JPH02291933A - 応力波ロードセル - Google Patents
応力波ロードセルInfo
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- JPH02291933A JPH02291933A JP2057827A JP5782790A JPH02291933A JP H02291933 A JPH02291933 A JP H02291933A JP 2057827 A JP2057827 A JP 2057827A JP 5782790 A JP5782790 A JP 5782790A JP H02291933 A JPH02291933 A JP H02291933A
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- stress wave
- damping
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- load cell
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- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 57
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 25
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
- G01L1/255—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons using acoustic waves, or acoustic emission
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
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- Discharge Heating (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロードセルに関し、殊に構造内応力波に減衰す
るロードセルに関する。
るロードセルに関する。
普通形式のロードセルは、電気抵抗を変化させ、または
圧電効果により電気信号を発生するひずみを利用する。
圧電効果により電気信号を発生するひずみを利用する。
そのような装置は電Ｅｉ干渉を受け易く、高温および振
動により様々な度合の音響を受ける。
動により様々な度合の音響を受ける。
本発明は斬新な応力波ロードセルを与えることを目的と
する． よって本発明は、応力波を通して伝播させる伝播部材と
、該伝播部材に音響結合される少なくとも１個の変換器
と、荷重がロードセルにかけられる時に減衰部材によっ
て伝播部材の少なくとも一つの表面に減衰荷重がかけら
れるように配置される少なくとも１個の減衰部材と、を
含み、該減衰部材によってかけられる減衰荷重は前記荀
重と共に増加し、前記少なくとも１個の変換器は応力波
信号を前記伝播部材の中に発射するように装置されてお
り、応力波信号が伝播部材を通って伝播して、減衰部材
によって伝播部材にかけられた減衰荷重により、減衰さ
れた後、その応力波信号を検知する少なくとも１個の装
置を含み、応力波信号を検知する前記少な《とも１個の
装置は検知された応力波を電気信号に変換するように装
置されており、電気信号を処理して、ロードセルにかけ
られた荷重の尺度としての電気出力信号を与えるように
１個のプロセッサが装置されている、応力波ロードセル
を与える。
する． よって本発明は、応力波を通して伝播させる伝播部材と
、該伝播部材に音響結合される少なくとも１個の変換器
と、荷重がロードセルにかけられる時に減衰部材によっ
て伝播部材の少なくとも一つの表面に減衰荷重がかけら
れるように配置される少なくとも１個の減衰部材と、を
含み、該減衰部材によってかけられる減衰荷重は前記荀
重と共に増加し、前記少なくとも１個の変換器は応力波
信号を前記伝播部材の中に発射するように装置されてお
り、応力波信号が伝播部材を通って伝播して、減衰部材
によって伝播部材にかけられた減衰荷重により、減衰さ
れた後、その応力波信号を検知する少なくとも１個の装
置を含み、応力波信号を検知する前記少な《とも１個の
装置は検知された応力波を電気信号に変換するように装
置されており、電気信号を処理して、ロードセルにかけ
られた荷重の尺度としての電気出力信号を与えるように
１個のプロセッサが装置されている、応力波ロードセル
を与える。
単一の変換器が応力波信号を伝播部材の中に発射するこ
とができ、この変換器は応力波信号が伝播部材を通って
伝播した後に応力波信号を検知する前記少なくとも１個
の装置である。
とができ、この変換器は応力波信号が伝播部材を通って
伝播した後に応力波信号を検知する前記少なくとも１個
の装置である。
第１の変換器が応力波信号を伝播部材の中に発射するこ
とができ、第２の変換器は応力波信号が伝播部材を通っ
た後、応力波信号を検知する前記少なくとも１個の装置
である。
とができ、第２の変換器は応力波信号が伝播部材を通っ
た後、応力波信号を検知する前記少なくとも１個の装置
である。
伝播部材は金属、ガラスまたはセラミックから形成され
ることができる。
ることができる。
伝播部材は、第１の表面と、その第１の表面に平行な第
２の表面と、第１の表面に減衰荷重をかけるように装置
される第１の減衰部材と、第２の表面に減衰荷重をかけ
るように装置される第２の減衰部材と、を有することが
できる。
２の表面と、第１の表面に減衰荷重をかけるように装置
される第１の減衰部材と、第２の表面に減衰荷重をかけ
るように装置される第２の減衰部材と、を有することが
できる。
減衰部材はゴムから形成されることができる。
少なくとも１個の変換器は導波材によって伝播部材に音
響結合されることができる。
響結合されることができる。
電気出力信号は、所定の荷重が検知された時、スイッチ
を作動することができる。
を作動することができる。
電気出力信号は、所定の荷重が検知された時、警報器を
作動することができる。
作動することができる。
荷重伝播部材が、第１と第２の減衰部材に伝播部材へ減
衰荷重をかけさせるように、第１と第２の減衰部材に作
用することができる。
衰荷重をかけさせるように、第１と第２の減衰部材に作
用することができる。
以下に添付図面を参照しつつ、実例により、本発明をよ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
本発明による第１の応力波ロードセル１０が第１図に示
される．応力波ロードセル１０は伝播部材１２を脊し、
該部材は応力波を通して伝播させる材料から形成される
板材または棒材または他の適当な部材であることができ
る。伝播部材は応力波を伝導し、例えば、金属、ガラス
またはセラミックから形成されることができる。第１の
減衰部材１４と第２の減衰部材１６が伝播部材ｌ２の両
面に密接して配置される。減衰部材ｌ４、１６、は弾力
性を存し、ゴムから形成される。荷重がロードセル１０
にかけられた時に、減衰部材１４、１６が伝播部材１２
に減衰接触し、また／または、より大きな減衰効果を与
えるように、第１の減衰部材１４と第２の減衰部材１６
に作用するために、第１の荷重伝播部材１Ｂと第２の荷
重伝播部材２０が装置される。第１と第２の音響放射型
変換器２２、２４が伝播部材１２に音響結合される。第
１の変換器２２は送信機であり、パルス発生器（図示せ
ず）に電気接触される。第２の変換器２４は受信機であ
り、信号ブロセンサ（図示せず）に電気接続される。信
号プロセッサはレコーダまたはディスプレーの何れか、
あるいは望まし：ナれば、その両方に接続されることが
できる。
される．応力波ロードセル１０は伝播部材１２を脊し、
該部材は応力波を通して伝播させる材料から形成される
板材または棒材または他の適当な部材であることができ
る。伝播部材は応力波を伝導し、例えば、金属、ガラス
またはセラミックから形成されることができる。第１の
減衰部材１４と第２の減衰部材１６が伝播部材ｌ２の両
面に密接して配置される。減衰部材ｌ４、１６、は弾力
性を存し、ゴムから形成される。荷重がロードセル１０
にかけられた時に、減衰部材１４、１６が伝播部材１２
に減衰接触し、また／または、より大きな減衰効果を与
えるように、第１の減衰部材１４と第２の減衰部材１６
に作用するために、第１の荷重伝播部材１Ｂと第２の荷
重伝播部材２０が装置される。第１と第２の音響放射型
変換器２２、２４が伝播部材１２に音響結合される。第
１の変換器２２は送信機であり、パルス発生器（図示せ
ず）に電気接触される。第２の変換器２４は受信機であ
り、信号ブロセンサ（図示せず）に電気接続される。信
号プロセッサはレコーダまたはディスプレーの何れか、
あるいは望まし：ナれば、その両方に接続されることが
できる。
応力波ロードセル１０の運用において、荷重伝播部材１
８、２０に圧縮荷重をかけると、（もしも減衰部材が未
だ伝播部材１２に接触していないならば）第１の減衰部
材１４と第２の減衰部材ｌ６を動かして伝播部材１２に
減衰接触させ、ロードセルにかかる荷重が増すにつれて
、減衰部材１４、１６によって伝播部材１２に及ぼされ
る減衰効果が増す。パルス発生器（図示せず）は第１の
変換器２２に電気パルスを送り、変換器２２は電気パル
スを応力波に変換して伝播部材１２に発射する。第２の
変換器２４は、伝播部材１２を通って伝播した後の応力
波を検知して電気信号に応力波を変換する。検知された
応力波に相当する電気信号はプロセッサにより処理され
て、ロードセル１０にかけられた荷重の尺度である電気
出力信号を与える。反響または拡散する。伝播部材内に
樹立された応力波場の減退率はロードセル１０にかけら
れる荷重によって決まる。よって、プロセッサは反響す
る応力波場の減退率を測定するように装置されることが
でき、この測定値は減衰部材ｌ４、１６によってかけら
れる減衰の量、ひいてはロードセル１０にかけられる荷
重を表わす。
８、２０に圧縮荷重をかけると、（もしも減衰部材が未
だ伝播部材１２に接触していないならば）第１の減衰部
材１４と第２の減衰部材ｌ６を動かして伝播部材１２に
減衰接触させ、ロードセルにかかる荷重が増すにつれて
、減衰部材１４、１６によって伝播部材１２に及ぼされ
る減衰効果が増す。パルス発生器（図示せず）は第１の
変換器２２に電気パルスを送り、変換器２２は電気パル
スを応力波に変換して伝播部材１２に発射する。第２の
変換器２４は、伝播部材１２を通って伝播した後の応力
波を検知して電気信号に応力波を変換する。検知された
応力波に相当する電気信号はプロセッサにより処理され
て、ロードセル１０にかけられた荷重の尺度である電気
出力信号を与える。反響または拡散する。伝播部材内に
樹立された応力波場の減退率はロードセル１０にかけら
れる荷重によって決まる。よって、プロセッサは反響す
る応力波場の減退率を測定するように装置されることが
でき、この測定値は減衰部材ｌ４、１６によってかけら
れる減衰の量、ひいてはロードセル１０にかけられる荷
重を表わす。
第５図はロードセルにかけられる荷重に対する応力波減
退率のグラフであり、直線が生じて、印加荷重と応力波
減退率との関係が線形であることを示す。
退率のグラフであり、直線が生じて、印加荷重と応力波
減退率との関係が線形であることを示す。
上記の例において、１５０ｋＨｚの領域の周波数内容を
有する応力波が用いられたが、他の過当な周波数の応力
波を用いることもできる。使用された変換器は共振圧電
型変換器であった。
有する応力波が用いられたが、他の過当な周波数の応力
波を用いることもできる。使用された変換器は共振圧電
型変換器であった。
第２図および第３図において、応力波ロードセル３０が
示され、これは第１図の実施例と実質的に同じで、同様
に動作するが、伝播部材１２と単一の変換器２８の間に
導波材２６が音響結合されている点が異なる。変換器２
８は送信機と受信機の双方の働きを持ち、パルス発生機
、プロセソサ、レコーダおよびディスプレーに電気接触
される。
示され、これは第１図の実施例と実質的に同じで、同様
に動作するが、伝播部材１２と単一の変換器２８の間に
導波材２６が音響結合されている点が異なる。変換器２
８は送信機と受信機の双方の働きを持ち、パルス発生機
、プロセソサ、レコーダおよびディスプレーに電気接触
される。
第２図と第３図の実施例は、１個所にて荷重を測定させ
るが、変換器は適当な長さの導波材により遠隔点に配置
されて伝播部材に音響結合される。
るが、変換器は適当な長さの導波材により遠隔点に配置
されて伝播部材に音響結合される。
導波材は、これも応力波を通して伝播させる材料から形
成される。
成される。
第４図の応力波ロードセル４０は第１図の実施例と実質
的に同じであり、同様に動作するが、荷重伝播部材を有
しない，この装置は複数の個所にて単一の物体または複
数の物体を減衰部材１４上の置かせ、ロードセル４０は
物体の各々によってかけられる荷重を測定し、ロードセ
ルにかかる荷重の総合測定値を与える。
的に同じであり、同様に動作するが、荷重伝播部材を有
しない，この装置は複数の個所にて単一の物体または複
数の物体を減衰部材１４上の置かせ、ロードセル４０は
物体の各々によってかけられる荷重を測定し、ロードセ
ルにかかる荷重の総合測定値を与える。
本発明により、電気的干渉を受け難いロードセルを製作
することが可能になり、第２図と第３図の実施例は、遠
隔変換器を用いて腐食性、高温または他の有害な環境に
使用されることができる。
することが可能になり、第２図と第３図の実施例は、遠
隔変換器を用いて腐食性、高温または他の有害な環境に
使用されることができる。
応力波ロードセルは能動的装置であり、故障の発見が容
易である。
易である。
応力波ロードセルは、全て荷重の変化を検知する、タッ
チ式スイッチ、侵入者探知器または物体の除去を検知す
る装置として使用されることができる。侵入者探知器と
して応力波ロードセルを用いる場合、カーペットの下に
応力波ロードセルを置くことができる。
チ式スイッチ、侵入者探知器または物体の除去を検知す
る装置として使用されることができる。侵入者探知器と
して応力波ロードセルを用いる場合、カーペットの下に
応力波ロードセルを置くことができる。
第１図は本発明による応力波ロードセルの断面図、
第２図は本発明による応力波ロードセルの第２の実施例
の断面図、 第３図は第２図の矢印Ａの方向に見た図、第４図は本発
明による応力波ロードセルの第３の実施例の斜視図、 第５図は応力波減退率対荷重のグラフである。 １０ ３０．４０ −−−ロードセル ｌ２−−一伝播部材 １４．１６−−一減衰部材 １８．２０−一一荷重伝播部材 ２２．２４−一一変換器 ２６−一一導波材 ２８一一一変換器 Ｆｉｇ．７ Ｆｉｇ． ２．
の断面図、 第３図は第２図の矢印Ａの方向に見た図、第４図は本発
明による応力波ロードセルの第３の実施例の斜視図、 第５図は応力波減退率対荷重のグラフである。 １０ ３０．４０ −−−ロードセル ｌ２−−一伝播部材 １４．１６−−一減衰部材 １８．２０−一一荷重伝播部材 ２２．２４−一一変換器 ２６−一一導波材 ２８一一一変換器 Ｆｉｇ．７ Ｆｉｇ． ２．
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ａ、応力波を通して伝播させる、少なくとも一つの
表面を有する伝播部材、 ｂ、ロードセルに荷重がかけられる時、前記伝播部材の
前記少なくとも一つの表面に減衰部材によって減衰荷重
がかけられ、減衰部材によってかけられる前記減衰荷重
が前記荷重と共に増加するように装置される少なくとも
１個の減衰部材、 ｃ、前記伝播部材に音響結合され、前記伝播部材部材の
中に応力波信号を発射するように装置される少なくとも
１個の変換器、 ｄ、前記伝播部材を通って伝播し、前記減衰部材によっ
て前記伝播部材にかけられる減衰荷重により減衰された
後で、前記応力波を検知するために、前記伝播部材に音
響結合され、検知された応力波を電気信号に変換するよ
うに装置される少なくとも１個の装置、 ｅ、前記電気信号を処理して、ロードセルにかけられた
荷重の尺度としての電気的出力信号を与えるように装置
されるプロセッサ； を含む応力波ロードセル。 ２、単一の変換器が応力波信号を前記伝播部材の中に発
射し、この変換器が、前記伝播部材を通って伝播した後
の前記応力波信号を検知するための前記少なくとも１個
の装置である、請求項１記載の応力波ロードセル。 ３、第１の変換器が前記伝播部材の中に応力波信号を発
射し、第２の変換器が、前記伝播部材を通って伝播した
後の前記応力波信号を検知するための前記少なくとも１
個の装置である、請求項１記載の応力波ロードセル。 ４、前記伝播部材が金属、ガラスまたはセラミックから
形成される、請求項１記載の応力波ロードセル。 ５、前記伝播部材は第１の表面と、この第１の表面に平
行な第２の表面と、を有し、第１の減衰部材が前記第１
の表面に減衰荷重をかけるように装置され、第２の減衰
部材が前記第２の表面に減衰荷重をかけるように装置さ
れる、請求項１記載の応力波ロードセル。 ６、前記減衰部材がゴムから形成される、請求項１記載
の応力波ロードセル。 ７、前記少なくとも１個の変換器が導波材によって前記
伝播部材に音響結合される、請求項１記載の応力波ロー
ドセル。 ８、前記電気的出力信号は、所定の荷重が検知された時
に、スイッチを作動する、請求項１記載の応力波ロード
セル。 ９、前記電気的出力信号は、所定の荷重が検知された時
に、警報器を作動する、請求項１記載の応力波ロードセ
ル。 １０、前記第１および第２の減衰部材に、減衰荷重を前
記伝播部材にかけさせるように、荷重伝播部材が前記第
１および第２の減衰部材に作用する、請求項５記載の応
力波ロードセル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898905821A GB8905821D0 (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | A stress wave load cell |
| GB8905821.8 | 1989-03-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02291933A true JPH02291933A (ja) | 1990-12-03 |
Family
ID=10653290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2057827A Pending JPH02291933A (ja) | 1989-03-14 | 1990-03-08 | 応力波ロードセル |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5004059A (ja) |
| EP (1) | EP0387996B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02291933A (ja) |
| AT (1) | ATE78588T1 (ja) |
| DE (1) | DE69000209T2 (ja) |
| DK (1) | DK0387996T3 (ja) |
| ES (1) | ES2034816T3 (ja) |
| GB (1) | GB8905821D0 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5170366A (en) * | 1989-10-30 | 1992-12-08 | Frank Passarelli | Apparatus for measuring load by propagation of an acoustic wave within a rigid structure |
| US5219032A (en) * | 1992-03-13 | 1993-06-15 | Fairbanks Inc. | Microwave electronic load measuring system |
| GB0207322D0 (en) * | 2002-03-28 | 2002-05-08 | Rolls Royce Plc | A method of detecting a change in the structure of a complex shape article |
| FI20040044A0 (fi) * | 2003-08-20 | 2004-01-15 | Raimo Erik Sepponen | Menetelmä ja laiteisto valvontaan |
| GB2476244B (en) * | 2009-12-16 | 2013-04-03 | Rolls Royce Plc | A transducer assembly |
| US10855209B2 (en) | 2017-10-06 | 2020-12-01 | United Arab Emirates University | Electrical power generating carpet |
| US11366003B1 (en) * | 2018-09-18 | 2022-06-21 | Kwang Yul Kim | Method and apparatus for an absolute precision load gauge |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3855847A (en) * | 1972-06-20 | 1974-12-24 | Westinghouse Electric Corp | Acoustic emission transducer and monitoring system |
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| US4317368A (en) * | 1980-07-28 | 1982-03-02 | Mcelroy John W | Acoustic emission warning system for a fiberglass member |
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| US4782701A (en) * | 1987-03-30 | 1988-11-08 | Proctor Jr Thomas M | Transducer for measuring transient tangential motion |
| WO1989001138A1 (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-09 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Method of measuring contact stress with ultrasonic wave |
-
1989
- 1989-03-14 GB GB898905821A patent/GB8905821D0/en active Pending
-
1990
- 1990-02-07 ES ES199090301303T patent/ES2034816T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-07 DK DK90301303.5T patent/DK0387996T3/da active
- 1990-02-07 AT AT90301303T patent/ATE78588T1/de active
- 1990-02-07 EP EP90301303A patent/EP0387996B1/en not_active Expired
- 1990-02-07 DE DE9090301303T patent/DE69000209T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-15 US US07/480,661 patent/US5004059A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-08 JP JP2057827A patent/JPH02291933A/ja active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DK0387996T3 (da) | 1992-08-31 |
| ATE78588T1 (de) | 1992-08-15 |
| EP0387996B1 (en) | 1992-07-22 |
| DE69000209D1 (de) | 1992-08-27 |
| US5004059A (en) | 1991-04-02 |
| ES2034816T3 (es) | 1993-04-01 |
| DE69000209T2 (de) | 1992-12-24 |
| EP0387996A3 (en) | 1991-04-10 |
| EP0387996A2 (en) | 1990-09-19 |
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