correct the resistance value of the MI cable 34, the change in the resistance value of the sensor unit 30, the gauge factor, and the like by measuring the temperature of the sensor unit 30.
【0059】先ず、図14に示すようにひずみ感応部3
1、シースチューブ32、第1の接続部33とMIケー
ブル34の一部(長さL1)が高温下に置かれ、MIケ
ーブル34の一部(長L2)と第2の接続部35、フレ
キシブルケーブル36が常温下に置かれ、かつ長さL1
が0.5mで長さL2が1.5mの場合のMIケーブル
34の抵抗値補正係数を、図15に示すグラフによって
求める。例えば、温度が800℃の場合には係数を1.
45とするのである。First, as shown in FIG.
1. A part (length L1) of the sheath tube 32, the first connection part 33 and the MI cable 34 is placed under high temperature, and a part (length L2) of the MI cable 34 and the second connection part 35 are flexible. The cable 36 is placed at room temperature and the length L1
Is 0.5 m and the length L2 is 1.5 m, the resistance correction coefficient of the MI cable 34 is obtained from the graph shown in FIG. For example, when the temperature is 800 ° C., the coefficient is 1.
It is 45.
【0060】また、ひずみ感応抵抗体38そのものの、
温度に基づく抵抗値の補正係数を図16によって求め
る。例えば、温度800℃の場合には、係数を1.04
8とするのである。Further, the strain-sensitive resistor 38 itself,
The correction coefficient of the resistance value based on the temperature is obtained according to FIG. For example, when the temperature is 800 ° C., the coefficient is 1.04
It is set to 8.
【0061】さらに、ひずみ感応抵抗体38そのもの
の、温度に基づくゲージ率の補正係数を図17によって
求める。例えば、温度が800℃の場合には、抵抗値補
正係数を0.92とするのである。以上の3項目の補正
係数に基づき、ゲージ全体の最終的なゲージ率KBを下
式の通り求めるのである。Further, a correction coefficient of the gauge factor of the strain-sensitive resistor 38 itself based on the temperature is obtained by referring to FIG. For example, when the temperature is 800 ° C., the resistance correction coefficient is set to 0.92. Based on the correction coefficient of the above three items, it is the final gauge factor K B of the total gauge determined as the following formula.
【0062】[0062]
【数2】 ここで、K1は、図17で求めた補正係数で補正したゲ
ージ率、RGOは、図16で求めた補正係数で補正した
抵抗値、rgは、図16によって求めた補正係数で補正
した抵抗値RGOと図15で求めた係数で補正した抵抗
値とを加え合せた抵抗値である。従って、本実施例にお
いては、ひずみ感応抵抗体38として、高温での安定性
に優れた合金を用いているので800℃程度の高温に充
分耐えることができる。(Equation 2) Here, K 1 is the gauge factor corrected by the correction coefficient calculated in FIG 17, R GO is corrected resistance value by the correction factor obtained in FIG. 16, r g is corrected by the correction coefficient obtained by the FIG. 16 The resistance value obtained by adding the calculated resistance value R GO and the resistance value corrected by the coefficient obtained in FIG. Therefore, in this embodiment, since the alloy having excellent high-temperature stability is used as the strain-sensitive resistor 38, it can sufficiently withstand a high temperature of about 800 ° C.
【0063】また、高温に晒されるMIケーブル34の
芯線には、高温での耐久性に優れたアルメル線45とク
ロメル線46を用いているので800℃程度の高温にも
充分に耐えることができる。Further, since the core wire of the MI cable 34 exposed to a high temperature uses the alumel wire 45 and the chromel wire 46 having excellent durability at a high temperature, it can sufficiently withstand a high temperature of about 800 ° C. .
【0064】さらに、これらのひずみ感応抵抗体38、
MIケーブル34とその第1の接続部33等の高温に直
接晒される表面部分の材質には、NCF600を用いて
いるので、800℃程度の高温に耐えると共に、蒸気、
酸等に晒されてもその機能が損なわれることがない。Further, these strain-sensitive resistors 38,
Since the surface of the MI cable 34 and its first connecting portion 33 and the like which are directly exposed to high temperatures is made of NCF600, it can withstand high temperatures of about 800 ° C.
Even if exposed to an acid or the like, its function is not impaired.
【0065】本実施例においては、測温機能部分、即ち
熱電対回路を形成するアルメル線とクロメル線を、シー
スチューブ内に封入して耐熱ケーブルとして形成してあ
るので、シース型熱電対を別途用いる必要がなくなり、
その分、全体的な構成を簡略化でき、結果的にコストダ
ウンを実施することができる。In this embodiment, the temperature measuring function, that is, the alumel wire and the chromel wire forming the thermocouple circuit are sealed in a sheath tube to form a heat-resistant cable. No need to use it,
To that extent, the overall configuration can be simplified, and as a result, costs can be reduced.
【0066】また、従来のカプセル型ひずみゲージに比
して大幅に小型化されているので、今まで取付け不可能
であった狭い場所への取付けが可能になると共に、複数
取付けることでひずみ分布を測定する際に高い密度でも
ってひずみ分布測定を行うことができる。Further, since the size is greatly reduced as compared with the conventional capsule type strain gauge, the strain gauge can be mounted in a narrow place where mounting was impossible so far. Strain distribution measurement can be performed at a high density when measuring.
【0067】さらに、センサ部分の取付けが点溶接を用
いて簡単に行えるために、接着剤が不要となり、取付け
の際に加熱や加圧の必要がなくなり、取付後に直ちに測
定することが可能となる。しかもセンサ部30を被測定
対象物に取付ける際にリード線の接続を行うことやコー
ティング処理が不要であるので、能率的な取付けが行え
ると共に特別な技能を要しないという利点がある。Further, since the mounting of the sensor portion can be easily performed by spot welding, no adhesive is required, and no heating or pressurizing is required at the time of mounting, and measurement can be performed immediately after mounting. . In addition, when the sensor unit 30 is attached to the object to be measured, it is not necessary to connect a lead wire or to perform a coating process, so that there is an advantage that efficient attachment can be performed and no special skill is required.
【0068】なお、本発明は、上述の実施例に限定され
ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の
変形実施をすることができることは勿論である。例え
ば、上述の実施例においては、ひずみ感応抵抗体38を
直接に第1の接続部33に接続しているが、ひずみ感応
抵抗体38をひずみ検知部分のみに設け、耐熱性を有す
る導線等のリード線を介して第1の接続部33に接続
し、このリード線をMIケーブル34に電気接続するよ
うにしても良い。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the strain-sensitive resistor 38 is directly connected to the first connection portion 33. However, the strain-sensitive resistor 38 is provided only in the strain detecting portion, and a heat-resistant conductive wire or the like is used. A connection may be made to the first connection portion 33 via a lead wire, and this lead wire may be electrically connected to the MI cable 34.
【0069】また、熱電対回路を形成するMIケーブル
34の2本の芯線(例えば、アルメル線45とクロメル
線46)をひずみ感応抵抗体38が収納されるカプセル
部の内部に埋設するようにしてもよい。このように構成
すれば、ひずみ感応部31の外径の大径化は否めないも
のの、ひずみ感応部分と測温部分とが一致し、より高精
度なひずみ測定を実現することができる。The two core wires (for example, the alumel wire 45 and the chromel wire 46) of the MI cable 34 forming the thermocouple circuit are buried inside the capsule portion in which the strain-sensitive resistor 38 is housed. Is also good. With such a configuration, although the outer diameter of the strain-sensitive portion 31 cannot be denied, the strain-sensitive portion and the temperature measurement portion match, and more accurate strain measurement can be realized.
【0070】さらに、ひずみ感応抵抗体38、シースチ
ューブ32、第1の接続部33、MIケーブル34の外
面被覆、MIケーブル34の芯線(アルメル線45とク
ロメル線46)等のそれぞれの材質は、実際に使用する
温度及び高圧ガス、蒸気等の特殊条件の状態に応じて変
更しても良いことは勿論である。Further, the respective materials such as the strain-sensitive resistor 38, the sheath tube 32, the first connecting portion 33, the outer surface coating of the MI cable 34, and the core wires of the MI cable 34 (almer wire 45 and chromel wire 46) are as follows. Of course, it may be changed according to the temperature actually used and the state of special conditions such as high-pressure gas and steam.
【0071】また、本発明は、図2に示すように1本の
ひずみ感応抵抗体38のみがシースチューブ32内に粉
体39によって埋設保持された形式のカプセル型ひずみ
ゲージに適用し得るばかりでなく、上記ひずみ感応抵抗
体38のほかにこれを巻回するように絶縁状態で配設さ
れたダミー抵抗体をシースチューブ32内に共に粉体3
9によって埋設保持してなる形式のカプセル型ひずみゲ
ージにも適用することができる。The present invention can be applied only to a capsule type strain gauge in which only one strain sensitive resistor 38 is embedded and held in a sheath tube 32 by powder 39 as shown in FIG. In addition, in addition to the above-described strain-sensitive resistor 38, a dummy resistor provided in an insulated state so as to be wound therewith is placed in the sheath tube 32 together with the powder 3.
The present invention can also be applied to a capsule-type strain gauge of the type buried and held by No. 9.
【0072】この場合、ダミー抵抗体は、ひずみ感応抵
抗体38と同一材質のものを用い、そしてフランジ部3
7から受ける被測定対象物のひずみに対しては感応せ
ず、温度変化には感応してその抵抗値、ゲージ率等を変
化し得るようにひずみ感応抵抗体38の周囲を巻回させ
る構成とすればよい。In this case, the dummy resistor is made of the same material as the strain-sensitive resistor 38, and
A structure in which the periphery of the strain-sensitive resistor 38 is wound so as to be insensitive to the strain of the object to be measured received from 7 and to change its resistance value, gauge factor and the like in response to temperature change. do it.
【0073】そして、この場合、温度測定に際しては、
ひずみ感応抵抗体38の一端とダミー抵抗体の一端を、
第1の接続部33にて接続し、ひずみ感応抵抗体38の
他端およびダミー抵抗体の他端を、同じく第1の接続部
33にてアルメル線45およびクロメル線46の各一端
にそれぞれ接続すればよい。In this case, when measuring the temperature,
One end of the strain sensitive resistor 38 and one end of the dummy resistor
The first connection 33 connects the other end of the strain-sensitive resistor 38 and the other end of the dummy resistor to the one end of the alumel wire 45 and the chromel wire 46 at the first connection 33, respectively. do it.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る測温機能付きカプセル型ひずみゲージは、第1に、
ひずみゲージの検出出力を測定回路に導くための耐熱ケ
ーブルとしてケーブルの2本の芯線を熱電対回路を形成
するような材質にしているために、シース型耐熱電対を
別途用いる必要がなくなり、その分、全体的な構成を簡
略化でき、結果的にコストダウンを実現することができ
る。第2に、センサが密封されるシースチューブ内に充
填された耐熱性の絶縁材でなる粉体によってそのシース
チューブ内にひずみ感応体と2本のリード部を保持する
構成としたので、従来のカプセル型ひずみゲージに比し
て大幅に小型化され、今まで取付不可能であった狭い場
所への取付けが可能になると共に、複数取付けることで
ひずみ分布を測定する際に高い密度でもってひずみ分布
測定を行うことができる。 As is apparent from the above description, the capsule type strain gauge with a temperature measuring function according to the present invention firstly comprises :
Since the two core wires of the cable are made of a material that forms a thermocouple circuit as a heat-resistant cable for guiding the detection output of the strain gauge to the measurement circuit, a sheath-type heat-resistant thermocouple is used.
There is no need to use it separately, and the overall configuration is simplified accordingly.
Can be simplified, resulting in cost reduction
You. Second, the sensor is filled in a sealed sheath tube.
The sheath is filled with heat-resistant insulating powder.
Hold the strain sensitive body and two leads in the tube
Configuration, compared to conventional capsule-type strain gauges.
In a narrow space that could not be mounted until now
It can be installed in places, and by installing multiple
Strain distribution with high density when measuring strain distribution
A measurement can be made.
【0075】第3に、本発明によれば、前記シースチュ
ーブから導出される2本のリード部とM1ケーブルから
導出される異種金属からなる2本の導線の各一端を第1
の接続部でろう付けにより接続しその周囲を金属の筒体
で囲繞し、且つ前記筒体内部で前記シースチューブの端
末と前記M1ケーブルの端末とを耐熱性を有するセラミ
ック系の接着剤にて封止し、前記M1ケーブル内の前記
2本の導線の他端と常温型のフレキシブルケーブルの各
芯線を第2の接続部で接続しその周囲を筒体で囲繞し且
つ該筒体内部で少なくとも前記M1ケーブルの他方の端
末を樹脂にて気密に封止したので、第2の接続部におい
て外気がM1ケーブル内に侵入するのが阻止され、仮に
M1ケーブルからの他端から外気が僅かに侵入したとし
ても第1の接続部においてM1ケーブルの一端の端末が
耐熱性を有するセラミック系の接着剤にて封止すると共
に前記筒体自体も封止されているので、第1の接続部の
筒体内へは達せず、また、第1の接続部は筒体自体も封
止してあるので、前記筒体内への外気の侵入も阻止され
ており、さらにシースチューブの端末も第1の接続部に
おいて封止されているので、結局、シースチューブ内へ
は外気が侵入することはない。従って、外気の侵入が全
くないため、シースチューブ内のひずみゲージは、酸化
や、吸湿による絶縁低下が全く生じることがないから、
耐久性に極めて優れた測温機能付カプセル型ひずみゲー
ジを提供することができる。 Third, according to the present invention, the sheath tube
From two leads and M1 cable
Connect one end of each of the two lead wires made of dissimilar metals to the first
Connected by brazing at the connection part, and the surrounding area is a metal cylinder
At the end of the sheath tube inside the tubular body.
A ceramic having heat resistance between the end and the end of the M1 cable
And sealed with a rubber-based adhesive.
Each of the other ends of the two conductors and a room-temperature flexible cable
The core wire is connected at the second connection portion, and its periphery is surrounded by a cylindrical body.
At least the other end of the M1 cable inside the cylindrical body
Since the end is hermetically sealed with resin,
Outside air is prevented from entering the M1 cable.
Suppose that the outside air slightly entered from the other end from the M1 cable
However, at the first connection point, the terminal at one end of the M1 cable is
When sealed with a heat-resistant ceramic adhesive,
Since the cylindrical body itself is also sealed, the first connecting portion
It does not reach the cylinder, and the first connection part also seals the cylinder itself.
Because it is stopped, intrusion of outside air into the cylinder is also prevented.
The end of the sheath tube is also connected to the first connection
After all, it is eventually sealed into the sheath tube.
Does not allow outside air to enter. Therefore, the intrusion of outside air
The strain gauge in the sheath tube is not oxidized
Also, since insulation deterioration due to moisture absorption does not occur at all,
Extremely durable capsule type strain gauge with temperature measurement function
Can be provided.
【図1】本発明の一実施例に係る測温機能付きカプセル
型ひずみゲージの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a capsule type strain gauge with a temperature measuring function according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1中に示されるセンサ部の拡大断面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a sensor unit shown in FIG.
【図3】図1中に示される第1の接続部の拡大断面図で
ある。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a first connection portion shown in FIG.
【図4】図1中に示される第2の接続部の拡大断面図で
ある。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a second connecting portion shown in FIG.
【図5】図1中に示される測温機能付きカプセル型ひず
みゲージの取付状態を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an attached state of the capsule type strain gauge with a temperature measuring function shown in FIG. 1;
【図6】図5中に示される第1の接続部のMIケーブル
のみを破断して示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing only the MI cable of the first connection portion shown in FIG. 5 in a cutaway manner.
【図7】図5中に示される第1の接続部の固定状態を示
す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a fixed state of a first connecting portion shown in FIG. 5;
【図8】図1に示される測温機能付きカプセル型ひずみ
ゲージが接続される測定部の回路図である。8 is a circuit diagram of a measuring unit to which the capsule type strain gauge with a temperature measuring function shown in FIG. 1 is connected.
【図9】図8中に示されるブリッジボックス回路の詳細
回路図である。9 is a detailed circuit diagram of the bridge box circuit shown in FIG.
【図10】図9に示される回路のカットオフ特性を示す
周波数特性図である。FIG. 10 is a frequency characteristic diagram showing cutoff characteristics of the circuit shown in FIG. 9;
【図11】熱起電力と線路抵抗の関係を示す等価回路図
である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a relationship between a thermoelectromotive force and a line resistance.
【図12】図8に示される回路の動作説明用の等価回路
図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 8;
【図13】図8中に示される回路の詳細回路図である。FIG. 13 is a detailed circuit diagram of the circuit shown in FIG. 8;
【図14】高温下に晒されるMIケーブル長さの関係を
示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing a relationship between MI cable lengths exposed to high temperatures.
【図15】MIケーブルの温度に対する抵抗値補正係数
を示す特性図である。FIG. 15 is a characteristic diagram showing a resistance correction coefficient with respect to the temperature of the MI cable.
【図16】ひずみ感応抵抗体の温度に対する抵抗値補正
係数を示す特性図である。FIG. 16 is a characteristic diagram showing a resistance correction coefficient with respect to a temperature of the strain-sensitive resistor.
【図17】ひずみ感応抵抗体のゲージ率補正係数を示す
特性図である。FIG. 17 is a characteristic diagram showing a gauge factor correction coefficient of the strain-sensitive resistor.
【図18】従来のカプセル型ひずみゲージの外観を示す
平面図である。FIG. 18 is a plan view showing the appearance of a conventional capsule-type strain gauge.
【図19】図18中に示されるカプセル部の拡大断面図
である。FIG. 19 is an enlarged sectional view of the capsule portion shown in FIG.
【図20】図18中に示されるカプセル部を被測定対象
物上に固定した状態を示す拡大平面図である。20 is an enlarged plan view showing a state in which the capsule section shown in FIG. 18 is fixed on an object to be measured.
【図21】従来の測温回路とひずみ検出回路を示す回路
図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing a conventional temperature measurement circuit and a distortion detection circuit.
30 センサ部 31 ひずみ感応部 32 シースチューブ 33 第1の接続部 34 MIケーブル 35 第2の接続部 36 フレキシブルケーブル 37 フランジ部 39 粉体 40 大径部 41 小径部 42,48 筒体 43,44,47 接着剤 45 アルメル線 46 クロメル線 49,51 被覆 50,52 芯線 53,55 金属帯 54 点溶接部 56 スイッチ 57 ブリッジボックス 58 増幅器 59 記録器 60 データ処理回路 61 冷接点補償器 62 電圧計 Reference Signs List 30 sensor part 31 strain sensitive part 32 sheath tube 33 first connection part 34 MI cable 35 second connection part 36 flexible cable 37 flange part 39 powder 40 large diameter part 41 small diameter part 42, 48 cylindrical body 43, 44, 47 adhesive 45 alumel wire 46 chromel wire 49,51 coating 50,52 core wire 53,55 metal strip 54 point weld 56 switch 57 bridge box 58 amplifier 59 recorder 60 data processing circuit 61 cold junction compensator 62 voltmeter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 21/02 G01K 13/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 7 /00-7/34 G01D 21/02 G01K 13/00
Claims (1)
た耐熱性の絶縁材でなる粉体によってそのシースチュー
ブ内に保持されたひずみ感応抵抗体とこのひずみ感応抵
抗体に連設されて前記シースチューブから導出される2
本のリード部とからなるセンサ部と、前記シースチュー
ブから導出される2本のリード部とMIケーブルから導
出される異種金属からなる2本の導線の各一端をろう付
けにより接続しその周囲を金属の筒体で囲繞し、且つ前
記筒体内部で前記シースチューブの端末と前記MIケー
ブルの端末とを、耐熱性を有するセラミック系の接着剤
にて封止すると共に前記筒体自体も封止してなる第1の
接続部と、 前記MIケーブル内の前記2本の導線の他端と常温型の
フレキシブルケーブルの各芯線を接続しその周囲を筒体
で囲繞し且つ該筒体内部で少なくとも前記MIケーブル
の他方の端末を樹脂にて気密に封止してなる第2の接続
部と、を有し、 前記フレキシブルケーブルの各他端をブリッジ回路の一
辺に選択的に接続することによって、前記ブリッジ回路
の出力端から前記ひずみ感応抵抗体が受けるひずみに対
応した出力を導出し得るように構成すると共に、 前記フレキシブルケーブルを前記ブリッジ回路の一辺か
ら選択的に切り離し測温計の入力端に接続することによ
って該入力端を基準接点部とし前記第1の接続部におけ
る前記センサ部と前記耐熱型ケーブルとの接続点を測温
接点部として、該測温接点部における温度を検出し得る
ように構成したことを特徴とする測温機能付きカプセル
型ひずみゲージ。1. A strain-sensitive resistor held in a sheath tube by a powder of a heat-resistant insulating material filled in a sheath tube to be hermetically sealed, and the sheath connected to the strain-sensitive resistor and connected to the strain-sensitive resistor. 2 derived from the tube
One end of each of two sensor wires consisting of two lead portions, two lead wires derived from the sheath tube, and two lead wires made of dissimilar metal derived from the MI cable are connected by brazing, and the periphery thereof is connected. Surrounded by a metal tubular body, and inside the tubular body, the end of the sheath tube and the end of the MI cable are sealed with a heat-resistant ceramic-based adhesive, and the tubular body itself is also sealed. A first connecting portion, and the other ends of the two conductors in the MI cable are connected to the respective core wires of a room-temperature-type flexible cable, the periphery thereof is surrounded by a cylinder, and at least inside the cylinder. A second connection portion in which the other end of the MI cable is hermetically sealed with resin, and by selectively connecting each other end of the flexible cable to one side of a bridge circuit, The said And an output corresponding to the strain received by the strain-sensitive resistor from the output end of the bridge circuit, and selectively disconnecting the flexible cable from one side of the bridge circuit to the input end of the thermometer. By connecting, the input end serves as a reference contact portion, and a connection point between the sensor portion and the heat-resistant cable in the first connection portion serves as a temperature measuring contact portion, so that the temperature at the temperature measuring contact portion can be detected. Capsule type strain gauge with temperature measurement function, characterized in that:
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JP04210693A JP3118621B2 (en) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | Capsule type strain gauge with temperature measurement function |
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JP4869095B2 (en) * | 2007-02-09 | 2012-02-01 | 株式会社共和電業 | Capsule-type high-temperature strain gauge bridge adapter and capsule-type high-temperature strain gauge cable connection structure |
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-
1992
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