JPH0514871U - 歪・温度センサの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 歪および温度を同時に独立して検出できる歪
・温度センサにおいて、たとえ同時に複数の抵抗に異常
が発生したり、または印加電圧が正常に印加されていな
かったとしても、確実に異常検出する。 【構成】 第１のホイートストンブリッジ回路を構成す
る第１，第２の直列回路の各中点電圧Ｖａ，Ｖｂの各直
流成分の差が許容値Ｖmax を越えた場合、および第２の
ホイートストンブリッジ回路の一方を構成する第３の直
列回路の中点電圧Ｖｃの直流成分と第１，第２の直列回
路のうちのいずれか一方の直列回路の中点電圧の直流成
分との加算電圧値が各ホイートストンブリッジ回路に対
する印加電圧Ｅで定まる一定の許容範囲（Ｅ±ΔＥ）を
外れた場合に異常検出信号を出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は歪測定と温度測定とを一つのセンサで実行できる歪・温度センサに係 わり、特に歪，温度を検出する各抵抗に断線や短絡等の異常が発生した場合に正 確に異常発生を検出できる歪・温度センサの異常検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

印加された力を最も簡便に測定する手法の一つの手法として、外力が印加され 被測定体の表面に歪ゲージを貼付けて、外力印加に起因して発生する表面歪を歪 ゲージの抵抗変化でもって検出し、その抵抗変化を外力に換算するようにしてい る。

【０００３】 しかし、被測定体表面に貼付けられた歪ゲージの抵抗値Ｒは被測定体表面の歪 εにほぼ比例して変化するとともに、周囲温度Ｔの変化によっても変化する。し たがって、歪の測定結果に温度変化の要因が混入しないように、４枚の歪ゲーシ を被測定体表面に貼付けて、これらでもってホイートストンブリッシ回路を構成 すようにしている。

【０００４】 例えば、図５に示すように、４個の歪ゲージ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄでもって ホイートストンブリッジ回路が構成されている。そして、電源端子２ａ，２ｂか ら直流電圧Ｅを印加すると、出力端子３ａ，３ｂ間に歪εに比例する電圧Ｖe が 出力される。なお、歪εが発生していない状態においては各歪ゲージ１ａ〜１ｄ の抵抗値は互いに等しく設定されている。

【０００５】 そして、図６（ａ）に示すように、被測定体４に対して一方方向に張力が印加 される場合には、矢印方向に歪εが発生するので、例えば歪ゲージ１ａ，１ｃが 歪発生方向に向けて被測定体表面４ａに貼付けられ、他の歪ゲージ１ｂ，１ｄが 歪発生方向に対して直交方向に貼付けられる。

【０００６】 また、図６（ｂ）に示すように、被測定体４が片持梁の場合は、矢印方向に曲 げ応力が発生するので、例えば歪ゲージ１ａ，１ｃが片持梁の引張歪が発生する 表面に貼付けられており、圧縮歪が発生する裏面に他の歪ゲージ１ｂ，１ｄが貼 付けられている。

【０００７】 このような構成の歪センサにおいて、電源端子２ａ，２間に直流電圧Ｅを印加 すると、歪εが発生していない場合には、各出力端子３ａ，３ｂの端子電圧（中 点電圧）は互いに等しいので、歪検出電圧Ｖｅは０Ｖである。そして、歪εが発 生すると歪ゲージ１ａ，１ｃの抵抗値が変化するので、歪検出電圧Ｖｅは歪εに 対応した値となる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

このような歪センサにおいて、ホイートストンブリッジ回路を構成する各歪ゲ ージ１ａ〜１ｄに断線や短絡が発生したり、または各歪ゲージ１ａ〜１ｄ相互間 を接続するリード線が断線すると、出力端子３ａ，３ｂ間の出力電圧Ｖｅが極端 な値に変化するので、観測者は、その出力電圧Ｖｅ、またはこの出力電圧Ｖe か ら算出された歪量が異常値に変化したことを確認することによって、異常が発生 したことを検知できる。

【０００９】 しかし、例えば２枚の歪ゲージが同時に破損した場合や、リード線の断線等に より直流電圧Ｅがホイートストンブリッジ回路に対して正しく印加されなかった 場合には、出力電圧Ｖｅは大きく変化することはないので、出力電圧Ｖe 変化が 歪ε変化に起因するものか、異常発生に起因するものかの区別が付かない場合が ある。その結果、異常発生に気付かずに歪測定をそのまま継続する懸念がある。

【００１０】 また、歪測定用のホイートストンブリッジ回路の一部の歪ゲージを温度検出用 ゲージとして用いたり（特開平１−２０６１１３号公報）、歪測定用のホイート ストンブリッジ回路の外側に温度検出専用の温度検出用抵抗を接続する（特開昭 ５８−１３４３９４号公報）ことによって、歪のみならず周囲温度も同時に測定 可能とした歪・温度センサが提唱されている。

【００１１】 しかし、これらの歪・温度センサにおいても、ホイートストンブリッジ回路を 構成する２個の抵抗が断線したり、短絡した場合には、出力信号Ｖｅに大きな変 化は発生しない。その結果、上述した歪測定専用の歪センサと同様な問題が生じ る。

【００１２】 本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、各ホイートストンブリ ッジ回路を構成する各直列回路の各中点電圧の相互関係を監視することによっい て、たとえ同時に複数の抵抗に異常が発生したとしても、確実にその異常発生を 検出でき、歪・温度センサの信頼性をさらに向上できる歪・温度センサの異常検 出装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解消するために本考案は、歪検出方向が歪発生方向に一致する第１ の抵抗と、歪検出方向が第１の抗抵と直交する第２，第３，第４，第５，第６の 抗抵と、第１，２の抵抗を直列接続してなる第１の直列回路と前記第３，４の抵 抗を直列接続してなる第２の直列回路とが並列接続され、各直列回路の中点相互 間から歪検出信号が出力される第１のホイートストンブリッジ回路と、第２の直 列回路と第５，６の抵抗を直列接続してなる第３の直列回路とが並列接続され、 各直列回路の中点相互間から温度検出信号が出力される第２のホイートストンブ リッジ回路とで構成され、かつ第１，第３，第６の各抗抵のゲージ率および温度 係数が第２，第４，第５の各抗抵のゲージ率および温度係数より大きく設定され た歪・温度センサの異常検出装置であって、 第１，第２の直列回路の各中点電圧の各直流成分の差が許容値を越えた場合、 および第３の直列回路の中点電圧の直流成分と第１，第２の直列回路のうちのい ずれか一方の直列回路の中点電圧の直流成分との加算電圧値が各ホイートストン ブリッジ回路に対する印加電圧で定まる一定の許容範囲を外れた場合に異常検出 信号を出力するデータ処理部を備えたものである。

【００１４】

【作用】

先ず、異常検出装置が接続される歪・温度センサにおいて、歪εと温度Ｔとが それぞれ独立して検出できる理由を説明する。

【００１５】 すなわち、この歪・温度センサ内には第１乃至第６の６個の抵抗が組込まれて いる。そして、第１，第２の抵抗を直列接続して第１の直列回路を構成している 。同様に、第３，第４の抵抗でもって第２の直列回路を構成し、第５，第６の抵 抗でもって第３の直列回路を構成している。次に第１，第２の直列回路を並列接 続して第１のホイートストンブリッジ回路を形成し、第２，第３の直列回路を並 列接続して第２のホイートストンブリッジ回路を形成している。すなわち、第２ の直列回路は第１，第２のホイートストンブリッジ回路で兼用されている。

【００１６】 また、第１，第３，第６の各抗抵のゲージ率および温度係数が第２，第４，第 ５の各抗抵のゲージ率および温度係数より大きく設定さている。

【００１７】 したがって、歪・温度センサが貼付けられた被測定体表面に歪が発生すると、 第１の抵抗の抵抗値のみが大きく変化するので、第１のホイートストンブリッジ 回路の出力信号は歪に対応した値を有する歪検出信号となる。なお、第１の抵抗 の抵抗値は周囲温度にも大きく影響され、その影響は歪検出信号に含まれるが、 第３の抵抗も同じ条件で周囲温度の影響を受ける。その結果、歪検出信号に含ま れる第１の抵抗の温度変動分は第３の抵抗の温度変動分によって相殺される。し たがって、前記歪検出信号から温度変動成分が除去される。

【００１８】 また、歪・温度センサの周囲温度が変化すると、第３，第６の抵抗の各抵抗値 が大きく変化するので、第２のホイートストンブリッジ回路の出力信号は温度に 対応した値を有する温度検出信号となる。なお、被測定体表面に歪が発生して、 たとえ第３の抵抗が第１の抵抗と同一の高いゲージ率を有していたとしても、歪 検出方向が歪発生方向と直交しているので、抵抗値の変化は小さい。その結果、 温度検出信号に歪成分が混入することはない。

【００１９】 次に、異常検出が可能な理由を説明する。

【００２０】 第１のホイートストンフブリッジ回路の一方を形成する第１の直列回路の中点 電圧Ｖａは、各ホイートストンブリッジ回路の印加電圧Ｅ，現在の歪ε，現在の 温度Ｔ，ブリッジバランスが取れている状態における基準温度Ｔｓ，第１の抵抗 （＝第３の抵抗＝第６の抵抗）の温度係数Ｋ，第２の抵抗（＝第４の抵抗＝第５ の抵抗）の温度係数ｋ，第１（＝第３の抵抗＝第６の抵抗）の抵抗のゲージ率Ｋ を用いて(1) 式で示される。

【００２１】 Ｖａ＝Ｅ｛０．５＋（Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）＋Ｇε｝ …(1) なお、第２の抵抗は歪発生方向と直交する方向に配設され、ゲージ率も第１の抵 抗のゲージ率Ｇに比較して非常に小さいので、歪に起因する抵抗変化はないと仮 定している。

【００２２】 同様に、第２の直列回路の中点電圧Ｖｂは(2) 式となる。

【００２３】 Ｖｂ＝Ｅ｛０．５＋（Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）｝ …(2) なお、第２の直列回路の第３の抵抗のゲージ率Ｇは大きいが、歪発生方向と直交 する方向に配設されているので、歪の項は無視できる。

【００２４】 さらに、第３の直列回路においては、温度係数Ｋが大きい第６の抵抗は第１， 第２の直列回路に比較して中点を挟んで逆側に接続されているので、この直列回 路の中点電圧Ｖｃは(3) 式となる。

【００２５】 Ｖｂ＝Ｅ｛０．５−（Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）｝ …(3) なお、第６の抵抗のゲージ率Ｋは大きいが、歪発生方向と直交する方向に配設さ れているので、歪の項は無視できる。

【００２６】 一般に、抵抗の歪εに対する抵抗の変化量［εＧ］は、温度変化ΔＴ（＝Ｔ− Ｔｓ）に対する変化量ＫΔＴに比較して桁違いに小さいので、(1) 式における第 ３項は第２項に比較して無視できる値である。

【００２７】 （Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）》Ｇε また、温度はゆっくりと変化するので、各中点電圧を直流成分をローパスフィ ルタ等で抽出することによって、温度変化に起因する電圧値のみを確実に検出で きる。

【００２８】 よって、(1) 式は(4) 式に近似できる。

【００２９】 Ｖａ＝Ｅ｛０．５＋（Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）｝ …(4) したがって、(4) と(2) の関係、および(2) 式（＝ (4)式）から(3) 式を減算 することによって、次の(5)(6)の条件式が成立する。

【００３０】 Ｖａ＝Ｖｂ …(5) Ｖｂ＋Ｖｃ＝Ｅ …(6) よって、第１，第２，第３の直列回路の各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを測定し て常時(5)(6)式を満足していることを監視し、２つの条件式(5)(6)式のうちのい ずれか一方の条件式が満たされなければ、異常が発生したと見なすことが可能で ある。

【００３１】 なお、実際には上述したように歪の項［Ｇε］の誤差が入り、かつリード線の 電圧降下分が存在するので、(7)(8)式に示すように、一定の許容値Ｖmax および 許容範囲（Ｅ±ΔＥ）を設けて、これらを外れた場合に異常検出信号を出力して いる。

【００３２】 ｜Ｖａ−Ｖｂ｜＜Ｖmax …(7) Ｅ−ΔＥ＜Ｖｂ＋Ｖｃ＜Ｅ＋ΔＥ …(8) このように異常発生の条件を設定すれば、第１のホイートストンブリッジ回路 を構成する４個の抵抗のうち２個の抵抗が同時に異常発生した場合には、Ｖａ， Ｖｂか同時に大きく変化して、(7) 式の条件を継続して満する場合が生じる。し かし、第３の中点電圧Ｖｃが正常であれば、(8) 式の条件を維持できなくなる。 よって、異常検出信号が出力される。

【００３３】 なお、各ホイートストンブリッジ回路を構成する１個の抵抗のみに異常が発生 した場合には、当然(7)(8)式の条件を維持できないので、即座に異常検出信号が 出力される。

【００３４】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図面を用いて説明する。

【００３５】 図２は実施例の異常検出装置が適用される歪・温度センサ５を被測定体６の表 面６ａに貼付けた状態を示す上面図である。被測定体６は矢印方向に引張り応力 が印加される。

【００３６】 歪・温度センサ５において、矩形形状を有した絶縁薄膜基板７上に薄箔膜抵抗 で構成された第１〜第６の抵抗Ｒ1 〜Ｒ6 がＣＶＤ手法を用いて堆積されている 。第１の抵抗Ｒ1 のみが絶縁薄膜基板７の長尺方向、すなわち被測定体表面６ａ の歪発生方向に向かって形成されている。そして他の第２〜第６の抵抗Ｒ2 〜Ｒ 6 は第１の抵抗Ｒ1 と直交する方向に形成されている。各抵抗Ｒ1 〜Ｒ6 はその 長尺方向が歪検出方向である。

【００３７】 前記６つの抵抗Ｒ1 〜Ｒ6 のうちの第１の抵抗Ｒ1 ，第３の抵抗Ｒ3 および第 ６の抵抗Ｒ6 はアモルファスシリコン半導体薄膜である。このアモルファスシリ コン半導体薄膜で形成された第１，第３，第６の抵抗Ｒ1 ，Ｒ3 ，Ｒ6 のゲージ 率Ｇは２０〜３０の非常に高い値である。また、このアモルファスシリコン半導 体薄膜で形成された第１，第３，第６の抵抗Ｒ1 ，Ｒ3 ，Ｒ6 の温度−抵抗値特 性は、図３に示すように負特性であり、温度係数Ｋは−500 〜 −3000ｐｐｍの 非常に高い値である。

【００３８】 これに対して、他の第２，第４，第５の抵抗Ｒ2 ，Ｒ4 ，Ｒ5 は、例えは、［ Ｔａ₂ Ｎ］等の金属を前述と同様に薄膜絶縁基板７に堆積して構成されている。 そして、この各薄膜抵抗Ｒ2 ，Ｒ4 ，Ｒ5 のゲージ率はほぼ０の値であり、温度 係数ｋは−100 ｐｐｍ程度の値である。

【００３９】 したがって、第１，第３，第６の抵抗Ｒ1 ，Ｒ3 ，Ｒ6 のゲージ率Ｇおよび温 度係数Ｋは、他の第２，第４，第５の各薄膜抵抗Ｒ2 ，Ｒ4 ，Ｒ5 のゲージ率お よび温度係数ｋに比較して桁違いに高い値である。

【００４０】 そして、第１の抵抗Ｒ1 と第２の抵抗Ｒ2 とを直列接続した直列回路８ａの中 点が出力端子９ａに接続され、第３の抵抗Ｒ3 と第４の抵抗Ｒ4 とを直列接続し た直列回路８ｂの中点が出力端子９ｂに接続され、さらに、第５の抵抗Ｒ5 と第 ６の抵抗Ｒ6 とを直列接続した直列回路８ｃの中点が出力端子９ｃに接続されて いる。

【００４１】 また、各直列回路８ａ，８ｂ，８ｃの一方端は共通に接地端子１０ａに接続さ れ、他方端は共通に電源端子１０ｂに接続される。

【００４２】 図１は図２で示した歪・温度センサ５の等価回路と異常検出装置１２の概略構 成を示すブロック図である。

【００４３】 歪・温度センサ５において、第１の直列回路８ａと第２の直列回路８ｂとが並 列接続されて第１のホイートストンブリッジ回路１１ａが構成されている。さら に、第２の直列回路８ｂと第３の直列回路８ｃとが並列接続されて第２のホイー トストンブリッジ回路１１ｂが構成されている。

【００４４】 そして、各直列回路８ａ，８ｂ，８ｃの各中点に接続された各出力端子９ａ， ９ｂ，９ｃおよび接地端子１０ａ，電源端子１０ｂは一つのフラットケーブル１ ３にまとめられて異常検出装置１２へ接続される。

【００４５】 異常検出装置１２内において、接地端子１０ａと電源端子１０ｂとの間に直流 電圧Ｅが印加されている。また、第１のホイートストンブリッジ回路１１ａから 入力された中点電圧Ｖｂ，Ｖａ間の差電圧が増幅器１４ａで増幅されて歪検出信 号ａとして次のマルチプレクサ１５へ入力される。さらに、第２のホイートスト ンブリッジ回路１１ｂから入力された中点電圧Ｖｃ，Ｖｂ間の差電圧が増幅器１ ４ａで増幅されて温度検出信号ｂとしてマルチプレクサ１５へ入力される。各直 列回路８ａ，８ｂ，８ｃの各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは各増幅器１４ａ，１４ ｂへ入力されるとともに、直接マルチプレクサ１５へ入力される。

【００４６】 マルチプレクサ１５は入力された歪検出信号ａ，温度検出信号ｂおよび各中点 電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを一定のサンプリング周期でサンプリングして、時分割多 重信号としてＡ／Ｄ変換器１６へ送出する。Ａ／Ｄ変換器１６は、入力された時 分割多重された各信号ａ，ｂおよび各電圧Ｖａ〜Ｖｃをデジタルデータに変換し て、例えばマイクロコンピュータ等からなるデータ処理部１７へ送出する。

【００４７】 データ処理部１７は、入力された時分割多重化信号に含まれる各デジタルの歪 検出信号ａ，温度検出信号ｂおよび各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを分離する。そ して、歪検出信号ａから印加電圧Ｅ，ゲージ率Ｇ等を用いて歪εを算出して、入 出力ポート１８を介して外部へ出力する。同様に、温度検出信号ｂから印加電圧 Ｅ，温度係数Ｋ等を用いて基準温度Ｔｓからの変化量を求め、さらに現在の温度 Ｔを算出して、入出力ポート１８を介して外部へ出力する。

【００４８】 また、データ処理部１７内には、デジタルフィルタが内蔵されており、入力さ れた各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃに含まれる交流成分を除去して、直流成分のみ を抽出する。すなわち、被測定体６の周囲温度Ｔは急激に変化することはないの で、雑音が除去される。また、被測定体６が例えば軸受け等の繰り返し振動応力 が印加される場合には、第１のホイートストンブリッジ回路１１ａの第１の直列 回路８ａの中点電圧Ｖａにおける前述した(1) 式で示した第２項［εＧ］が振動 に対応した周波数成分を有する交流成分となる。したがって、この交流成分をデ ジタルフィルタでもって除去することによって、(1) 式をより完全に(4) 式に近 似できる。

【００４９】 デジタルフィルタでもって交流成分が除去されたデジタルの各中点電圧Ｖａ， Ｖｂ，Ｖｃでもって、前述した（｜Ｖａ−Ｖｂ｜）および（Ｖｂ＋Ｖｃ）を算出 する。そして、これらが前述した条件式(7)(8)を同時に満足するか否かを判定す る。

【００５０】 ｜Ｖａ−Ｖｂ｜＜Ｖmax …(7) Ｅ−ΔＥ＜Ｖｂ＋Ｖｃ＜Ｅ＋ΔＥ …(8) そして、いずれか一方の条件式(7)(8)が満たされない場合は、入出力ポート１ ８を介して異常検出信号ｃを外部へ出力する。

【００５１】 なお、許容値Ｖmax および許容範囲（Ｅ±ΔＥ）は、第１，第３，第６の抵抗 Ｒ1 ．Ｒ3 ，Ｒ6 における温度係数Ｋとゲージ率Ｇとの関係や、被測定体表面６ ａに発生する歪εの大きさ等と、異常検出に関する誤判断の発生確率等を考慮し て最適値に設定される。

【００５２】 このように構成された歪・温度センサ５の異常検出装置１２の動作を説明する 。

【００５３】 先ず、被測定体６に歪εが発生していなくて、かつ周囲温度Ｔが予め設定され た室温等の基準温度Ｔｓ（＝２０℃）の状態においては、各中点電圧Ｖａ〜Ｖｃ は共に等しくＥ／２となる。したがって、歪検出信号ａおよび温度検出信号ｂの 信号値は０Ｖである。よって、データ処理部１７から歪ε＝０、および温度Ｔ＝ Ｔｓが出力される。当然各条件式(7)(8)は同時に満足するので、異常検出信号ｃ は出力されない。

【００５４】 次に、被測定体６に歪εが発生し、かつ周囲温度Ｔが基準温度Ｔｓから外れた 場合は、第１の抵抗Ｒ1 の抵抗値のみの歪εに対応して変化する。そして、温度 変化に対しては、全部の抵抗Ｒ1 〜Ｒ6 の抵抗値がそれぞれの温度係数Ｋ，ｋに 応じて変化する。その結果、各直列回路８ａ，８ｂ，８ｃの各中点電圧Ｖａ，Ｖ ｂ，Ｖｃはそれぞれ前述した(1)(2)(3) 式となる。

【００５５】 その結果、（Ｖｂ−Ｖａ）で示される歪検出信号ａの値は（−0.5 ＥＧε）と なり、データ処理部１７から歪εが出力される。また、（Ｖｃ−Ｖｂ）で示され る温度検出信号ｂの値は｛−Ｅ（Ｋ−ｋ）（Ｔ−Ｔｓ）｝となり、データ処理部 １７から温度Ｔが出力される。

【００５６】 この場合においても、直流成分のみを抽出した各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは 前述した各条件式(7)(8)を同時に満足するので、異常検出信号ｃは出力されない 。

【００５７】 次に、この状態で、歪・温度センサ５を構成する６個の抵抗Ｒ1 〜Ｒ6 のうち の１個の抵抗が断線した場合を考える。この場合、３個の直列回路８ａ，８ｂ， ８ｃの各中点電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｃｃのうちの断線が発生した抵抗を含む直列回路 の中点電圧のみが大きく変化して０ＶまたはＥＶになる。例えば中点電圧Ｖａ， Ｖｂのいずれかが大きく変化した場合には、条件式(7) が成立しなくなり、中点 電圧Ｖｃのみが大きく変化した場合は、条件式(8) が成立しなくなる。その結果 、データ処理部１７から異常検出信号ｃが出力される。

【００５８】 また、例えば、第１のホイートストンブリッジ回路１１ａを構成する第１の抵 抗Ｒ1 と第３の抵抗Ｒ3 が同時に断線した場合には、各中点電圧Ｖａ，Ｖｂは共 に０Ｖである。したがって、条件式(7) は成立状態を維持する。しかし、もう一 つの中点電圧Ｖｃが正常値を維持していれば、他方の条件式(8) の成立状態が維 持できなく、不成立になる。その結果、データ処理部１７から異常検出信号ｃが 出力される。

【００５９】 さらに、リード線の断線等に起因して、電源端子１０ｂと接地端子１０ａ間に 印加されている直流の印加電圧Ｅが各ホイートストンブリッジ回路１１ａ，１１ ｂに正規に印加されない場合は、条件式(8) が成立しなくなるので、データ処理 部１７から異常検出信号ｃが出力される。

【００６０】 このように、たとえ複数の抵抗に断線，短絡等の異常が同時に発生したり、ま たは印加電圧Ｅが正常に印加されない事態が発生したとしても必ず異常検出信号 ｃが出力される。したがって、被測定体表面６ａに貼付けられた歪・温度センサ ５から得られる歪検出信号ａおよび温度検出信号ｂの信頼性を大幅に向上できる 。

【００６１】 図４は本考案の他の実施例に係わる歪・温度センサの異常検出装置の概略構成 を示すブロック図である。図１に示す実施例と同一部分には同一符号が付してあ る。したがって、重複する部分の詳細説明を省略する。

【００６２】 この実施例装置において、マルチプレクサ１５には第２の直列回路８ｂの中点 電圧Ｖｂと各増幅器１４ａ，１４ｂから出力された歪検出信号ａおよび温度検出 信号ｂのみが入力されている。そして、各増幅器１４ａ１４ｂのゲインをそれぞ れα，βとし、歪検出信号ａおよび温度検出信号ｂの増幅された信号レベル（電 圧値）をＶｅ，Ｖｔとすると、前述した条件式(7) は(9) 式のように変形できる 。

【００６３】 ｜Ｖａ−Ｖｂ｜＝（Ｖｅ／α）＜Ｖmax …(9) 同様に前述した条件式(8) は(10)式のように変形できる。

【００６４】 Ｖｂ＋Ｖｃ＝（Ｖｔ／β）＋２Ｖｂより、 Ｅ−ΔＥ＜（Ｖｔ／β）＋２Ｖｂ＜Ｅ＋ΔＥ …(10) すなわち、この実施例においては、新たな条件式(9)(10) 式を用いることによ って、データ処理部１７に入力されるデータ数を中点電圧Ｖｂと歪検出信号ａと 温度検出信号ｂのみとでき、データ処理部１７，マルチプレクサ１５およびＡ／ Ｄ変換器１６の処理負担を軽減できる。

【００６５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の歪・温度センサの異常検出装置によれば、各ホイ ートストンブリッジ回路を構成する各直列回路の各中点電圧の相互関係が一定の 条件式を満足するか否かを監視している。したがって、たとえ同時に複数の抵抗 に異常が発生したとしても、確実にその異常発生を検出でき、歪・温度センサで 測定された歪および温度の信頼性をより一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる歪・温度センサの
異常検出装置の概略構成を示すブロッ図、

【図２】 同実施例装置が適用される歪・温度センサを
示す平面図、

【図３】 同歪・温度センサの各抵抗における温度−抵
抗特性図、

【図４】 本発明の他の実施例に係わる歪・温度センサ
の異常検出装置の概略構成を示すブロッ図、

【図５】 一般的な歪センサに組込まれたホイートスト
ンブリッジ回路図、

【図６】 同一般的な歪センサの被測定体に対する貼付
状態を示す模式図。

【符号の説明】

５…歪・温度センサ、６…被測定体、７…絶縁薄膜基
板、８ａ…第１の直列回路、８ｂ…第２の直列回路、８
ｃ…第３の直列回路、１１ａ…第１のホイートストンブ
リッジ回路、１１ｂ…第２のホイートストンブリッジ回
路、１２…異常検出装置、１４ａ，１４ｂ…増幅器、１
５…マルチプレクサ、１７…データ処理部、Ｒ1 〜Ｒ6
…第１〜第６の抵抗、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ…中点電圧。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 歪検出方向が歪発生方向に一致する第１
   の抵抗 (Ｒ1)と、歪検出方向が前記第１の抗抵と直交す
   る第２，第３，第４，第５，第６(Ｒ2 〜Ｒ6)の抗抵
   と、前記第１，２の抵抗を直列接続してなる第１の直列
   回路(8a)と前記第３，４の抵抗を直列接続してなる第２
   の直列回路(8b)とが並列接続され、前記各直列回路の中
   点相互間から歪検出信号(a) が出力される第１のホイー
   トストンブリッジ回路(11a)と、前記第２の直列回路と
   前記第５，６の抵抗を直列接続してなる第３の直列回路
   (8c)とが並列接続され、前記各直列回路の中点相互間か
   ら温度検出信号(b) が出力される第２のホイートストン
   ブリッジ回路(11b)とで構成され、かつ前記第１，第
   ３，第６の各抗抵のゲージ率および温度係数が前記第
   ２，第４，第５の各抗抵のゲージ率および温度係数より
   大きく設定された歪・温度センサの異常検出装置であっ
   て、 前記第１，第２の直列回路の各中点電圧 (Ｖａ，Ｖｂ)
   の各直流成分の差が許容値を越えた場合、および前記第
   ３の直列回路の中点電圧 (Ｖｃ) の直流成分と前記第
   １，第２の直列回路のうちのいずれか一方の直列回路の
   中点電圧の直流成分との加算電圧値が前記各ホイートス
   トンブリッジ回路に対する印加電圧で定まる一定の許容
   範囲を外れた場合に異常検出信号(c)を出力するデータ
   処理部(17)を備えた歪・温度センサの異常検出装置。