JP3275117B2 - 高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路 - Google Patents
高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路Info
- Publication number
- JP3275117B2 JP3275117B2 JP19093093A JP19093093A JP3275117B2 JP 3275117 B2 JP3275117 B2 JP 3275117B2 JP 19093093 A JP19093093 A JP 19093093A JP 19093093 A JP19093093 A JP 19093093A JP 3275117 B2 JP3275117 B2 JP 3275117B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- gauge
- lead wire
- temperature
- apparent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温ひずみゲージのみ
かけひずみ補償回路に係り、より詳細には、リード線の
抵抗値が温度分布の変化によって変わりこの抵抗値の変
化によって発生するみかけひずみ量を抑制する、高温ひ
ずみゲージのみかけひずみ補償回路に関するものであ
る。
かけひずみ補償回路に係り、より詳細には、リード線の
抵抗値が温度分布の変化によって変わりこの抵抗値の変
化によって発生するみかけひずみ量を抑制する、高温ひ
ずみゲージのみかけひずみ補償回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２および図３は、高温ひずみゲージの
一種である溶接型高温ひずみゲージの構成を示す縦断面
図および平面図である。この高温ひずみゲージは、ステ
ンレス鋼等よりなるチューブ１とその中央部に配設され
たアクティブゲージ２およびダミーゲージ３等により構
成されている。
一種である溶接型高温ひずみゲージの構成を示す縦断面
図および平面図である。この高温ひずみゲージは、ステ
ンレス鋼等よりなるチューブ１とその中央部に配設され
たアクティブゲージ２およびダミーゲージ３等により構
成されている。
【０００３】すなわち、アクティブゲージ２は、ひずみ
に感応してその抵抗値を変化するニッケル・クロム線等
の線材を略Ｕ字状に折曲形成され、また、このアクティ
ブゲージ２の周囲には同じ材質よりなるダミーゲージ３
がひずみに不感なるように巻回されている。アクティブ
ゲージ２およびダミーゲージ３が配設されたチューブ１
内には、酸化マグネシウムＭｇＯの粉末が絶縁物として
固く封入されている。チューブ１は、その先端は封じら
れ、基端からはアクティブゲージ２およびダミーゲージ
３に接続された入出力線であるリード線４が導き出さ
れ、その導出口は、セラミック系の耐高温接着剤５によ
って封止されている。チューブ１の受感部１ａは、フラ
ンジ部６ａ，６ｂを有するベース６に固着され、受感部
１ａは、このベース６のフランジ部６ａ，６ｂを介して
被測定対象物７にスポット溶接により取付けられる。
に感応してその抵抗値を変化するニッケル・クロム線等
の線材を略Ｕ字状に折曲形成され、また、このアクティ
ブゲージ２の周囲には同じ材質よりなるダミーゲージ３
がひずみに不感なるように巻回されている。アクティブ
ゲージ２およびダミーゲージ３が配設されたチューブ１
内には、酸化マグネシウムＭｇＯの粉末が絶縁物として
固く封入されている。チューブ１は、その先端は封じら
れ、基端からはアクティブゲージ２およびダミーゲージ
３に接続された入出力線であるリード線４が導き出さ
れ、その導出口は、セラミック系の耐高温接着剤５によ
って封止されている。チューブ１の受感部１ａは、フラ
ンジ部６ａ，６ｂを有するベース６に固着され、受感部
１ａは、このベース６のフランジ部６ａ，６ｂを介して
被測定対象物７にスポット溶接により取付けられる。
【０００４】図３は、高温ひずみゲージを被測定対象物
７上に固着させた状態を示すものであり、チューブ１の
両側方向に突出したフランジ部６ａ，６ｂ上の８の位置
で被測定対象物７にスポット溶接で固着される。
７上に固着させた状態を示すものであり、チューブ１の
両側方向に突出したフランジ部６ａ，６ｂ上の８の位置
で被測定対象物７にスポット溶接で固着される。
【０００５】高温ひずみゲージからの出力は、耐熱構造
のＭＩケーブル（Mineral Insulated Metal Sheathed C
able）によって保護されたリード線４を介して計測機器
に導かれる。
のＭＩケーブル（Mineral Insulated Metal Sheathed C
able）によって保護されたリード線４を介して計測機器
に導かれる。
【０００６】被測定対象物７に生じたひずみは、フラン
ジ部６ａ，６ｂ、チューブ１の受感部１ａおよび酸化マ
グネシウムＭｇＯを介して圧縮または引張作用を受ける
アクティブゲージ２の抵抗変化として検出される。アク
ティブゲージ２自体の温度による抵抗値の変化は、ホイ
ートストンブリッジ回路の一辺に挿入されるダミーゲー
ジ３の温度のみに感応した抵抗値の変化によって電気的
に相殺され補償される。
ジ部６ａ，６ｂ、チューブ１の受感部１ａおよび酸化マ
グネシウムＭｇＯを介して圧縮または引張作用を受ける
アクティブゲージ２の抵抗変化として検出される。アク
ティブゲージ２自体の温度による抵抗値の変化は、ホイ
ートストンブリッジ回路の一辺に挿入されるダミーゲー
ジ３の温度のみに感応した抵抗値の変化によって電気的
に相殺され補償される。
【０００７】しかしながら、高温ひずみゲージの一般的
使用方法では、被測定対象物７とアクティブゲージ２の
線膨張係数が異なるため、被測定対象物７に応力が加わ
らなくとも、ひずみゲージには温度によるみかけひずみ
が発生する。この温度によるみかけひずみを補償するた
め、従来はホイートストンブリッジ回路の一片に補償抵
抗（以下「ゲージ補償抵抗」と称し、また数式上では
「ＲTC」と表わす）を挿入している。
使用方法では、被測定対象物７とアクティブゲージ２の
線膨張係数が異なるため、被測定対象物７に応力が加わ
らなくとも、ひずみゲージには温度によるみかけひずみ
が発生する。この温度によるみかけひずみを補償するた
め、従来はホイートストンブリッジ回路の一片に補償抵
抗（以下「ゲージ補償抵抗」と称し、また数式上では
「ＲTC」と表わす）を挿入している。
【０００８】そこで、温度によるみかけひずみを補償す
る従来の回路例を図６に示す。同図のホイートストンブ
リッジ回路は、アクティブゲージ２、ダミーゲージ３、
固定抵抗９，１０およびゲージ補償抵抗１２，１３とに
より構成される。尚、図６において、１１，１１，１１
は、リード線４，４，４のリード線抵抗（内部抵抗）で
ある。
る従来の回路例を図６に示す。同図のホイートストンブ
リッジ回路は、アクティブゲージ２、ダミーゲージ３、
固定抵抗９，１０およびゲージ補償抵抗１２，１３とに
より構成される。尚、図６において、１１，１１，１１
は、リード線４，４，４のリード線抵抗（内部抵抗）で
ある。
【０００９】また、アクティブゲージ２とダミーゲージ
３の接続点から延長されたリード線４の他端に接続され
た端子１６と、固定抵抗９，１０の接続点に接続された
端子１７とが出力端子を構成する。また、一端同士が接
続された固定抵抗９，１０の両他端は、ブリッジ電源の
入力端子１８，１９に接続されている。
３の接続点から延長されたリード線４の他端に接続され
た端子１６と、固定抵抗９，１０の接続点に接続された
端子１７とが出力端子を構成する。また、一端同士が接
続された固定抵抗９，１０の両他端は、ブリッジ電源の
入力端子１８，１９に接続されている。
【００１０】ゲージ補償抵抗ＲTC１２，１３のうち、ひ
ずみゲージの温度によるみかけひずみが正の場合は、ブ
リッジ電源Ｅinの正電圧側に抵抗１２を挿入し、負電圧
側の抵抗１３を短絡する。また、温度によるみかけひず
みが負の場合は、この逆にする。通常、このゲージ補償
抵抗１２，１３は、２つの温度、例えば室温と１，００
０℃、におけるみかけひずみ量により、それらを相殺し
得る最適値に選択的に決められる。
ずみゲージの温度によるみかけひずみが正の場合は、ブ
リッジ電源Ｅinの正電圧側に抵抗１２を挿入し、負電圧
側の抵抗１３を短絡する。また、温度によるみかけひず
みが負の場合は、この逆にする。通常、このゲージ補償
抵抗１２，１３は、２つの温度、例えば室温と１，００
０℃、におけるみかけひずみ量により、それらを相殺し
得る最適値に選択的に決められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来方
法のみかけひずみの温度特性を、図６の等価回路に基づ
いて検証してみる。例えば、図６の回路において、ひず
みゲージの温度によるみかけひずみ補償抵抗１２，１３
のうちの一方の抵抗１３のみ適宜の抵抗値ＲＴＣを使用
し、他方の抵抗１２は、短絡して用いないものとする。
室温における出力電圧Ｅout０ は、ブリッジ電源電圧を
Ｅin、アクティブゲージ２の抵抗値をＲA 、ダミーゲー
ジ３の抵抗値をＲD 、リード線１１の内部抵抗値をＲL
としたとき、下記の（１）式で表わされる。
法のみかけひずみの温度特性を、図６の等価回路に基づ
いて検証してみる。例えば、図６の回路において、ひず
みゲージの温度によるみかけひずみ補償抵抗１２，１３
のうちの一方の抵抗１３のみ適宜の抵抗値ＲＴＣを使用
し、他方の抵抗１２は、短絡して用いないものとする。
室温における出力電圧Ｅout０ は、ブリッジ電源電圧を
Ｅin、アクティブゲージ２の抵抗値をＲA 、ダミーゲー
ジ３の抵抗値をＲD 、リード線１１の内部抵抗値をＲL
としたとき、下記の（１）式で表わされる。
【００１２】 Ｅout０ ＝｛(ＲD ＋ＲL ＋ＲTC)／(ＲA ＋ＲD ＋２ＲL ＋ＲTC)｝Ｅin (1) また、高温時の出力電圧ＥoutＴ は、それぞれの高温時
におけるアクティブゲージ２の抵抗値をＲAT、ダミーゲ
ージ３の抵抗値をＲDT、リード線１１の内部抵抗値をＲ
LTとしたとき、下記の（２）式で表わされる。
におけるアクティブゲージ２の抵抗値をＲAT、ダミーゲ
ージ３の抵抗値をＲDT、リード線１１の内部抵抗値をＲ
LTとしたとき、下記の（２）式で表わされる。
【００１３】 ＥoutＴ ＝｛(ＲDT＋ＲLT＋ＲTC)／(ＲAT＋ＲDT＋２ＲLT＋ＲTC)｝Ｅin (2) ここで（１）式において、ひずみが０（με＝１×１０
-6ひずみ。以下「με」と記載する）の場合の出力電圧
Ｅout(0)と、１，０００［με］つまり０．１％ひずみ
の場合の出力電圧Ｅout(0.1)を求める。この数値を求め
るに先んじ、条件を次のように設定する。ゲージ率を
２、ホイートストンブリッジ回路へのブリッジ電源電圧
をＥinとし、アクティブゲージの初期抵抗値ＲA0とダミ
ーゲージの抵抗値ＲD は等しい（ＲA0＝ＲD ）とする。
アクティブゲージの初期抵抗値ＲA0と０．１％ひずみ時
の抵抗値ＲA0.1との間には次の（３）式が成立する。
-6ひずみ。以下「με」と記載する）の場合の出力電圧
Ｅout(0)と、１，０００［με］つまり０．１％ひずみ
の場合の出力電圧Ｅout(0.1)を求める。この数値を求め
るに先んじ、条件を次のように設定する。ゲージ率を
２、ホイートストンブリッジ回路へのブリッジ電源電圧
をＥinとし、アクティブゲージの初期抵抗値ＲA0とダミ
ーゲージの抵抗値ＲD は等しい（ＲA0＝ＲD ）とする。
アクティブゲージの初期抵抗値ＲA0と０．１％ひずみ時
の抵抗値ＲA0.1との間には次の（３）式が成立する。
【００１４】 ＲA0.1＝ＲA0（１＋０．１×０．０１×２） ＝１．００２ＲA0 （３） 上記の条件において、出力電圧Ｅout(0)およびＥout(0.
1)は、次の（４）式および（５）式によって得られる。
1)は、次の（４）式および（５）式によって得られる。
【００１５】 Ｅout(0)＝｛ＲD ／（ＲA ＋ＲD ）｝×Ｅin＝０．５Ｅin （４） Ｅout(0.1)＝｛ＲD ／（１．００２ＲA ＋ＲD ）｝×Ｅin ＝０．４９９５００４Ｅin （５） ０．１％ひずみ発生時の出力電圧ｅout(0.1)は、ひずみ
量が０の時の出力電圧からひずみが加わった時の出力電
圧を引いた値であるため、下記の（６）式によって得ら
れる。
量が０の時の出力電圧からひずみが加わった時の出力電
圧を引いた値であるため、下記の（６）式によって得ら
れる。
【００１６】 ｅout(0.1)＝Ｅout(0)−Ｅout(0.1) ＝０．５Ｅin−０．４９９５０Ｅin＝０．０００５Ｅin （６） 出力電圧０．０００５［Ｖ］が１，０００［με］のひ
ずみ量に相当するため、みかけひずみＭTC［με］の大
きさは、次の（７）式で表わされる。
ずみ量に相当するため、みかけひずみＭTC［με］の大
きさは、次の（７）式で表わされる。
【００１７】 ＭTC＝｛Ｅout(０)−Ｅout(Ｔ)｝×１，０００／０．０００５ （７） 上記（７）式のパラメータを数値化した具体例が、図７
のグラフであり、リード線種に銅線を用い、リード線４
の加熱部分の長さ（ｍ）とみかけひずみＭTCとの関係を
示した特性図である。各パラメータの数値は、後述する
本発明に係る実施例の欄に記載されている数値と同一で
ある。ただし、ゲージ補償抵抗値（従来例のＲTC＝４．
５８２Ω）のみが、実施例ではリード線抵抗変化補償抵
抗が追加されている関係上で実施例のものとは異なって
いる。また、図８は、リード線にニッケル線を用いた場
合であり、このパラメータ数値の記載は省略するが、リ
ード線の加熱部分の長さの変化に伴う影響が大きく現わ
れている。
のグラフであり、リード線種に銅線を用い、リード線４
の加熱部分の長さ（ｍ）とみかけひずみＭTCとの関係を
示した特性図である。各パラメータの数値は、後述する
本発明に係る実施例の欄に記載されている数値と同一で
ある。ただし、ゲージ補償抵抗値（従来例のＲTC＝４．
５８２Ω）のみが、実施例ではリード線抵抗変化補償抵
抗が追加されている関係上で実施例のものとは異なって
いる。また、図８は、リード線にニッケル線を用いた場
合であり、このパラメータ数値の記載は省略するが、リ
ード線の加熱部分の長さの変化に伴う影響が大きく現わ
れている。
【００１８】これらの図から解るように、従来の補償方
法は、リード線の抵抗値が一定であることを条件になさ
れていると言える。しかしながら、高温環境下でひずみ
を測定する場合、リード線の温度分布は、使用する環境
により変化するので、上記の温度によるみかけひずみの
補償回路では完全に補償がされないという大きな問題点
を有している。
法は、リード線の抵抗値が一定であることを条件になさ
れていると言える。しかしながら、高温環境下でひずみ
を測定する場合、リード線の温度分布は、使用する環境
により変化するので、上記の温度によるみかけひずみの
補償回路では完全に補償がされないという大きな問題点
を有している。
【００１９】すなわち、通常３００℃以上の環境下にお
けるひずみ測定においては、高温ひずみゲージから導出
されるリード線として、上述したように金属のチューブ
内に酸化マグネシュウムＭｇＯをもって保持された、い
わゆるＭＩケーブルが使用される。このＭＩケーブル
は、その環境温度が１，０００℃程度になると抵抗値が
４〜６倍程度変化し、特に、ＭＩケーブルの全長のう
ち、高温に晒されている部分が測定環境（条件）によっ
て変ると、そのリード線抵抗も大きく変化するため、上
述した従来の補償回路では、補償不能となってしまうの
である。
けるひずみ測定においては、高温ひずみゲージから導出
されるリード線として、上述したように金属のチューブ
内に酸化マグネシュウムＭｇＯをもって保持された、い
わゆるＭＩケーブルが使用される。このＭＩケーブル
は、その環境温度が１，０００℃程度になると抵抗値が
４〜６倍程度変化し、特に、ＭＩケーブルの全長のう
ち、高温に晒されている部分が測定環境（条件）によっ
て変ると、そのリード線抵抗も大きく変化するため、上
述した従来の補償回路では、補償不能となってしまうの
である。
【００２０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、リード線の温度分布条件が変化して
もみかけひずみ量の変化の少ない、高温ひずみゲージの
みかけひずみ補償回路を提供することにある。
ので、その目的は、リード線の温度分布条件が変化して
もみかけひずみ量の変化の少ない、高温ひずみゲージの
みかけひずみ補償回路を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、高温下の被測定対象物に添着され該被
測定対象物からひずみを受けるとそのひずみに応じた電
気信号を出力する高温ひずみゲージのみかけひずみ補償
回路において、前記被測定対象物からひずみを受けると
その抵抗値を変化するアクティブゲージと、前記ひずみ
には不感な状態で前記アクティブゲージとほぼ同じ環境
下に配設され一端が前記アクティブゲージの一端と直列
に接続されたダミーゲージと、一端同士が直列に接続さ
れ且つ一方の出力端子に接続され各他端が一方および他
方のブリッジ電源入力端子に接続された２個の固定抵抗
と、一端が前記アクティブゲージの他端に接続され他端
が前記一方のブリッジ電源入力端子に直接または温度に
よるみかけひずみ補償抵抗を介して接続された第１のリ
ード線と、一端が前記ダミーゲージの他端に接続され他
端が前記他方のブリッジ電源入力端子に直接または温度
によるみかけひずみ補償抵抗を介して接続された第２の
リード線と、一端が前記アクティブゲージと前記ダミー
ゲージとの接続点に接続され他端が他方の出力端子に接
続された第３のリード線と、前記一方のブリッジ電源入
力端子および前記他方のブリッジ電源入力端子の一方ま
たは両方と前記他方の出力端子との間に接続され前記リ
ード線の抵抗変化に伴うみかけひずみを補償するリード
線抵抗変化補償抵抗と、を有し、前記リード線が高温に
晒される部分の長さが異なることに伴うみかけひずみの
発生を前記リード線抵抗変化補償抵抗によって補償する
ように構成したことを特徴としたものである。
達成するために、高温下の被測定対象物に添着され該被
測定対象物からひずみを受けるとそのひずみに応じた電
気信号を出力する高温ひずみゲージのみかけひずみ補償
回路において、前記被測定対象物からひずみを受けると
その抵抗値を変化するアクティブゲージと、前記ひずみ
には不感な状態で前記アクティブゲージとほぼ同じ環境
下に配設され一端が前記アクティブゲージの一端と直列
に接続されたダミーゲージと、一端同士が直列に接続さ
れ且つ一方の出力端子に接続され各他端が一方および他
方のブリッジ電源入力端子に接続された２個の固定抵抗
と、一端が前記アクティブゲージの他端に接続され他端
が前記一方のブリッジ電源入力端子に直接または温度に
よるみかけひずみ補償抵抗を介して接続された第１のリ
ード線と、一端が前記ダミーゲージの他端に接続され他
端が前記他方のブリッジ電源入力端子に直接または温度
によるみかけひずみ補償抵抗を介して接続された第２の
リード線と、一端が前記アクティブゲージと前記ダミー
ゲージとの接続点に接続され他端が他方の出力端子に接
続された第３のリード線と、前記一方のブリッジ電源入
力端子および前記他方のブリッジ電源入力端子の一方ま
たは両方と前記他方の出力端子との間に接続され前記リ
ード線の抵抗変化に伴うみかけひずみを補償するリード
線抵抗変化補償抵抗と、を有し、前記リード線が高温に
晒される部分の長さが異なることに伴うみかけひずみの
発生を前記リード線抵抗変化補償抵抗によって補償する
ように構成したことを特徴としたものである。
【００２２】
【作用】上記のように構成された高温ひずみゲージのみ
かけひずみ補償回路は、リード線の抵抗が一定であると
した場合のひずみゲージの温度によるみかけひずみを、
２本のリード線の一方または両方の延長端側にみかけひ
ずみ補償抵抗を回路挿入することで補償している。一
方、リード線の全長に対する高温に晒されるリード線部
分の長さによってリード線抵抗が大きく変化し、温度に
よるみかけひずみも大きく変化するのを、アクティブゲ
ージとダミーゲージの接続点に接続された第３のリード
線の他端側と、アクティブゲージとダミーゲージの各他
端に各一端が接続された第１および第２のリード線の一
方または両方の各他端側との間に、リード線の温度分布
変化に起因した抵抗変化に伴うみかけひずみを抑制する
リード線抵抗変化補償抵抗を回路挿入することで補償し
ている。
かけひずみ補償回路は、リード線の抵抗が一定であると
した場合のひずみゲージの温度によるみかけひずみを、
２本のリード線の一方または両方の延長端側にみかけひ
ずみ補償抵抗を回路挿入することで補償している。一
方、リード線の全長に対する高温に晒されるリード線部
分の長さによってリード線抵抗が大きく変化し、温度に
よるみかけひずみも大きく変化するのを、アクティブゲ
ージとダミーゲージの接続点に接続された第３のリード
線の他端側と、アクティブゲージとダミーゲージの各他
端に各一端が接続された第１および第２のリード線の一
方または両方の各他端側との間に、リード線の温度分布
変化に起因した抵抗変化に伴うみかけひずみを抑制する
リード線抵抗変化補償抵抗を回路挿入することで補償し
ている。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明の高温ひずみゲ
ージのみかけひずみ補償回路の一実施例を示す回路図で
ある。本実施例の回路は、ホイートストンブリッジ回路
にリード線の温度分布変化に起因した抵抗変化に伴うみ
かけひずみを補償するリード線抵抗変化補償抵抗を追加
して構成したものである。
づいて詳細に説明する。図１は、本発明の高温ひずみゲ
ージのみかけひずみ補償回路の一実施例を示す回路図で
ある。本実施例の回路は、ホイートストンブリッジ回路
にリード線の温度分布変化に起因した抵抗変化に伴うみ
かけひずみを補償するリード線抵抗変化補償抵抗を追加
して構成したものである。
【００２４】高温環境側Ｉには、高温ひずみゲージのチ
ューブ１内のアクティブゲージ２とダミーゲージ３およ
びＭＩケーブルからなるリード線４ａ，４ｂ，４ｃと
を、また、常温環境側IIには、ひずみゲージの温度によ
るみかけひずみを補償するみかけひずみ補償抵抗１２，
１３と固定抵抗９，１０とを有してホイートストンブリ
ッジ回路が構成されている。
ューブ１内のアクティブゲージ２とダミーゲージ３およ
びＭＩケーブルからなるリード線４ａ，４ｂ，４ｃと
を、また、常温環境側IIには、ひずみゲージの温度によ
るみかけひずみを補償するみかけひずみ補償抵抗１２，
１３と固定抵抗９，１０とを有してホイートストンブリ
ッジ回路が構成されている。
【００２５】上述したように、アクティブゲージ２とダ
ミーゲージ３とは、ほぼ同じ環境下に置かれ、互いに一
端同士が接続されて直列回路を構成している。また、２
個の固定抵抗９，１０も、互いに一端同士が接続されて
直列回路を構成している。
ミーゲージ３とは、ほぼ同じ環境下に置かれ、互いに一
端同士が接続されて直列回路を構成している。また、２
個の固定抵抗９，１０も、互いに一端同士が接続されて
直列回路を構成している。
【００２６】アクティブゲージ２の他端と一方の固定抵
抗９の他端との間は、第１のリード線４ａと温度による
みかけひずみ補償抵抗１２を介して接続されている。但
し、温度によるみかけひずみが正の場合は、省略される
かその両端が短絡される。
抗９の他端との間は、第１のリード線４ａと温度による
みかけひずみ補償抵抗１２を介して接続されている。但
し、温度によるみかけひずみが正の場合は、省略される
かその両端が短絡される。
【００２７】ダミーゲージ３の他端と他方の固定抵抗１
０の他端との間は、第２のリード線４ｂと温度によるみ
かけひずみ補償抵抗１３を介して接続されている。但
し、温度によるみかけひずみ補償抵抗１３は、ひずみゲ
ージによるみかけひずみが正の場合は、省略されるか、
その両端が短絡される。
０の他端との間は、第２のリード線４ｂと温度によるみ
かけひずみ補償抵抗１３を介して接続されている。但
し、温度によるみかけひずみ補償抵抗１３は、ひずみゲ
ージによるみかけひずみが正の場合は、省略されるか、
その両端が短絡される。
【００２８】上記２個の固定抵抗９，１０の各他端は、
ブリッジ電源電圧Ｅinの供給を受けるブリッジ電源入力
端子１８，１９にそれぞそれ接続されている。ブリッジ
回路の一方の出力端子１７は、２個の固定抵抗９と１０
との接続点に接続されている。
ブリッジ電源電圧Ｅinの供給を受けるブリッジ電源入力
端子１８，１９にそれぞそれ接続されている。ブリッジ
回路の一方の出力端子１７は、２個の固定抵抗９と１０
との接続点に接続されている。
【００２９】また、ブリッジ回路の他方の出力端子１６
は、アクティブゲージ２とダミーゲージ３との接続点に
一端が接続された第３のリード線４ｃの延長端に接続さ
れている。
は、アクティブゲージ２とダミーゲージ３との接続点に
一端が接続された第３のリード線４ｃの延長端に接続さ
れている。
【００３０】この他方の出力端子１６と、一方のブリッ
ジ電源入力端子１８との間および一方のブリッジ電源入
力端子１９との間には、リード線の温度分布変化（リー
ド線４ａ，４ｂ，４ｃの高温に晒される長さの変化）に
起因した内部抵抗１１（抵抗値：ＲL ）の変化に伴うみ
かけひずみを補償するリード線抵抗変化補償抵抗１４お
よび１５が回路挿入されている。但し、このリード線抵
抗変化補償抵抗１４および１５は、通常の場合、一方の
みが使用されるが、両方用いてもよい。
ジ電源入力端子１８との間および一方のブリッジ電源入
力端子１９との間には、リード線の温度分布変化（リー
ド線４ａ，４ｂ，４ｃの高温に晒される長さの変化）に
起因した内部抵抗１１（抵抗値：ＲL ）の変化に伴うみ
かけひずみを補償するリード線抵抗変化補償抵抗１４お
よび１５が回路挿入されている。但し、このリード線抵
抗変化補償抵抗１４および１５は、通常の場合、一方の
みが使用されるが、両方用いてもよい。
【００３１】次に、リード線抵抗変化補償抵抗の抵抗値
ＲLCの効果について、具体例において説明する。今、図
１の回路においてゲージの温度によるみかけひずみ補償
抵抗１２，１３のうちの一方１３のみを使用し他方１２
は、破線にて示すように短絡して用いないものとする。
また、リード線抵抗変化補償抵抗１４，１５のうち一方
１４のみを使用し他方１５は開放して用いないものとす
る。
ＲLCの効果について、具体例において説明する。今、図
１の回路においてゲージの温度によるみかけひずみ補償
抵抗１２，１３のうちの一方１３のみを使用し他方１２
は、破線にて示すように短絡して用いないものとする。
また、リード線抵抗変化補償抵抗１４，１５のうち一方
１４のみを使用し他方１５は開放して用いないものとす
る。
【００３２】上記の条件においてブリッジ電源Ｅinが印
加された場合のアクティブゲージ２（ゲージ抵抗値ＲA
）とダミーゲージ３（ゲージ抵抗値ＲD )の接続点の電
圧Ｅ1は、（８）式により得られる。
加された場合のアクティブゲージ２（ゲージ抵抗値ＲA
）とダミーゲージ３（ゲージ抵抗値ＲD )の接続点の電
圧Ｅ1は、（８）式により得られる。
【００３３】 Ｅ1 ＝｛Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）｝×Ｅin ＝［（ＲD＋ＲL＋ＲTC）／｛（ＲA＋ＲL）（ＲL＋ＲLC）／（ＲA＋２ＲL ＋ＲＬC）＋（ＲD＋ＲL＋ＲLC）｝］×Ｅin （８） 但し、上記（８）式のＲ1 およびＲ2 は、下記による。
【００３４】Ｒ1 ＝（ＲA ＋ＲL ）（ＲL ＋ＲLC）／
（ＲA ＋２ＲL ＋ＲLC） Ｒ2 ＝ＲD ＋ＲL ＋ＲTC 図１の実施例の回路において、アクティブゲージ２にひ
ずみが加わっていない時の出力電圧Ｅout(０′) は、ブ
リッジ電源電圧Ｅinと数式（７）で得られる電圧Ｅ1 と
の電位差（Ｅin−Ｅ1 ）とリード線抵抗変化補償抵抗Ｒ
LCとリード線の内部抵抗１１の抵抗ＲL とを下記の関係
式に代入して求められる。
（ＲA ＋２ＲL ＋ＲLC） Ｒ2 ＝ＲD ＋ＲL ＋ＲTC 図１の実施例の回路において、アクティブゲージ２にひ
ずみが加わっていない時の出力電圧Ｅout(０′) は、ブ
リッジ電源電圧Ｅinと数式（７）で得られる電圧Ｅ1 と
の電位差（Ｅin−Ｅ1 ）とリード線抵抗変化補償抵抗Ｒ
LCとリード線の内部抵抗１１の抵抗ＲL とを下記の関係
式に代入して求められる。
【００３５】 Ｅout(０′) ＝｛ＲL ／（ＲL ＋ＲLC）}×(Ｅin−Ｅ1 ）＋Ｅ1 （９） 図１の高温環境領域Ｉが高温下に晒されているときの出
力電圧Ｅout(Ｔ′ )は、（９）式に基づきリード線の高
温等の内部抵抗値をＲLTとしたとき、（１０）式および
（１１）式で得られる。
力電圧Ｅout(Ｔ′ )は、（９）式に基づきリード線の高
温等の内部抵抗値をＲLTとしたとき、（１０）式および
（１１）式で得られる。
【００３６】 Ｅout（Ｔ ′)＝{ＲLT／(ＲLT＋ＲLC)｝×(Ｅin−Ｅ1T）＋Ｅ1T （１０ ） Ｅ1T＝｛Ｒ2T／（Ｒ1T＋Ｒ2T）｝×Ｅin （１１） （１０），（１１）式のＲ1TおよびＲ2Tは、（９）式の
常温時の抵抗値ＲA ，ＲL に対する高温時の抵抗値ＲA
T，ＲLTによる下記関係式によって得られる。
常温時の抵抗値ＲA ，ＲL に対する高温時の抵抗値ＲA
T，ＲLTによる下記関係式によって得られる。
【００３７】 Ｒ1T＝（ＲAT＋ＲLT）（RLT＋ＲLC）／（ＲAT＋２ＲLT＋ＲLC） （１２） Ｒ2T＝ＲDT＋ＲLT＋ＲTC （１３） また、みかけひずみＭTCは、（５）式および（６）式と
同様手順による（１４）式によって得られる。
同様手順による（１４）式によって得られる。
【００３８】 ＭTC＝｛Ｅout(０′)−Ｅout(Ｔ′)｝×１,０００／０.０００５ （１４） 数式（１４）のパラメータを下記に示す数値とした場合
のリード線の加熱部分の長さの変化に対するみかけひず
みの大きさの変化を表わした具体例が図４のグラフであ
り、リード線種に銅線を用いた場合の特性図である。ま
た、図５は同じくニッケル線の場合の特性図であり、こ
の場合のパラメータ数値の記載は省略する。
のリード線の加熱部分の長さの変化に対するみかけひず
みの大きさの変化を表わした具体例が図４のグラフであ
り、リード線種に銅線を用いた場合の特性図である。ま
た、図５は同じくニッケル線の場合の特性図であり、こ
の場合のパラメータ数値の記載は省略する。
【００３９】（１）．常温（室温）時のパラメータ ＲＡ ＝１２０Ω，ＲＤ ＝１２０Ω，ＲＬ ＝２Ω， ＲＴＣ＝８．７５Ω， ＲＬＣ＝６，１９０Ω （２）．高温時（例えば１，０００℃）におけるパラメ
ータ ＲＡＴ＝１２９．５３２Ω，ＲＤＴ＝１３０Ω， リード線の抵抗温度係数＝０．８／１，０００℃ （３）．高温加熱部のリード線長とリード線抵抗値とみ
かけひずみ出力値との関係は、下表の通りである。
ータ ＲＡＴ＝１２９．５３２Ω，ＲＤＴ＝１３０Ω， リード線の抵抗温度係数＝０．８／１，０００℃ （３）．高温加熱部のリード線長とリード線抵抗値とみ
かけひずみ出力値との関係は、下表の通りである。
【００４０】
【表１】 図４および図５は、上述した図７および図８の従来例の
特性図と夫々対比される特性図である。これら相対する
図を比較してみると、本発明に係る実施例のものは、高
温加熱部のリード線長の影響が大幅に緩和されているこ
とが解る。また、図５に示すようにニッケル線を用いた
場合の特性曲線は、銅線に比べ補償効果は劣るが、耐熱
性、機械的強度等の優位性において利用される場合があ
る。
特性図と夫々対比される特性図である。これら相対する
図を比較してみると、本発明に係る実施例のものは、高
温加熱部のリード線長の影響が大幅に緩和されているこ
とが解る。また、図５に示すようにニッケル線を用いた
場合の特性曲線は、銅線に比べ補償効果は劣るが、耐熱
性、機械的強度等の優位性において利用される場合があ
る。
【００４１】なお、本発明は、上記の実施例のみに限定
されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、種々に変形実施が可能である。例えば、
リード線抵抗変化補償抵抗１４，１５を２個用いてもよ
いし、ゲージの温度によるみかけひずみ１２，１３の一
方または両方を省略してもよい場合がある。
されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において、種々に変形実施が可能である。例えば、
リード線抵抗変化補償抵抗１４，１５を２個用いてもよ
いし、ゲージの温度によるみかけひずみ１２，１３の一
方または両方を省略してもよい場合がある。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、ホイー
トストンブリッジ回路のブリッジ電源入力端子とひずみ
ゲージ側出力端子との間に所定の抵抗値のリード線抵抗
変化補償抵抗を挿入することにより、リード線の温度分
布状態の変化に起因するリード線の抵抗値の変化によっ
て生じるみかけひずみの変化が抑制補償され、ひいては
この補償効果によってリード線の温度分布条件の変化、
リード線長の変更等の度毎にみかけひずみを補償をし直
すといった煩わしさがなく、所望の測定温度で高温下に
おける被測定対象物のひずみを高精度で測定し得る高温
ひずみゲージのみかけひずみ補償回路を提供することが
できる。
トストンブリッジ回路のブリッジ電源入力端子とひずみ
ゲージ側出力端子との間に所定の抵抗値のリード線抵抗
変化補償抵抗を挿入することにより、リード線の温度分
布状態の変化に起因するリード線の抵抗値の変化によっ
て生じるみかけひずみの変化が抑制補償され、ひいては
この補償効果によってリード線の温度分布条件の変化、
リード線長の変更等の度毎にみかけひずみを補償をし直
すといった煩わしさがなく、所望の測定温度で高温下に
おける被測定対象物のひずみを高精度で測定し得る高温
ひずみゲージのみかけひずみ補償回路を提供することが
できる。
【図１】本発明の一実施例の回路構成を示す回路図であ
る。
る。
【図２】高温ひずみゲージの構成を示す縦断面図であ
る。
る。
【図３】図２に示す高温ひずみゲージの平面図である。
【図４】図１に示した実施例の回路のリード線に、銅線
を用いた場合のリード線の加熱部分の長さとみかけひず
みの変化特性を示すグラフである。
を用いた場合のリード線の加熱部分の長さとみかけひず
みの変化特性を示すグラフである。
【図５】図１に示した実施例の回路のリード線に、ニッ
ケル線を用いた場合のリード線の加熱部分の長さとみか
けひずみの変化特性を示すグラフである。
ケル線を用いた場合のリード線の加熱部分の長さとみか
けひずみの変化特性を示すグラフである。
【図６】従来の線膨張係数を考慮したみかけひずみ補償
回路の一例を示した回路図である。
回路の一例を示した回路図である。
【図７】図６に示した従来の線膨張係数を考慮したみか
けひずみ補償回路のリード線に、銅線を用いた場合のリ
ード線の加熱部分の長さとみかけひずみの変化特性を示
すグラフである。
けひずみ補償回路のリード線に、銅線を用いた場合のリ
ード線の加熱部分の長さとみかけひずみの変化特性を示
すグラフである。
【図８】図６に示した従来の線膨張係数を考慮したみか
けひずみ補償回路のリード線に、ニッケル線を用いた場
合のリード線の加熱部分の長さとみかけひずみの変化特
性を示すグラフである。
けひずみ補償回路のリード線に、ニッケル線を用いた場
合のリード線の加熱部分の長さとみかけひずみの変化特
性を示すグラフである。
１ チューブ １ａ 受感部 ２ アクティブゲージ ３ ダミーゲージ ４，４ａ，４ｂ，４ｃ リード線 ５ 耐高温接着剤 ６ ベース ６ａ，６ｂ フランジ部 ７ 被測定対象物 ８ スポット溶接箇所 ９，１０ 固定抵抗 １１ リード線抵抗 １２，１３ ひずみゲージの温度によるみかけひずみ補
償抵抗 １４，１５ リード線抵抗変化補償抵抗 １６，１７ 出力端子 １８，１９ ブリッジ電源入力端子
償抵抗 １４，１５ リード線抵抗変化補償抵抗 １６，１７ 出力端子 １８，１９ ブリッジ電源入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/16 G01D 3/028
Claims (1)
- 【請求項１】 高温下の被測定対象物に添着され該被測
定対象物からひずみを受けるとそのひずみに応じた電気
信号を出力する高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回
路において、前記被測定対象物からひずみを受けるとそ
の抵抗値を変化するアクティブゲージと、前記ひずみに
は不感な状態で前記アクティブゲージとほぼ同じ環境下
に配設され一端が前記アクティブゲージの一端と直列に
接続されたダミーゲージと、一端同士が直列に接続され
且つ一方の出力端子に接続され各他端が一方および他方
のブリッジ電源入力端子に接続された２個の固定抵抗
と、一端が前記アクティブゲージの他端に接続され他端
が前記一方のブリッジ電源入力端子に直接または温度に
よるみかけひずみ補償抵抗を介して接続された第１のリ
ード線と、 一端が前記ダミーゲージの他端に接続され他端が前記他
方のブリッジ電源入力端子に直接または温度によるみか
けひずみ補償抵抗を介して接続された第２のリード線
と、一端が前記アクティブゲージと前記ダミーゲージと
の接続点に接続され他端が他方の出力端子に接続された
第３のリード線と、 前記一方のブリッジ電源入力端子および前記他方のブリ
ッジ電源入力端子の一方または両方と前記他方の出力端
子との間に接続され前記リード線の抵抗変化に伴うみか
けひずみを補償するリード線抵抗変化補償抵抗と、 を有し、前記リード線が高温に晒される部分の長さが異
なることに伴うみかけひずみの発生を前記リード線抵抗
変化補償抵抗によって補償するように構成したことを特
徴とする高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093093A JP3275117B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19093093A JP3275117B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0719808A JPH0719808A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3275117B2 true JP3275117B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=16266055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19093093A Expired - Fee Related JP3275117B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275117B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008196904A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | カプセル型高温ひずみゲージ用のブリッジアダプタおよびカプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4519703B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2010-08-04 | 三菱重工業株式会社 | ひずみゲージ及びひずみゲージ取付方法 |
| JP5295583B2 (ja) * | 2008-02-13 | 2013-09-18 | 太平洋セメント株式会社 | 埋設型ひずみ計 |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP19093093A patent/JP3275117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008196904A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | カプセル型高温ひずみゲージ用のブリッジアダプタおよびカプセル型高温ひずみゲージのケーブル接続構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719808A (ja) | 1995-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3665756A (en) | Strain gauge temperature compensation system | |
| JP7114706B2 (ja) | 分割ブリッジ回路力センサ | |
| ES2204157T3 (es) | Transductor electrico mecanico. | |
| KR101179169B1 (ko) | 변형률계를 구비한 온도 보상 로드 셀 | |
| JP3275117B2 (ja) | 高温ひずみゲージのみかけひずみ補償回路 | |
| US4448078A (en) | Three-wire static strain gage apparatus | |
| US3448607A (en) | Strain gauge temperature compensation system | |
| US4442718A (en) | Strain gauge and electric circuit for adjustment and calibration of same | |
| US4417477A (en) | Train gage measurement circuit for high temperature applications using high value completion resistors | |
| US2948872A (en) | Sensing means | |
| Gibbs | Two types of high-temperature weldable strain gages: Ni− Cr half-bridge filaments and Pt− W half-bridge filaments: Combination of single active and “true”(zero gage factor) dummy weldable strain gage into a half-bridge gage results in transducers capable of static strain measurements at temperatures of 650 and 950° F | |
| JP3118621B2 (ja) | 測温機能付きカプセル型ひずみゲージ | |
| JPS6134431A (ja) | ひずみゲ−ジ式変換器による温度測定方法 | |
| CN211401070U (zh) | 一种基于金属蠕变补偿的特殊应变计及传感器电路 | |
| JPH0226723B2 (ja) | ||
| JP2017215180A (ja) | マルチチャンネル温度測定装置 | |
| JPS58132898A (ja) | 測温機能付変換器を用いた温度測定方法 | |
| JPS58134394A (ja) | 測温機能付物理量測定装置 | |
| JP2018514793A (ja) | 温度係数が中程度で、線形性の高い抵抗温度検出器 | |
| US3092798A (en) | Half-bridge temperature compensating deflection sensor | |
| JP3046970U (ja) | 測温機能付きひずみゲージ | |
| JP2536822B2 (ja) | 計量装置用温度補償回路 | |
| KR20020022621A (ko) | 벤딩 모멘트 센서 | |
| JPH11166804A (ja) | ひずみ測定法 | |
| JPS5814967B2 (ja) | 応力検出器の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |