JP5747265B2 - Strain gauge - Google Patents
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Description
本発明は、物体のひずみ又は応力を測定するためのひずみ計に関する。 The present invention relates to a strain gauge for measuring strain or stress of an object.
橋梁等の構造物の保守、管理等のために、該構造物に含まれる鋼材等の物体のひずみ又は応力を測定することが従来より行われている。 In order to maintain and manage a structure such as a bridge, it has been conventionally performed to measure strain or stress of an object such as a steel material included in the structure.
そして、この種の測定には、ひずみゲージ、あるいは、ひずみセンサを含むひずみ計が従来より一般に使用されている(例えば、特許文献1、2、3を参照)。ひずみゲージは、通常、物体の測定箇所に接着剤により接着される。また、ひずみ計は、通常、ボルト等の締結部材により物体の測定箇所に固定される。
For this type of measurement, a strain gauge or a strain gauge including a strain sensor has been generally used (see, for example,
物体に接着するひずみゲージ、あるいは、物体にボルト等の締結部材で固定するひずみ計を使用する従来の測定では、次のような不都合があった。 Conventional measurement using a strain gauge that adheres to an object or a strain gauge that is fixed to the object with a fastening member such as a bolt has the following disadvantages.
すなわち、ひずみゲージを物体に接着する場合には、通常、ひずみゲージを物体に接着する前に、物体の測定箇所の表面の塗装を除去して研磨する加工作業が必要となる。また、ひずみ計を物体にボルト等の締結部材で固定する場合には、通常、ひずみ計を物体に固定する前に、物体の測定箇所周辺に穴あけ加工を施す等の加工作業が必要となる。 That is, when the strain gauge is bonded to the object, it is usually necessary to remove the surface of the object at the measurement location and polish it before bonding the strain gauge to the object. In addition, when the strain gauge is fixed to the object with a fastening member such as a bolt, generally, before the strain gauge is fixed to the object, it is necessary to perform a machining operation such as drilling around the measurement point of the object.
このため、かかる加工作業を伴うひずみゲージの設置作業、あるいは、ひずみ計の設置作業に時間がかかりやすい。特に、多点測定を行う場合には、多数のひずみゲージあるいはひずみ計の設置作業に多大な工数を要するものとなる。 For this reason, it takes time for installation work of the strain gauge accompanying such processing work or installation work of the strain gauge. In particular, when performing multipoint measurement, a large number of man-hours are required for installation work of a large number of strain gauges or strain gauges.
また、上記研磨や穴あけ加工等の加工作業を測定対象の物体に施すために、該物体が損傷を受けて、該物体の挙動特性(応力による変形特性等)が元々の状態から変化してしまう虞もある。 In addition, since the object to be measured is subjected to processing operations such as polishing and drilling, the object is damaged, and the behavioral characteristics of the object (such as deformation characteristics due to stress) change from the original state. There is also a fear.
さらに、物体に接着したひずみゲージは再利用できない。また、ひずみゲージを接着した測定箇所、あるいは、ひずみ計を固定した測定箇所で物体の亀裂もしくは破断が生じたような場合には、該ひずみゲージ、あるいは、ひずみ計も損傷してしまう場合が多い。このため、測定コストの高コスト化を招きやすい。 Furthermore, strain gauges bonded to objects cannot be reused. In addition, when a crack or breakage of an object occurs at a measurement location where a strain gauge is bonded or a measurement location where a strain gauge is fixed, the strain gauge or strain gauge is often damaged. . For this reason, it is easy to raise the cost of measurement.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、鋼材等、磁性材料を含む物体のひずみ又は応力を測定するにあたって、その測定のためのひずみ計を容易に物体の測定箇所に設置することができると共に、測定コストの低コスト化を実現することができるひずみ計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and when measuring strain or stress of an object including a magnetic material such as steel, a strain gauge for the measurement is easily installed at a measurement location of the object. An object of the present invention is to provide a strain gauge capable of reducing the measurement cost.
本発明のひずみ計は、かかる目的を達成するために、磁性材料を含む物体に生じるひずみ又は応力を測定するためのひずみ計であって、第1磁石が搭載されており、前記物体の測定箇所で、該物体と前記第1磁石との間に作用する磁力によって該物体に固定される第1部材と、第2磁石が搭載されており、前記物体の測定箇所に前記第1部材に並列して配置されると共に該物体と前記第2磁石との間に作用する磁力によって該物体に固定される第2部材と、前記第1部材及び第2部材が前記物体の測定箇所に固定された状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ生成される磁場が作用するように前記第1部材及び第2部材のいずれか一方に搭載されており、前記物体に固定された前記第1部材と第2部材との間の相対的変位に伴う前記磁場の変化に応じた出力を発生する磁場検知素子とを備えることを特徴とする(第1発明)。 In order to achieve the above object, the strain gauge of the present invention is a strain gauge for measuring strain or stress generated in an object including a magnetic material, on which a first magnet is mounted, and the measurement location of the object The first member fixed to the object by the magnetic force acting between the object and the first magnet, and the second magnet are mounted, and are parallel to the first member at the measurement location of the object. A second member fixed to the object by a magnetic force acting between the object and the second magnet, and the first member and the second member fixed to a measurement location of the object The first member fixed to the object is mounted on either the first member or the second member so that the magnetic fields generated by the first magnet and the second magnet act, respectively. Before the relative displacement with the second member Characterized in that it comprises a magnetic field sensing element for generating an output corresponding to changes in a magnetic field (the first invention).
かかる第1発明によれば、前記物体(鋼材等、磁性材料を含む物体)に生じるひずみ又は応力を測定する際には、前記第1部材及び第2部材は、それぞれに搭載された第1磁石、第2磁石と前記物体との間に作用する磁力によって該物体に固定される。このため、物体に研磨加工や穴あけ加工等の加工作業を施すことを必要とすることなく、ひいては、物体もしくはその表面の塗装等の防食層を傷つけることなく、第1部材及び第2部材を物体の測定箇所に容易に短時間で設置することができる。 According to the first invention, when measuring strain or stress generated in the object (an object including a magnetic material such as a steel material), the first member and the second member are respectively mounted on the first magnet. , And is fixed to the object by a magnetic force acting between the second magnet and the object. For this reason, the first member and the second member are not required to be subjected to processing such as polishing or drilling, and thus the object or the anticorrosion layer of the surface thereof is not damaged. Can be easily installed in a short time.
第1部材及び第2部材を物体の測定箇所に設置した後に、該測定箇所で物体のひずみが発生すると、物体にそれぞれ固定されている第1部材及び第2部材の間の相対的変位が生じる。この相対的変位によって、前記第1磁石又は第2磁石の前記磁場検知素子に対する位置関係が変化するため、該第1磁石及び第2磁石から前記磁場検知素子に作用するトータルの磁場(第1磁石及び第2磁石が磁場検知素子の配置位置にそれぞれ生成する磁場の合成磁場)が変化する。ひいては、磁場検知素子の出力が変化する。 After the first member and the second member are installed at the measurement location of the object, if a distortion of the object occurs at the measurement location, a relative displacement between the first member and the second member respectively fixed to the object occurs. . This relative displacement changes the positional relationship of the first magnet or the second magnet with respect to the magnetic field detection element, so that the total magnetic field (first magnet) acting on the magnetic field detection element from the first magnet and the second magnet. And the combined magnetic field of the magnetic fields generated by the second magnets at the arrangement positions of the magnetic field detection elements respectively change. As a result, the output of the magnetic field detection element changes.
従って、磁場検知素子の出力は、前記測定箇所での物体のひずみに応じて変化することとなり、該磁場検知素子の出力に基づいて、物体に発生したひずみ、あるいは、該ひずみに対応する応力を測定できることとなる。 Therefore, the output of the magnetic field detection element changes according to the strain of the object at the measurement location. Based on the output of the magnetic field detection element, the strain generated in the object or the stress corresponding to the strain is applied. It can be measured.
また、この場合、第1部材と第2部材とは、それぞれ磁力によって物体に固定されていると共に、互いに分離された別体の部材であるので、第1部材と第2部材との間で物体のひずみによる亀裂や破断が生じても、第1部材と第2部材とが損傷を受けるようなことはない。 In this case, the first member and the second member are fixed to the object by magnetic force and are separate members separated from each other. Therefore, the object is between the first member and the second member. Even if a crack or break due to the strain of the first member occurs, the first member and the second member are not damaged.
また、第1部材及び第2部材は、それぞれ磁力によって物体に固定されるものであるから、測定の終了後には、前記磁力に抗する力を第1部材及び第2部材に作用させるだけで、物体もしくはその表面の防食層、あるいは、第1部材及び第2部材を損傷させることなく、物体から取り外すことができる。そして、物体から取り外した第1部材及び第2部材は、そのまま支障なく再利用することができる。 In addition, since the first member and the second member are each fixed to the object by magnetic force, after the measurement is completed, only the force against the magnetic force is applied to the first member and the second member. It can be removed from the object without damaging the object, the anticorrosion layer on the surface, or the first member and the second member. And the 1st member and 2nd member which were removed from the object can be reused as it is without trouble.
よって、第1発明によれば、鋼材等、磁性材料を含む物体のひずみ又は応力を測定するにあたって、その測定のためのひずみ計を容易に物体の測定箇所に設置することができると共に、測定コストの低コスト化を実現することができる。 Therefore, according to the first invention, in measuring strain or stress of an object including a magnetic material such as steel, a strain gauge for the measurement can be easily installed at the measurement location of the object, and the measurement cost The cost can be reduced.
上記第1発明では、前記磁場検知素子は、前記第1部材及び第2部材があらかじめ定められた所定の位置関係で前記物体の測定箇所に固定された当初の初期状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ生成される磁場が互いに打ち消し合う位置に配置されるように前記第1部材及び第2部材のいずれか一方に搭載されていることが好ましい(第2発明)。 In the first aspect of the invention, the magnetic field detecting element is an initial initial state in which the first member and the second member are fixed to a measurement location of the object in a predetermined positional relationship determined in advance. It is preferable that the magnetic field generated by the second magnet is mounted on one of the first member and the second member so as to be arranged at positions where they cancel each other (second invention).
あるいは、前記第1部材及び第2部材があらかじめ定められた所定の位置関係で前記物体の測定箇所に固定された当初の初期状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ前記磁場検知素子の配置位置に生成される磁場の合成磁場と打ち消し合う磁場を該磁場検知素子の配置位置に生成する第3磁石が、前記第1部材及び第2部材の少なくともいずれか一方に搭載されていることが好ましい(第3発明)。 Alternatively, in the initial initial state in which the first member and the second member are fixed at a predetermined measurement position of the object in a predetermined positional relationship, the first magnet and the second magnet respectively A third magnet that generates a magnetic field that cancels a combined magnetic field generated at the arrangement position at the arrangement position of the magnetic field detection element is mounted on at least one of the first member and the second member. Preferred (third invention).
上記第2発明によれば、前記初期状態で、第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ磁場検知素子の配置位置に生成される磁場が互いに打ち消し合うので、第1部材及び第2部材の相互の位置関係が前記初期状態又はそれに近い状態で一定に保たれている状況では、第1部材及び第2部材の周囲の環境温度の変化に起因して、第1磁石及び第2磁石のそれぞれが生成する磁場が変化しても、磁場検知素子の配置位置でのトータルの磁場(第1磁石による磁場と第2磁石による磁場との合成磁場)を一定もしくはほぼ一定に保つことが可能となる。 According to the second aspect of the invention, in the initial state, the magnetic fields generated by the first magnet and the second magnet at the arrangement positions of the magnetic field detection elements cancel each other, so the mutual positions of the first member and the second member In a situation where the relationship is kept constant at or near the initial state, each of the first magnet and the second magnet is generated due to a change in ambient temperature around the first member and the second member. Even if the magnetic field changes, the total magnetic field (the combined magnetic field of the magnetic field by the first magnet and the magnetic field by the second magnet) at the arrangement position of the magnetic field detecting element can be kept constant or substantially constant.
このため、環境温度の変化に起因して、磁場検知素子の出力が変動するのを防止もしくは抑制することが可能となる。ひいては、磁場検知素子の出力に基づく、物体のひずみ又は応力の測定の信頼性を高めることができる。 For this reason, it becomes possible to prevent or suppress fluctuations in the output of the magnetic field detection element due to changes in the environmental temperature. As a result, the reliability of the measurement of the distortion | strain or stress of an object based on the output of a magnetic field detection element can be improved.
また、上記第3発明によれば、前記初期状態で、第1磁石及び第2磁石のそれぞれによって磁場検知素子の配置位置に生成される磁場の合成磁場と、第3磁石によって磁場検知素子の配置位置に生成される磁場とが互いに打ち消し合うので、第1部材及び第2部材の相互の位置関係が前記初期状態又はそれに近い状態で一定に保たれている状況では、第1部材及び第2部材の周囲の環境温度の変化に起因して、第1磁石、第2磁石及び第3磁石のそれぞれが生成する磁場が変化しても、磁場検知素子の配置位置でのトータルの磁場(第1磁石による磁場と第2磁石による磁場と第3磁石による磁場との合成磁場)を一定もしくはほぼ一定に保つことが可能となる。 According to the third aspect of the invention, in the initial state, the combined magnetic field generated by the first magnet and the second magnet at the arrangement position of the magnetic field detection element, and the arrangement of the magnetic field detection element by the third magnet Since the magnetic fields generated at the positions cancel each other, in the situation where the mutual positional relationship between the first member and the second member is kept constant in the initial state or a state close thereto, the first member and the second member Even if the magnetic field generated by each of the first magnet, the second magnet, and the third magnet changes due to the change in the ambient temperature around the magnetic field, the total magnetic field (first magnet) at the position where the magnetic field detection element is arranged (The combined magnetic field of the magnetic field by the second magnet and the magnetic field by the third magnet) can be kept constant or substantially constant.
このため、前記第2発明と同様に、環境温度の変化に起因して、磁場検知素子の出力が変動するのを防止もしくは抑制することが可能となる。ひいては、磁場検知素子の出力に基づく、物体のひずみ又は応力の測定の信頼性を高めることができる。 For this reason, similarly to the second invention, it is possible to prevent or suppress fluctuations in the output of the magnetic field detection element due to changes in the environmental temperature. As a result, the reliability of the measurement of the distortion | strain or stress of an object based on the output of a magnetic field detection element can be improved.
本発明の一実施形態を図1及び図2を参照して以下に説明する。本実施形態のひずみ計1によってひずみ又は応力を測定しようとする物体Wは、鋼材等、磁性材料により構成された物体、あるいは、磁性材料を十分に含む材質により構成された物体(換言すれば、任意の磁石を磁力によって吸着させることが可能な物体)である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The object W to be measured for strain or stress by the strain gauge 1 of the present embodiment is an object made of a magnetic material such as steel, or an object made of a material sufficiently containing the magnetic material (in other words, An object capable of attracting an arbitrary magnet by a magnetic force).
このひずみ計1は、図1に示すように、物体Wのひずみ又は応力の測定に際して、物体Wの測定箇所の表面に固定される2つの部材として、筐体状の第1部材2及び第2部材3を備える。
As shown in FIG. 1, the strain gauge 1 includes a housing-like
第1部材2及び第2部材3には、それぞれ、第1磁石4、第2磁石5が搭載されている。また、第1部材2及び第2部材3の一方、例えば第1部材2には、さらに第3磁石6と磁場検知素子としてのホール素子7とが搭載されている。
A
第1磁石4は、その周囲に磁場を生成すると同時に、その磁場によって第1部材2を物体Wに固定させる力(引力)となる磁力を該第1部材2と物体Wとの間に発生させるための磁石である。この第1磁石4は、本実施形態では、第1部材2の底面(物体Wへの接触面)寄りの位置で第1部材2の内部に収容されて該第1部材2に固定されている。
The
また、第2磁石5は、その周囲に磁場を生成すると同時に、その磁場によって第2部材3を物体Wに固定させる力(引力)となる磁力を該第2部材3と物体Wとの間に発生させるための磁石である。この第2磁石5は、本実施形態では、第2部材3の底面(物体Wへの接触面)寄りの位置で第2部材3の内部に収容されて該第2部材3に固定されている。
Further, the
上記のように第1磁石4、第2磁石5がそれぞれ搭載された第1部材2と第2部材3とは、物体Wのひずみ又は応力の測定当初において、図1に示すように、物体Wの測定箇所にあらかじめ定められた所定の位置関係で間隔を存して測定する方向に並列するように配置される。そして、この配置状態(以降、初期配置状態という)で、第1部材2及び第2部材3が、それぞれに搭載されている第1磁石4、第2磁石5と物体Wとの間に作用する磁力(引力)によって、物体Wに固定(吸着)されることとなる。
As described above, the
ホール素子7は、自身の配置位置における磁場(第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6により生成される磁場)の強度及び向き(極性)に応じた信号(電圧信号)を出力する磁場検知素子であり、本実施形態では、第1部材2の第2部材3に面した側面部外面に取り付けられて、該第1部材2に固定されている。
The hall element 7 outputs a signal (voltage signal) corresponding to the strength and direction (polarity) of the magnetic field (the magnetic field generated by the
このホール素子7は、第1部材2から導出されたケーブル8に電気的に接続されており、ホール素子7の出力信号が、ケーブル8を介して外部に出力されるようになっている。なお、第1部材2には、ホール素子7の出力信号を増幅するアンプ等の回路が搭載されていてもよい。
The hall element 7 is electrically connected to a
第3磁石6は、第1部材2及び第2部材3を物体Wの測定箇所に設置した状態で、ホール素子7の配置位置に作用するトータルの磁場の強度を調整するための磁石である。この第3磁石6は、第1部材2及び第2部材3の前記初期配置状態で、第1磁石4及び第2磁石5のそれぞれによってホール素子7の配置位置に生成される磁場の合成磁場を打ち消す磁場(該合成磁場との総和の磁場の強度がゼロもしくはほぼゼロとなるような磁場)をホール素子7の配置位置に生成するように、第1部材2の内部に収容されて、該第1部材2に固定されている。
The third magnet 6 is a magnet for adjusting the strength of the total magnetic field acting on the arrangement position of the Hall element 7 in a state where the
すなわち、第1部材2における第3磁石6の位置もしくは姿勢、あるいは、該第3磁石6の大きさ、形状、発生磁場の強度等を適切に設定しておくことで、第1部材2及び第2部材3の前記初期配置状態で、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6によりホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度がゼロもしくはほぼゼロになるようになっている。
That is, by appropriately setting the position or posture of the third magnet 6 in the
ここで、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6は、互いに同じ温度特性を有し、それぞれが生成する磁場の強度が、第1部材2及び第2部材3の周囲の環境温度の変化に対してほぼ同じ特性で増減する。
Here, the
このため、第1部材2及び第2部材3の相互の位置関係が、前記初期配置状態もしくはこれに近い状態で一定に保持されている状況(ひいては、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6の相互の位置関係が一定に保持されている状況)では、環境温度が変化しても、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6が、それぞれホール素子7の配置位置に生成する磁場を合成してなるトータルの磁場の強度は、ほぼ一定に保たれるようになっている。
For this reason, the mutual positional relationship between the
なお、本実施形態では、各磁石4,5,6の形状や大きさ、あるいは、前記初期配置状態での各磁石4,5,6及びホール素子7の相互の位置関係等を適切に設定しておくことで、第1部材2及び第2部材3の間の前記初期配置状態からの相対的変位が、該第1部材2及び第2部材3の間隔方向(図1の矢印Yの方向)で生じた場合に、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6によりホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度が比較的感度よく変化するようになっている。
In the present embodiment, the shape and size of each
次に、本実施形態のひずみ計1による測定処理について説明する。 Next, the measurement process by the strain gauge 1 of this embodiment is demonstrated.
物体Wのひずみ又は応力を測定するにあたって、まず、ひずみ計1の第1部材2及び第2部材3が、前記初期配置状態で、物体Wの測定箇所に配置される。このとき、第1部材2及び第2部材3は、それぞれに搭載された第1磁石4、第2磁石5と物体Wとの間に作用する磁力(引力)によって、物体Wに固定される。
In measuring the strain or stress of the object W, first, the
このため、物体Wに研磨加工や穴あけ加工等の加工処理を事前に施すことを必要とすることなく、容易に短時間で、物体Wの測定箇所に、ひずみ計1の第1部材2及び第2部材3を設置することができる。
For this reason, the
上記のように物体Wの測定箇所に、ひずみ計1の第1部材2及び第2部材3を設置した当初の状態(物体Wのひずみが生じていない状態)で、すなわち、第1部材2及び第2部材3の初期配置状態では、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6によりホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度は、ゼロ(もしくはほぼゼロ)である。このため、ホール素子7の出力信号の大きさ(電圧レベル)がゼロレベルとなる。従って、物体Wのひずみが生じていない状態では、ホール素子7の出力信号の大きさは、図2のグラフで示す如くゼロレベルとなる。
In the initial state where the
なお、物体Wのひずみが生じていない状態でも、第1部材2及び第2部材3の周囲の環境温度が変化すると、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6のそれぞれがホール素子7の配置位置に生成する磁場の強度は変化する。ただし、前記したように、第1部材2及び第2部材3の相互の位置関係が一定に保持されている限り、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6のそれぞれがホール素子7の配置位置に生成する磁場を合成してなるトータルの磁場の強度は、環境温度による変化分が打ち消し合うことで、ほぼ一定に保たれる。
Even when the object W is not distorted, if the ambient temperature around the
このため、物体Wのひずみが生じていない状態では、環境温度が変化しても、ホール素子7の出力信号の大きさはゼロレベル(もしくはほぼゼロレベル)に保たれる。 For this reason, in the state where the distortion of the object W does not occur, the magnitude of the output signal of the Hall element 7 is maintained at the zero level (or almost zero level) even if the environmental temperature changes.
第1部材2及び第2部材3の設置後に、物体Wのひずみが発生すると、そのひずみに伴い、第1部材2及び第2部材3の間の相対的変位が発生し、ひいては、第1磁石4、第2磁石5及び第3磁石6の相互の位置関係が初期配置状態から変化する。例えば、図1に矢印Yで示す方向で、物体Wにひずみが発生して、第1部材2及び第2部材3の間の間隔が変化する。
When the distortion of the object W occurs after the
このとき、ホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度が変化し、それに応じて、ホール素子7の出力信号の大きさがゼロレベルから変化する。 At this time, the intensity of the total magnetic field generated at the arrangement position of the Hall element 7 changes, and the magnitude of the output signal of the Hall element 7 changes from zero level accordingly.
この場合、ホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度の変化量は、物体Wのひずみの大きさが大きいほど、大きなものとなる。また、ホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の向きは、該ひずみが、第1部材2及び第2部材3の間の間隔の拡大方向のひずみである場合と、該間隔の縮小方向のひずみである場合とで、互いに逆向きとなる。このため、ホール素子7の出力信号の大きさ及び極性は、例えば図2のグラフで示す如く、物体Wのひずみに応じて変化するものとなる。
In this case, the amount of change in the strength of the total magnetic field generated at the position where the Hall element 7 is disposed increases as the strain of the object W increases. In addition, the direction of the total magnetic field generated at the position where the Hall element 7 is arranged includes the case where the strain is a strain in the direction of expansion of the interval between the
従って、ホール素子7の出力信号に基づいて、物体Wの測定箇所で生じたひずみを測定できることとなる。さらに、このひずみの測定値から、物体Wの測定箇所で生じた応力を測定することもできる。 Therefore, based on the output signal of the Hall element 7, it is possible to measure the distortion generated at the measurement location of the object W. Furthermore, the stress generated at the measurement location of the object W can also be measured from the measurement value of the strain.
なお、物体Wのひずみが生じた状態であっても、そのひずみが一定に保たれる状態、ひいては第1部材2及び第2部材3の相互の位置関係が一定に保たれている状態では、物体Wのひずみが生じていない場合と同様に、環境温度が変化しても、ホール素子7の出力信号は、ほぼ一定に保たれる。
In the state where the distortion of the object W occurs, the state in which the distortion is kept constant, and the mutual positional relationship between the
以上のように、本実施形態のひずみ計1によれば、第1部材2及び第2部材3を、それぞれに搭載した第1磁石4、第2磁石5の磁力によって物体Wに固定できるので、測定対象の物体Wに研磨加工や穴あけ加工等の加工処理を施すことを必要とせずに、ひいては、物体Wやその表面の防食層を傷つけることなく、容易に短時間でひずみ計1を物体Wに設置することができると共に、物体Wの本来の挙動状態で該物体Wに生じるひずみ又は応力を、ホール素子7の出力信号に基づいて測定することができる。
As described above, according to the strain gauge 1 of the present embodiment, the
また、第1部材2に第3磁石6を追加的に搭載して、第1部材2及び第2部材3の相互の位置関係が一定に保持されている状態で、環境温度が変化しても、ホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度がほぼ一定に保たれるようにしたので、環境温度の変化によらずに、ホール素子7の出力信号に基づいて、物体Wのひずみ又は応力を高い信頼性で測定できる。
In addition, even if the third magnet 6 is additionally mounted on the
なお、以上説明した実施形態では、ホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場が環境温度に応じて変化しないようにするために、第1部材2にのみ第3磁石6を搭載するようにしたが、第1部材2の代わりに、第2部材3にだけ第3磁石を搭載したり、あるいは、第1部材2と第2部材3との両方に第3磁石を搭載してもよい。
In the embodiment described above, the third magnet 6 is mounted only on the
あるいは、第1部材2及び第2部材3の両方に第3磁石を搭載せずに、第1部材2(又は第2部材3)におけるホール素子7の配置位置を適切に設定しておくことによって、第1磁石4及び第2磁石5によりホール素子7の配置位置に生成されるトータルの磁場の強度が、環境温度によらずにほぼ一定に保たれるようにしてもよい。この場合には、第3磁石6は不要である。
Alternatively, by appropriately setting the arrangement position of the Hall element 7 in the first member 2 (or the second member 3) without mounting the third magnet on both the
また、前記実施形態では、第1部材2及び第2部材3の間隔方向で生じるひずみ又はこれに対応する応力を測定する場合を例にとって説明したが、第1部材2及び第2部材3に搭載する各磁石の大きさ、形状、搭載位置、もしくは姿勢、あるいは、第1部材2又は第2部材3に対するホール素子の搭載位置等を適切に設定しておくことで、第1部材2及び第2部材3の間隔方向と直交する方向(図1の矢印Yと直交する方向)での物体Wのひずみに対してホール素子7に作用するトータルの磁場の強度の変化の感度が高まるようにして、第1部材2及び第2部材3の間隔方向と直交する方向での物体Wのひずみ又はこれに対応する応力を測定するようにしてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated as an example the case where the distortion | strain which arises in the space | interval direction of the
また、前記実施形態では、磁場検知素子としてホール素子7を用いたが、ホール素子以外の磁場検知素子を使用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the Hall element 7 was used as a magnetic field detection element, you may use magnetic field detection elements other than a Hall element.
1…ひずみ計、2…第1部材、3…第2部材、4…第1磁石、5…第2磁石、6…第3磁石、7…ホール素子(磁場検知素子) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Strain meter, 2 ... 1st member, 3 ... 2nd member, 4 ... 1st magnet, 5 ... 2nd magnet, 6 ... 3rd magnet, 7 ... Hall element (magnetic field detection element)
Claims (3)
第1磁石が搭載されており、前記物体の測定箇所で、該物体と前記第1磁石との間に作用する磁力によって該物体に固定される第1部材と、
第2磁石が搭載されており、前記物体の測定箇所に前記第1部材に並列して配置されると共に該物体と前記第2磁石との間に作用する磁力によって該物体に固定される第2部材と、
前記第1部材及び第2部材が前記物体の測定箇所に固定された状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ生成される磁場が作用するように前記第1部材及び第2部材のいずれか一方に搭載されており、前記物体に固定された前記第1部材と第2部材との間の相対的変位に伴う前記磁場の変化に応じた出力を発生する磁場検知素子とを備えることを特徴とするひずみ計。 A strain gauge for measuring strain or stress generated in an object including a magnetic material,
A first member mounted with a first magnet and fixed to the object by a magnetic force acting between the object and the first magnet at a measurement point of the object;
A second magnet is mounted, and is arranged in parallel with the first member at a measurement location of the object and fixed to the object by a magnetic force acting between the object and the second magnet. Members,
In a state where the first member and the second member are fixed to the measurement location of the object, any one of the first member and the second member so that the magnetic fields generated by the first magnet and the second magnet act, respectively. A magnetic field detection element mounted on either side and generating an output corresponding to a change in the magnetic field due to a relative displacement between the first member and the second member fixed to the object. Characteristic strain gauge.
前記磁場検知素子は、前記第1部材及び第2部材があらかじめ定められた所定の位置関係で前記物体の測定箇所に固定された当初の初期状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ生成される磁場が互いに打ち消し合う位置に配置されるように前記第1部材及び第2部材のいずれか一方に搭載されていることを特徴とするひずみ計。 The strain gauge according to claim 1,
The magnetic field detection element is generated by the first magnet and the second magnet, respectively, in an initial initial state in which the first member and the second member are fixed to a measurement location of the object in a predetermined positional relationship. The strain gauge is mounted on one of the first member and the second member so that the magnetic fields to be canceled are arranged at positions where they cancel each other.
前記第1部材及び第2部材があらかじめ定められた所定の位置関係で前記物体の測定箇所に固定された当初の初期状態で、前記第1磁石及び第2磁石によりそれぞれ前記磁場検知素子の配置位置に生成される磁場の合成磁場と打ち消し合う磁場を該磁場検知素子の配置位置に生成する第3磁石が、前記第1部材及び第2部材の少なくともいずれか一方に搭載されていることを特徴とするひずみ計。 The strain gauge according to claim 1,
In the initial initial state in which the first member and the second member are fixed at a measurement location of the object in a predetermined positional relationship determined in advance, the arrangement positions of the magnetic field detection elements by the first magnet and the second magnet, respectively. A third magnet that generates a magnetic field that cancels the combined magnetic field generated at the position where the magnetic field detection element is disposed is mounted on at least one of the first member and the second member. Strain gauge.
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