JPH07270109A - ひずみゲージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度環境変化による見掛けひずみが殆んど生
ぜず、被測定対象物の材質に依存しない汎用性の広い、
安価なひずみゲージを提供する。 【構成】 このひずみゲージは、一枚のゲージベース上
に、第１、第２のアクティブゲージ１，２と第１、第２
のダミーゲージ３，４が一体に添着形成されている。そ
して、第１、第２のアクティブゲージ１，２はブリッジ
回路の二つの対辺にそれぞれ接続され、第１、第２のダ
ミーゲージ３，４は、上記対辺と隣接する他の対辺に接
続された形となっており、接続点ａとｂには、ゲージタ
ブ５と７を介してブリッジ電圧Ｅinが供給され、接続点
ｃ，ｄからゲージタブ６と８を介してひずみ出力電圧Ｅ
out が取り出されるようになっている。このブリッジ回
路は、温度変化が生じても見掛け上のひずみ出力は生ぜ
ず、被測定対象物のひずみにのみ感応したひずみ出力Ｅ
out が導出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ひずみゲージに関し、
より詳細には、温度変化によって見掛け上のひずみ計測
誤差が生じないようにしたひずみゲージに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、Ｎｉ−Ｃｒ系の合金やＣｕＮｉ
合金などよりなるひずみ感応抵抗体を基板の表面に添着
形成したひずみゲージを用いてひずみ測定を行う場合に
は、この基板を被測定対象物表面に添着して１つまたは
２つもしくは４つのひずみ感応抵抗体を用いてホイート
ストンブリッジ回路を構成し、そのホイートストンブリ
ッジ回路で抵抗値変化に対応するひずみ出力を検出する
ようにしている。

【０００３】また、このようなひずみ感応抵抗体は、温
度によって抵抗値が変化するため、換言すれば抵抗温度
係数を有しているために温度補償を施す必要がある。こ
の温度補償の方法としては、従来から次のような各種の
補償方法が採られている。

【０００４】第１の方法は、最も多く用いられている
「アクティブ・ダミー法」で、回路構成としては、ブリ
ッジの相隣る辺に、それぞれアクティブゲージ、ダミー
ゲージを挿入して構成されるものである。

【０００５】第２の方法は、「ひずみ・温度２素子によ
る回路補償法」で、１枚のゲージに二つの素子を有し、
一つはひずみと温度により、他は主に温度により抵抗が
変化し、それぞれブリッジの隣接２辺に接続され、外部
抵抗を調整し温度影響を相殺するようにしたものであ
る。

【０００６】第３の方法は、高温のひずみ測定に多く用
いられる熱電対法で、ブリッジに直流電源を用い、熱電
対出力でひずみゲージの零点移動による出力電圧を相殺
させて温度補償を行うものである。

【０００７】第４には、抵抗温度係数組合せ温度補償ゲ
ージを用いる方法で、抵抗温度係数の異なった二つの抵
抗素子を組合わせて、一つのゲージを形成したもので、
被測定材料に合せてそれぞれの抵抗と温度係数とが選択
される。その構成としては、被測定材料に添着されたと
き、ある決められた温度範囲で正の温度係数を有する一
つの素子と負の温度係数を有する他の一つの素子とを直
列に接続してなるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブ・ダ
ミー法においては、ひずみ感応素子の位置と測温素子
（ダミーゲージや熱電対）の位置とが離れた部位にある
ことや抵抗素材の不均一性のために「温度によるひずみ
感応素子の抵抗値変化の相殺」を完全に行うことができ
なかった。

【０００９】また、上記のいずれの補償方法において
も、ひずみ感応素子の電気抵抗温度係数と構成材料の物
理定数の諸条件の係数が被測定対象物と合致しなければ
ならず、これを合致させるためには鉄、ステンレス、
鋼、アルミニウム材、プラスチック材、コンクリート
材、等々の被測定対象物の線膨張係数に合致するよう
に、ひずみゲージのひずみ感応素子の材質そのものを選
択したり、ひずみ感応素子に特殊な熱処理を施すように
して、ある特定の被測定対象物の材質専用のひずみゲー
ジとしなければならず、ひずみゲージの製作技術的に困
難なことがあった。さらには、被測定対象物の線膨張係
数には方向性があるばかりか、製作履歴により違いがあ
り、完全に温度による影響を無くして測定誤差を零にす
ることができなかった。

【００１０】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、その第１の目的は、温度環境変化によるひず
み測定誤差を相殺させる事ができ、しかも、被測定対象
物の材質に関係なく用いられること、即ち、汎用性が極
めて広いひずみゲージを安価に提供することにあり、そ
の第２の目的は、ひずみ感度を低下させることなく、上
記台第１の目的を達成させることができるひずみゲージ
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成させる
ために、本発明の請求項１に係るひずみゲージは、等価
ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続さ
れた第１および第２の主軸ひずみゲージと該二辺に隣接
する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の
等価回路バランス調整用のひずみゲージとを被測定対象
物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲー
ジであって、上記第１および第２の主軸ひずみゲージと
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗
温度係数を均等にし、上記第１および第２の主軸ひずみ
ゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、上記第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形
状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向の熱ひずみ
出力成分が均等になるように形成したことを特徴とした
ものである。

【００１２】また、本発明の請求項２に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、回転対称軸を中心とする回転対称の矩形のうず巻状
に形成すると共に、上記ブリッジ回路の二辺にそれぞれ
接続される該第１および第２の等価回路バランス調整用
のひずみゲージの両端末点と回転対称中心点との間のそ
れぞれの抵抗値を等しく設定したことを特徴としたもの
である。

【００１３】また、本発明の請求項３に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、回転対称軸を中心とする回転対称の円形のうず巻状
に形成すると共に、上記ブリッジ回路の二辺にそれぞれ
接続される第１および第２の等価回路バランス調整用の
ひずみゲージの両端末点と回転対称中心点との間のそれ
ぞれの抵抗値を等しく設定したことを特徴としたもので
ある。

【００１４】また、本発明の請求項４に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、回転対称軸を中心とする回転対称の三角形のうず巻
状に形成すると共に、上記ブリッジ回路の二辺にそれぞ
れ接続される第１および第２の等価回路バランス調整用
のひずみゲージの両端末点と回転対称中心点との間のそ
れぞれの抵抗値を等しく設定したことを特徴としたもの
である。

【００１５】また、本発明の請求項５に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、回転対称軸を中心とする回転対称の多角形のうず巻
状に形成すると共に、上記ブリッジ回路の辺にそれぞれ
接続される第１および第２の等価回路バランス調整用の
ひずみゲージの両端末点と回転対称中心点との間のそれ
ぞれの抵抗値を等しく設定したことを特徴としたもので
ある。

【００１６】また、本発明の請求項６に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、三角波形状に形成し、これを途中で少なくとも１回
以上折り返して形成すると共に、上記ブリッジ回路の辺
にそれぞれ接続される該第１および第２の等価回路バラ
ンス調整用のひずみゲージの両端末点の抵抗を折返し点
で均等に分割して設定したことを特徴としたものであ
る。

【００１７】また、本発明の請求項７に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状
を、複数の円弧を互い違いに１８０°ずらせて互いの端
部同士を連ねてなる波状に形成し、これを途中で少なく
とも１回折り返して形成すると共に、上記ブリッジ回路
の二辺にそれぞれ接続される該第１および第２の等価回
路バランス調整用のひずみゲージの両端末点の抵抗を折
返し点で均等に分割して設定したことを特徴としたもの
である。

【００１８】また、本発明の請求項８に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の主軸ひずみゲージと等価回路バランス調整用の
ひずみゲージの配設部位の近傍に生じる空白部位に上記
主軸ひずみゲージおよびダーミゲージと同一の材質で形
成された捨てパターンを形成することを特徴としたもの
である。

【００１９】また、本発明の請求項９に係るひずみゲー
ジは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞ
れに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該
二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１お
よび第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを
被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成した
ひずみゲージであって、上記第１および第２の主軸ひず
みゲージと上記第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にする
と共に抵抗温度係数を均等にし、上記第１および第２の
主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、
上記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみ
ゲージの形状を、上記受感軸方向とこれに直交する方向
の熱ひずみ出力成分が均等になるように、上記第１およ
び第２の主軸ひずみゲージの受感軸方向を基準鉛直軸に
対して傾けて配置し、この受感軸方向と上記第１および
第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの一つの
受感軸方向を一致させて配置したことを特徴としたもの
である。

【００２０】また、本発明の請求項１０に係るひずみゲ
ージは、第１および第２の主軸ひずみゲージと第１およ
び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージと配線
パターンとゲージタブは、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃ
ｕ−Ｎｉ合金、Ｐｔ、Ｔｉのうち、いずれか一種を抵抗
素材として被測定対象物に添着される同一の基板に一体
に添着形成したことを特徴としたものである。

【００２１】

【作用】上記のように構成されたひずみゲージは、等価
ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに第１お
よび第２の主軸ひずみゲージを接続し、隣接する他の二
辺のそれぞれに第１および第２の等価回路バランス調整
用のひずみゲージを接続したものを同一の基板に一体に
形成しこれを被測定対象物に添着するものであるから、
両ゲージの温度変化は実質的に等しくなる。

【００２２】そして、ひずみゲージは、上記第１および
第２の主軸ひずみゲージと上記第１および第２の等価回
路バランス調整用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗
値を均等にすると共に抵抗温度係数も均等にし、上記第
１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方
向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バランス
調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向とこれ
に直交する方向の見掛けひずみ出力成分を等しくしてい
るので、温度変化が生じたときには「第１および第２の
主軸ひずみゲージ」と「第１および第２の等価回路バラ
ンス調整用のひずみゲージ」の４つのゲージにおける抵
抗値変化が等しいので互いに相殺され、ブリッジ回路の
出力には温度変化による見掛け上のひずみ出力が生じな
いことになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るひずみゲ
ージのパターン形状を示す平面図であり、図示のひずみ
ゲージが被測定対象物あるいは変換器の起歪部（図示せ
ず）に直接または間接に添着されるようになっている。
即ち、第１および第２の主軸ひずみゲージ（以下、この
主軸ひずみゲージを「アクティブゲージ」と称する）１
および２，第１および第２の等価回路バランス調整用の
ひずみゲージ（以下、この等価回路バランス調整用のひ
ずみゲージを「ダミーゲージ」と称する）３および４の
４つのゲージでその主部が構成されている。

【００２４】この第１および第２のアクティブゲージ１
および２は、図２に示す等価ブリッジ回路としてのホイ
ートストンブリッジ回路（以下、単に「ブリッジ回路」
という）の対向する二辺のそれぞれに接続され第１およ
び第２のダミーゲージ３および４は、これらに隣接する
他の二辺のそれぞれに接続されている。この第１のアク
ティブゲージ１と第２のダミーゲージ４との接続点ａ
と、第２のアクティブゲージ２と第１のダミーゲージ３
との接続点ｂの間にブリッジ電圧Ｅinがゲージタブ５，
７をそれぞれ介して供給されるようになっている。

【００２５】また、第２のアクティブゲージ２と第２の
ダミーゲージ４との接続点ｃと、第１のアクティブゲー
ジ１と第１のダミーゲージ３との接続点ｄの間からは、
ひずみ出力電圧Ｅout がゲージタブ８，６をそれぞれ介
して取り出せるようになっている。

【００２６】ゲージタブ５は、ひずみ出力をひずみ測定
器に導くためのゲージリードまたはリード線（図４参
照）を電気抵抗溶接（例えば、スポット溶接）、半田付
け等で固定するのに適するように大面積とされている。
このゲージタブ５に連設して幅広の配線パターン５Ａが
直線状に延び、その先端部が接続点ａとなっていて、こ
の接続点ａを境にして右方に９０°折曲げられて配線パ
ターン５Ａと略同じ長さ分だけ延びる配線パターン５Ｂ
を有している。この配線パターン５Ｂは、さらに下方に
９０°折曲げられ配線パターン５Ａの長さの約半分の配
線パターン５Ｃを有している。

【００２７】また、ゲージタブ６も上述のゲージタブ５
と同様に形成され、斜めに延びる配線パターン６Ａを通
じて接続点ｄと接続され、この接続点ｄの上方に垂直に
上記配線パターン５Ａの約半分の長さだけ延びる配線パ
ターン６Ｂを有している。この配線パターン６Ｂの先端
と接続点ａ（配線パターン５Ａと配線パターン５Ｂとの
接続点）との間には、細幅のパターンで矩形波状に折返
し形成されたゲージ部を有する第１のアクティブゲージ
１が形成され、その第１のアクティブゲージ１の受感軸
方向は、矢印Ａで示すようにその矩形波の振幅方向（図
１において上下方向）と一致している。

【００２８】ゲージタブ７には、その左上方に配線パタ
ーン５Ａの長さの約半分だけ延びる幅広の配線パターン
７Ａを有し、この先端部が接続点ｂとなっている。この
接続点ｂと上述の接続点ｄとの間には、第１のダミーゲ
ージ３が回路接続される。

【００２９】この第１のダミーゲージ３は、回転対称軸
Ｏ₁ を中心とする回転対称の矩形のうず巻状に形成さ
れ、回転対称軸Ｏ₁ 上の中心点と接続点ｂとの間の抵抗
値と、中心点と接続点ｄとの間の抵抗値が等しく（ただ
し、厳密に等しい、という意味ではなく、ほぼ等しい、
という意味も含んでいるものとする。以下、同様。）設
定されている。この第１のダミーゲージ３の受感軸方向
（矢印Ａ方向）のひずみ出力成分と、この受感軸方向に
直交する方向のひずみ出力（見掛けひずみ出力）成分が
均等に設定されることになる。

【００３０】一方、ゲージタブ８は、その左方に配線パ
ターン５Ａの長さの約半分だけ延びる配線パターン８Ａ
を有し、その先端部が接続点ｃとなっている。この配線
パターン８Ａの先端は、上方に９０°折曲げられ配線パ
ターン５Ａの約半分の長さ分だけ延びる配線パターン８
Ｂを有し、その先端部は、右方に９０°折曲げて配線パ
ターン５Ｃの先端部（下端部）の近傍まで延びる配線パ
ターン８Ｃとされている。接続点ｂ（配線パターン７Ａ
の先端部）と、配線パターン８Ｃの先方端部との間に
は、上述のアクティブゲージ１と同様の第２のアクティ
ブゲージ２がその受感軸方向が上述の矢印Ａ方向と一致
して形成されている。

【００３１】上述の接続点ｃ（配線パター８Ａと配線パ
ターン８Ｂとの接続点）と接続点ａの先端部（配線パタ
ーン５Ｃの先端部）との間には、接続点ｃと配線パター
ン５Ｃの先端をそれぞれ始点とし回転対称軸Ｏ₂ を中心
とする回転対称の矩形のうず巻状に形成され、上述の第
１のダミーゲージ３と対称な第２のダミーゲージ４が形
成され、回転対称軸Ｏ₂ 上の中心点と接続点ｃ（等価的
にはゲージタブ８と同一）との間の抵抗値と、中心点と
配線パターン５Ｃの先端（等価的にはゲージタブ５と同
一）との間の抵抗値が等しく（ただし、厳密に等しい、
という意味ではなく、ほぼ等しい、という意味も含んで
いるものとする。以下、同様。）設定されている。

【００３２】この第２のダミーゲージ４と第１のダミー
ゲージ３は、その抵抗値が上述の第１および第２のアク
ティブゲージ１および２と同一にされ、また、矢印Ａ方
向のひずみ出力成分と矢印Ａに直交する方向のひずみ出
力成分が等しく（ただし、厳密に等しい、という意味で
はなく、ほぼ等しい、という意味も含んでいるものとす
る。以下、同様。）設定されている。

【００３３】従って、上述のように各配線パターン５Ａ
〜５Ｃ，６Ａ〜６Ｃ，７Ａ，８Ａ〜８Ｃをもって結線さ
れたひずみゲージは、全体としてブリッジ回路の等価回
路が組込まれていることになり、ブリッジの各辺の抵抗
値が均等に設定されたことになる。一般に機械的なひず
みおよび電気量に変換したときのひずみε_M は、被測定
対象物の長さをＬとし、実ひずみによる伸び（または圧
縮）をΔＬとすると、下式のとおりとなる。

【００３４】 ε_M ＝ΔＬ／Ｌ ……（１） 今、被測定体にひずみε_M が発生し、第１および第２の
アクティブゲージ１および２に抵抗値変化Δｒが発生し
たときに、第１および第２のアクティブゲージ１および
２のひずみε_M は、 ε_M ＝（Δｒ／Ｒ）・（１／Ｋ） ……（２） となる。

【００３５】ここで、Ｒは第１および第２のアクティブ
ゲージ１および２と第１および第２のダミーゲージ３お
よび４の抵抗値であり、Ｋはこの抵抗値Ｒに掛る係数
（ひずみゲージ素材のポアッソン比νにより固定的に決
まる感度係数）であり、一般にゲージ率と称されるもの
である。

【００３６】即ち、Ｋ＝１／（１−ν）² なる関係で
決まるのである。

【００３７】一方、第１および第２のダミーゲージ３お
よび４に生じるひずみε_M の場合、ひずみゲージ素子の
有効長が第１、第２のダミーゲージ１，２の有効長の１
／２であるから、 ε_M ＝｛（Δｒ／２）／Ｒ｝・（１／Ｋ） ……（３） となる。また、有効長が、極めて短くなると、感度が出
力されないことが、現象的に知られている。

【００３８】ひずみを測定する時には、図２に示す等価
回路図のゲージタブ５，７の間に入力電圧Ｅinを印加
し、そのときの出力Ｅout を測定するのである。このと
き、無ひずみ状態においては、その等価電位は、図１の
接続点ｃｄ間で、 （Ａ₁ ＋Ｄ₁ ）ｉ＝（Ａ₂ ＋Ｄ₂ ）ｉ＝２Ｒｉ＝Ｅin ……（４） という平衡状態に保たれている。

【００３９】ここで、Ａ₁ は第１のアクティブゲージ１
の抵抗値、Ａ₂ は第２のアクティブゲージ２の抵抗値、
Ｄ₁ は第１のダミーゲージ３の抵抗値、Ｄ₂ は第２のダ
ミーゲージ４の抵抗値であり、Ａ₁ ＝Ａ₂ ＝Ｄ₁ ＝Ｄ₂
となっていて、その抵抗値がＲとなっている。

【００４０】また、図２に示す電流ｉ１は、接続点ａ，
ｄ間およびｄ，ｂ間のそれぞれに流れる電流、ｉ２は、
接続点ａ，ｃ間およびｃ，ｂ間のそれぞれに流れる電流
であり、Ａ₁ ＝Ａ₂ ＝Ｄ₁ ＝Ｄ₂ となっているのでｉ１
＝ｉ２となりこの電流がｉとなっている。このような平
衡状態においてひずみが発生するとブリッジ回路に不平
衡成分が生じ、言い替えれば出力Ｅout が生じる。この
出力Ｅout は、下式のようになる。

【００４１】

【数１】 とすると、上記（５）式は、 Ｅout ＝（Δｒ／２Ｒ）・Ｅin ……（６） となる。

【００４２】そして、上記（６）式を上述のひずみε_M
と感度係数Ｋで考慮すると Δｒ／２Ｒ＝ε_M ・Ｋ ……（７） になり、従って、 Ｅout ＝（ε_M ・Ｋ・Ｅin）／２ ……（８） よって ε_M ＝２・Ｅout ／Ｋ・Ｅin ……（９） となる。

【００４３】次に、ゲージの感度係数Ｋを考慮して、第
１および第２のアクティブゲージ１および２のそれぞれ
のゲージ率をＫ_A とし、第１および第２のダミーゲージ
３および４のそれぞれのゲージ率をＫ_D とすれば、第１
および第２のアクティブゲージ１および２は、ひずみ方
向の主軸に一致した方向であるために、上述の ε_M ＝ΔＬ／Ｌ＝Δｒ／（Ｋ・Ｒ） ……（１０） よりアクティブゲージのゲージ率Ｋ_A は、 Ｋ_A ＝（Δｒ／Ｒ）・（Ｌ／ΔＬ） ……（１１） となる。

【００４４】一方、第１および第２のダミーゲージ３お
よび４は、上述の矢印Ａ方向で１／２の感度を有し、矢
印Ａに直交する軸方向でポアッソン比ν分の感度を有す
るため

【００４５】

【数２】 よって、 Ｋ_D ＝（Ｋ_A ／２）＋（Ｋ_A ・ν／２） ……（１３） となる。

【００４６】従って、ひずみ感度は、ブリッジ回路の正
側・負側（ａｂ・ｃｄ）のそれぞれの対辺に入力される
ので、Ｋ＝２・（Ｋ_A −Ｋ_D ）＝２・［Ｋ_A −｛（Ｋ_A
／２）＋（Ｋ_A ・ν／２）｝］ Ｋ＝Ｋ_A （１−ν） ……（１４） 従って、ひずみε_M は、 ε_M ＝（２・Ｅout ）／｛Ｋ_A ・（１−ν）・Ｅin} ……（１５） のように変化することになる。

【００４７】ここで、ポアッソン比νは、通常、鋼の場
合は、主軸方向に１伸びたとき横に０．３だけ縮むもの
である。例えば、このポアッソン比ν＝０．３としたと
きには、 ε_M ＝２・Ｅout ／｛Ｋ_A （１＋０．３）・Ｅin｝ となる。

【００４８】今、温度による影響を考えると、第１のア
クティブゲージ１、第２のアクティブゲージ２、第１の
ダミーゲージ３、第２のダミーゲージ４における温度変
化に伴う微小抵抗値変化Δｒ_t は、上述の４つのゲージ
の抵抗温度係数が同一であるため （Ａ₁ ＋Δｒ_t ）＝（Ａ₂ ＋Δｒ_t ）＝（Ｄ₁ ＋Δ
ｒ_t ）＝（Ｄ₂ ＋Δｒ_t ） となり、等価が保たれ、見掛け上のひずみが発生しない
ために、 Ｅout ＝｛Δｒ／２（Ｒ＋Δｒ_t ）｝・Ｅin ……（１６） となる。

【００４９】また、このときの温度による感度変化を含
む微小抵抗変化をΔｒ′として、「ひずみの感度変化」
を考えると、常温時に比べて ｜｛(Δｒ′＋Δｒ_t)／（Ｒ＋Δｒ_t)｝−(Δｒ／Ｒ)｜・(１／Ｋｔ) ……（１７） の感度変化が起こる。

【００５０】ここで、Ｋｔは、素材の温度によるポアッ
ソン比で決まる固有の感度係数である。この場合、リー
ド線抵抗値は、等価に配置されるため影響はない。ここ
で、

【００５１】

【数３】 上記（１８）式において、Δｒ_t は、Ｒに比べて遥かに
小さいため、温度による感度は、極めて少ない、という
ことができる。

【００５２】第１および第２のダミーゲージ３および４
は、上述の第１実施例では、第１および第２のアクティ
ブゲージ１および２の下方に位置しているが、第１およ
び第２のアクティブゲージ１，２のゲージ長を拡大し、
図３に示す第２実施例のようにダミーゲージを、２つの
アクティブゲージの中間に挟むように配設するように形
成しても良い。

【００５３】また、ダミーゲージの形状は、上述の例で
は矩形のうず巻であるが、図５に示す第３実施例のよう
に円形のうず巻状にしても良い。即ち、その全体形状
は、回転対称軸Ｐ，Ｐを境にして回転対称の円形のうず
巻状に形成されていると共に、接続点ａ、接続点ｂを始
点とし、接続点ｃを中間点とするものである。そして、
接続点ａ，ｂがブリッジ回路の一辺に接続されダミーゲ
ージとされるのである。

【００５４】従って、接続点ａを始点とするパターン２
０は半円パターン２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２
０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇおよび２０Ｈを順次に介して中間
点である接続点ｃに到る。一方、接続点ｂを始点とする
パターン２１は、半円パターン２１Ａ，２１Ｂ，２１
Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇおよび２１Ｈを順
次に介して中間点である接続点ｃに到る。

【００５５】また、所定の基準軸Ｏ，Ｏの方向のひずみ
出力成分とこの軸Ｏ，Ｏに直交する方向の熱ひずみ出力
成分が均等になっている。さらに、温度変化に伴う抵抗
値の変化量は、上述のダミーゲージと同一のものをブリ
ッジ回路の対辺のそれぞれに用いているので温度補償を
正確に行うことができる。

【００５６】一方、ダミーゲージの形状としては、上述
のような矩形、円形のうず巻状のみならず、図６に示す
第４実施例のように、三角形のうず巻状に形成し、接続
点ａを始点とするパターン２２は、直線パターン２２
Ａ，２２Ｂ，２２ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ
を順次に介して中間点である接続点ｃに到り、一方、接
続点ｂを始点とするパターン２３は、直線パターン２３
Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ
を順次に介して中間点である接続点ｃに到る。

【００５７】従って、図６中の水平軸方向のひずみ出力
成分と垂直軸方向のひずみ出力成分が等しいものとな
る。従って、温度変化に伴う抵抗値の変化量は、上述の
ダミーゲージと同一のものをブリッジ回路の対辺のそれ
ぞれに用いているので温度補償を正確に行うことができ
る。

【００５８】他方、ダミーゲージの形状としては、図７
に示す第５実施例のように、多角形（例えば八角形）の
うず巻形状にしても良い。この第５実施例の場合、接続
点ａを始点とし、接続点ｂを終点とし、接続点ｃを中間
点とし、接続点ａ，ｂがブリッジ回路の一辺に接続され
てダミーゲージとされるのである。この実施例では、回
転対称軸Ｐ，Ｐを境にした八角形の回転対称形のうず巻
状に形成すると共に接続点ａ，ｃ間の抵抗値と接続点
ｂ，ｃ間の抵抗値が等しく設定されている。

【００５９】また、所定の基準軸Ｏ，Ｏの方向のひずみ
出力成分と、この軸Ｏ，Ｏに直交するＰ，Ｐ方向の熱ひ
ずみ出力成分が均等にされ、さらに温度変化に伴う抵抗
値の変化量は、上述のダミーゲージと同一のものをブリ
ッジ回路の対辺のそれぞれに用いているので温度補償を
正確に行うことができる。

【００６０】図８に示す第６実施例は、基板上に、矩形
波状の第１および第２のアクティブゲージ２６および２
７を所定間隔を有して配し、その中間に矩形のうず巻状
の第１および第２のダミーゲージ２８および２９を配
し、これら４つのゲージの下方にゲージタブ３２，３
３，３４，３５を配したものである。そして、ゲージタ
ブ３２は、図２に示す接続点ａに対応し、ゲージタブ３
３は接続点ｄに対応し、ゲージタブ３４は接続点ｂに対
応し、ゲージタブ３５は接続点ｃに対応している。

【００６１】この実施例においては、パターンの均質性
を高めるために、両側の配線パターン３６と３９を対称
的なものとし、さらに、内側の太い配線パターン３７と
３８にそれぞれ対称的な位置に、捨てパターン３０と３
１とを設けてある。

【００６２】図９は、第７実施例の構成を示すもので、
矩形に形成された第１および第２のアクティブゲージ４
１および４２を所定間隔を有して配し、その中間に第１
および第２のダミーゲージ４３，４４を配し、さらに第
１のアクティブゲージ４１と第１のダミーゲージ４３と
の間の空白部にパターンの均質化のための捨てパターン
４３Ａを配し、第２のダミーゲージ４４と第２のアクテ
ィブゲージ４２との間の空白部にも同様の捨てパターン
４４Ａを配したものである。

【００６３】上述の第１のダミーゲージ４３は、三角波
形のパターンを３回にわたって折り返したもので、その
始点と終点の間の抵抗値は、全体の抵抗値を折返し点に
おいて均等（３分割）に配分したものである。また、第
２のダミーゲージ４４も上述のダミーゲージ４３と同様
にして形成され、第２のダミーゲージ４４の空白部のそ
れぞれにひずみ均一化のための捨てパターン４４Ａが形
成されている。

【００６４】図１０に示すパターン図は、図９に示す例
の変形を示す第８実施例に係るもので、その異なる点
は、図９における第１および第２のダミーゲージ４３，
４４を、図１０に示す第１および第２のダミーゲージ５
３および５４としたものである。

【００６５】即ち、第１のダミーゲージ５３は、向きが
反対の半円弧を次々に連接してなる波形パターンを１回
折り返したもので、その折返し点と始点（ゲージタブ５
６との接続点）と間の抵抗値と、折し返し点と終点（ゲ
ージタブ５７との接続点）との間の抵抗値は、始点と終
点間の抵抗値を均等に２分したものである。また、第２
のダミーゲージ５４においても同様に、曲線状の波形パ
ターンを１回折り返したもので、その抵抗値は均等に２
分割されている。

【００６６】次に、図９，図１０に示す第１および第２
のダミーゲージ４３，５３および４４，５４におけるパ
ターン形状は、同一の方向に電極を取り出した４５°方
向に繰返すと第１のダミーゲージ４３（図９）となる。
これに対して曲線状の波形パターンは、第１のダミーゲ
ージ５３となる。

【００６７】従って、第１のダミーゲージ４３，５３の
それぞれにおける繰返しパターンが均等ピッチであれ
ば、そのひずみ量が±方向に均等に分布するのでひずみ
感度は０になる。このために、第１および第２のダミー
ゲージにおいては、ひずみ出力成分が生ぜず、温度変化
に基づく抵抗値変化の成分のみがブリッジ回路に与えら
れ、この成分は前述のように第１および第２のアクティ
ブゲージの温度変化に基づく抵抗値変化の成分と等しい
ので、その成分が相殺されブリッジ回路の出力として
は、温度変化成分に基因する成分が全く生じないことに
なる。

【００６８】次に図１２に示す第９実施例について説明
する。この実施例は、基板（図示せず）の基準軸Ｏ，Ｏ
に対して角度θだけ傾いた軸Ｐ，Ｐの方向に第１および
第２のアクティブゲージ６１および６２のそれぞれの受
感軸の方向が一致するように配設し、それぞれの両側に
受感軸方向（軸Ｐ，Ｐ方向）を有する三角形のうず巻状
に形成された第１および第２のダミーゲージ６３および
６４を配置したものである。

【００６９】この第１および第２のダミーゲージ６３お
よび６４のそれぞれは、前述のように軸Ｐ，Ｐ方向のひ
ずみ出力成分とこの軸Ｐ，Ｐに直交する方向のひずみ出
力成分が等しくなるようになっている。４つのゲージタ
ブ６５〜６８が設けられ、このうち、ゲージタブ６５
は、図２に示すブリッジ回路の接続点ａに接続されるも
ので、第１のアクティブゲージ６１と第２のダミーゲー
ジ６４を配線パターン６５Ａを介して接続するものであ
る。また、ゲージタブ６６は、図２に示すブリッジ回路
の接続点ｄに接続されるもので、第１のアクティブゲー
ジ６１と第１のダミーゲージ６３を配線パターン６６Ａ
を介して接続するものである。さらにゲージタブ６７
は、図２に示すブリッジ回路の接続点ｂに接続されるも
ので、第１のダミーゲージ６３と第２のアクティブゲー
ジ６２を配線パターン６７Ａを介して接続するものであ
る。

【００７０】また、ゲージタブ６８は、図２に示すブリ
ッジ回路の接続点ｃに接続されるもので、第２のアクテ
ィブゲージ６２と第２のダミーゲージ６４を配線パター
ン６８Ａを介して接続するものである。この実施例は、
被測定対象物に生じるトルクの測定を行う際に便利なも
のである。

【００７１】次に、上述したような構成よりなる本発明
の製造方法の概略について図４を参照して説明する。先
ず、アクティブゲージおよびダミーゲージを構成する抵
抗素材の選定を行う。例えば、抵抗素材で適当なものと
しては、Ｎｉ−Ｃｒ（系）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合
金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金（商品名：カルマ、Ｋアロ
イ、エバノーム、ＫＡＮＴＨＡＬ）、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃ
ｕ−Ｎｉ合金（商品名：アドバンス、コンスタンタン、
ユーリカ）、Ｐｔ，Ｔｉなどがあり、これらのうちから
用途に応じて一種を選択する。

【００７２】次に、例えばポリイミド、ポリエステル、
エポキシ、ペーパ、ベークライト等のうち、用途に応じ
た適宜の材質よりなる基板としてのゲージベース１０上
に、上記抵抗素材よりなるバルクの箔材を接着剤により
接着する。この場合、箔材の接着の他に、蒸着、ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法等を用いて薄膜をゲージベース１０上に直
接添着するようにしてもよい。

【００７３】また、変換器の起歪部に直接薄膜を添着す
る場合、起歪部が導電体であるときは、高分子材料やセ
ラミックスよりなる絶縁層を形成した上に、蒸着、ＣＶ
Ｄ法、ＰＶＤ法等により薄膜を形成する必要がある。こ
のようにして形成された箔や薄膜を、例えばリソグラフ
ィによるケミカルエッチング（いわゆるフォトエッチン
グ）、プラズマイオンエッチング、ＬＩＧＡ、レーザト
リム、打貫切断（ダイカット法）などの方法により、上
述したひずみゲージのアクティブゲージ、ダミーゲー
ジ、ゲージタブ、配線パターンを残すように、微細加工
を施す。

【００７４】最も一般的には、約２５μｍ程度の厚さの
ゲージベースに、３〜１０μｍ厚さの金属箔を接着し、
フォトエッチング技術により、所望のグリッド形状（ア
クティブゲージおよびダミーのゲージ）に形成する方法
が採用されている。次に、ひずみゲージのアクティブゲ
ージおよびダミーゲージの抵抗値の微調整を行い、その
後、例えば、銀クラッド銅よりなる４本のゲージリード
１９を、半田付けによりゲージタブ１５〜１８のそれぞ
れに接続する。続いて、ゲージベース１０上に添着され
た第１、第２のアクティブゲージ１１，１２、第１、第
２のダミーゲージ１３，１４、ゲージタブ１５〜１８等
をその上面からラミネートフィルム１０Ａで被包する。
その後、ひずみゲージを恒温箱に入れて零ひずみを確認
し且つ較正して製品として完成する。

【００７５】上述のように構成された実施例によれば、
ひずみゲージが添着された被測定対象物または起歪部の
環境温度が変化しても、見掛けひずみが殆んど発生せ
ず、従って、被測定対象物に生じた真のひずみに対応し
たひずみ出力をブリッジ回路の出力端から取り出すこと
ができる。

【００７６】図１３および図１４は、上述した実施例の
効果を証明するための図で、このうち、図１４は、抵抗
素材として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金とＮｉ−Ｃｒ合金を
用いて製作した従来の２種類の単軸ゲージ、すなわち１
枚のゲージベース上に１つのゲージ素子（グリッド）が
添着されてなるひずみゲージを４枚用いて、そのうちの
２枚をアクティブゲージとしてブリッジ回路の対辺にそ
れぞれ回路接続し、残りの２枚をダミーゲージとしてブ
リッジ回路の他の二辺に回路接続した場合の見掛けひず
み特性を示したものである。

【００７７】この実測例においては、ひずみゲージを添
着した被測定対象物として、耐熱性があり、タービンな
どに用いられている材料であるインコネル（商品名）を
用いたものである。

【００７８】この図１３から分かるように、Ｆｅ−Ｃｒ
−Ａｌ合金よりなる抵抗素子で形成された従来のひずみ
ゲージは、例えば６００℃で約５６，０００με（×１
０^−６ひずみ）に達する大きな見掛けひずみを生じ、ま
た、Ｎｉ−Ｃｒ合金よりなる抵抗素子で形成された従来
のひずみゲージは、常温から約５５０℃までは、次第に
見掛けひずみが増大して約１８，０００με（×１０
^−６）に達するが、その後、温度が高くなるにつれて見
掛けひずみは減少し、８００℃付近になると、見掛けひ
ずみがほぼ零になる。

【００７９】上記したＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金材よりなる
抵抗素子を用いた従来のひずみゲージにあっては、抵抗
温度係数が大きく影響し、見掛けひずみがあまりにも大
きく過ぎるので、温度補償を施すことが困難である。ま
た、上記したＮｉ−Ｃｒ合金材よりなる抵抗素子を用い
た従来のひずみゲージにあっては、５５０℃付近に変態
点があり、抵抗温度係数が急変するため、やはり温度補
償を施すことが困難である。

【００８０】これに対し、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金材より
なる抵抗素子を用いた本発明の第７実施例に係るひずみ
ゲージを同一の被測定対象物上に添着した場合の、見掛
けひずみ特性は、図１５に示すように、常温から６００
℃まで温度変化があったとしても、最大で、−４０με
（×１０^−６ひずみ）にとどまる見掛けひずみしか生じ
ないのである。尚、図１４の縦軸のスケールは、図１３
の縦軸のスケールを約２００倍しているので、第７実施
例の見掛けひずみ特性図を図１３上に描いた場合には、
殆んど見掛けひずみが無いかのようにしか表わせない。

【００８１】また、上述したように、本実施例は、１枚
のゲージベース（基板）上に４つのゲージ素子を一体ま
たは一体的に、そして同時的に形成するため、小形化が
図られるばかりでなく、抵抗値や抵抗温度係数の均一化
が実現され、延いては４つのゲージ素子が同一の温度条
件に晒されることとなるので、温度補償が極めて正確に
行われ、しかも、ひずみ測定の準備に際し、ひずみゲー
ジを被測定対象物に添着する手間およびゲージリードの
半田付け作業が従来のひずみゲージに比べ削減化され、
且つ４つのゲージ素子の接着も均質化される、という利
点が得られる。

【００８２】また、上述した実施例によれば、被測定対
象物の材質によりゲージ素子の材質を整合させたり、特
殊な熱処理や圧延を施す必要はないから、汎用性が極め
て広いひずみゲージを安価に提供することができる。
尚、図１に示した第１実施例は、フリーフィラメント用
に案出されたもので、高純度の酸化アルミニウムに溶射
機で火炎を吹付けて被測定対象物に溶射しゲージを添着
するものである。

【００８３】図３、図５、図６、図７、図８、図９、図
１０、図１２に示した第２〜第９実施例は、一般ゲージ
用として好適なものである。尚、本発明は、上述し且つ
図面に示した実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００８４】例えば、本発明に係るひずみゲージは、１
枚のひずみゲージに、第１および第２のアクティブゲー
ジと第１および第２のダミーゲージが一体的に形成され
ているため、基本的には、１枚で従来の４枚ゲージ法に
相当するブリッジ法が通常の使用法であるが、ダミーゲ
ージを切断することで２つの単軸のひずみゲージとして
も使用できるし、さらにゲージリードで２つのゲージタ
ブを接続（短絡）することで、２つの単軸ゲージを直列
に接続した状態での単軸ゲージとしても使用することが
できる。

【００８５】また、本発明に係る実施例を、例えば２枚
用いてブリッジ回路を組むことで８つのアクティブゲー
ジよりなる８枚ゲージ法によるひずみ測定を行うことも
できる。また、抵抗素材としては、上述した通りである
が、その条件としては、比抵抗のバラツキが少ないこと
が望ましい。そのためには、結晶相の変化がないこと、
結晶粒界における介在物がないこと、が要求され、この
観点からは、Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｔａ等の単一組成の金
属が理想的である。

【００８６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、ブリッジ回路そのものを一枚の基板上に形成し、
しかも第１，第２アクティブゲージ、第１，第２ダミー
ゲージの計４つのゲージの抵抗値を等しくし、かつ第
１，第２のダミーゲージのそれぞれの受感軸方向のひず
み出力成分とこれに直交する方向のひずみ出力成分とを
等しくし、かつ上述の４つのゲージの抵抗温度係数を等
しくしているので、温度変化に伴なう見掛け上のひずみ
測定誤差が生じることがなく、純粋なひずみ出力成分の
みを取出すことができる。

【００８７】また、本発明によれば、一枚の基板上に第
１、第２のアクティブゲージおよび第１、第２のダミー
ゲージを一体的にしかも同時的に形成してなるものであ
るから、上述のように、比抵抗や抵抗温度係数が均一化
されるという効果に加えて、小形化が可能で、４つのゲ
ージ素子が極く狭い領域に配設でき、同一の温度条件に
晒され、温度補償が極めて正確に行えると共に、従来の
ひずみゲージに比べて感度が高く（約１．５倍）、ひず
み測定の準備の際の、４枚のひずみゲージを被測定対象
物に添着する手間とブリッジ結線時のゲージリードの半
田付けの手間が、従来のひずみゲージの添着の場合に比
べて、大幅に軽減化され、さらには、各ゲージ素子と被
測定体との間の接着層も従来のように４枚別々に接着す
る場合に比べて、一度に添着されることから均質化され
る、という効果も得られる。

【００８８】また、本発明によれば、被測定対象物の材
質によりゲージの抵抗素材の材質を整合させたり、特殊
な熱処理や圧延を施す必要はないから、汎用性が極めて
広いひずみゲージを安価に提供することができる。さら
にまた、本発明によれば、一枚のひずみゲージに等価ブ
リッジ回路が組まれているから、そのひずみゲージに直
接ブリッジ電源を入力でき、力を電気量に容易に変換し
得るひずみゲージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るひずみゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図２】図１に示すひずみゲージで形成されるホイート
ストンブリッジ回路を示す等価回路図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るひずみゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図４】本発明に係るひずみゲージの構成を説明するた
めの斜視図である。

【図５】本発明の第３実施例に係るダミーゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図６】本発明の第４実施例に係るダミーゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図７】本発明の第５実施例に係るダミーゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図８】本発明の第６実施例に係るひずみゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図９】本発明の第７実施例に係るひずみゲージのパタ
ーン形状を示す平面図である。

【図１０】本発明の第８実施例に係るひずみゲージのパ
ターン形状を示す平面図である。

【図１１】図９と図１０のそれぞれに示すダミーゲージ
パターンの感度を説明するための説明図である。

【図１２】本発明の第９実施例に係るひずみゲージのパ
ターン形状を示す平面図である。

【図１３】２つの従来のひずみゲージの温度による見掛
けひずみの出力特性図である。

【図１４】本発明の第１実施例に係るひずみゲージの効
果を証明するための、温度による見掛けひずみの出力特
性図である。

【符号の説明】

１，１１，２６，４１，５１，６１ 第１のアクティブ
ゲージ（主軸ひずみゲージ） ２，１２，２７，４２，５２，６２ 第２のアクティブ
ゲージ（主軸ひずみゲージ） ３，１３，２８，４３，５３，６３ ダミーゲージ（第
１の等価回路バランス調整用のひずみゲージ） ４，１４，２９，４４，５４，６４ ダミーゲージ（第
２の等価回路バランス調整用のひずみゲージ） ５，６，７，８，１５，１６，１７，１８，３２，３
３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４５，４
６，４７，４８，５５，５６，５７，５８，６５，６
６，６７，６８ ゲージタブ ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７Ａ，８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ 配線パターン １０ ゲージベース（基板） １０Ａ ラミネートフィルム １９ ゲージリード ２０，２１，２２，２３，２４，２５ パターン ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２
０Ｇ，２０Ｈ 半円パターン ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２
１Ｇ，２１Ｈ 半円パターン ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ，２
２Ｇ 直線パターン ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２
３Ｇ 直線パターン ３０，３１，４３Ａ，４４Ａ 捨てパターン ４３Ａ，４４Ａ，５３Ａ，５４Ａ パターン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように形成したことを特徴とするひずみゲージ。
2. 【請求項２】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、回転対称軸を中心とする回転
   対称の矩形のうず巻状に形成すると共に、上記ブリッジ
   回路の二辺にそれぞれ接続される該第１および第２の等
   価回路バランス調整用のひずみゲージの両端末点と回転
   対称中心点との間のそれぞれの抵抗値を等しく設定した
   ことを特徴とするひずみゲージ。
3. 【請求項３】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２のアクティブゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、回転対称軸を中心とする回転
   対称の円形のうず巻状に形成すると共に、上記ブリッジ
   回路の二辺にそれぞれ接続される第１および第２の等価
   回路バランス調整用のひずみゲージの両端末点と回転対
   称中心点との間のそれぞれの抵抗値を等しく設定したこ
   とを特徴とするひずみゲージ。
4. 【請求項４】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、回転対称軸を中心とする回転
   対称の三角形のうず巻状に形成すると共に、上記ブリッ
   ジ回路の二辺にそれぞれ接続される第１および第２の等
   価回路バランス調整用のひずみゲージの両端末点と回転
   対称中心点との間のそれぞれの抵抗値を等しく設定した
   ことを特徴とするひずみゲージ。
5. 【請求項５】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、回転対称軸を中心とする回転
   対称の多角形のうず巻状に形成すると共に、上記ブリッ
   ジ回路の辺にそれぞれ接続される第１および第２の等価
   回路バランス調整用のひずみゲージの両端末点と回転対
   称中心点との間のそれぞれの抵抗値を等しく設定したこ
   とを特徴とするひずみゲージ。
6. 【請求項６】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、三角波形状に形成し、これを
   途中で少なくとも１回以上折り返して形成すると共に、
   上記ブリッジ回路の辺にそれぞれ接続される該第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの両端
   末点の抵抗を折返し点で均等に分割して設定したことを
   特徴とするひずみゲージ。
7. 【請求項７】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の等価回路バランス調整用
   のひずみゲージの形状を、複数の円弧を互い違いに１８
   ０°ずらせて互いの端部同士を連ねてなる波状に形成
   し、これを途中で少なくとも１回折り返して形成すると
   共に、上記ブリッジ回路の二辺にそれぞれ接続される該
   第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲー
   ジの両端末点の抵抗を折返し点で均等に分割して設定し
   たことを特徴とするひずみゲージ。
8. 【請求項８】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の主軸ひずみゲージと等価
   回路バランス調整用のひずみゲージの配設部位の近傍に
   生じる空白部位に上記主軸ひずみゲージおよびダーミゲ
   ージと同一の材質で形成された捨てパターンを形成する
   ことを特徴とするひずみゲージ。
9. 【請求項９】 等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺
   のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲ
   ージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続され
   た第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲ
   ージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に
   形成したひずみゲージであって、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージと上記第１およ
   び第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれ
   ぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均
   等にし、 上記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受
   感軸方向を一致させ、上記第１および第２の等価回路バ
   ランス調整用のひずみゲージの形状を、上記受感軸方向
   とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になる
   ように、上記第１および第２の主軸ひずみゲージの受感
   軸方向を基準鉛直軸に対して傾けて配置し、この受感軸
   方向と上記第１および第２の等価回路バランス調整用の
   ひずみゲージの一つの受感軸方向を一致させて配置した
   ことを特徴とするひずみゲージ。
10. 【請求項１０】 第１および第２の主軸ひずみゲージと
    第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲー
    ジと配線パターンとゲージタブは、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆ
    ｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｐｔ−Ｗ
    合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｐｔ、Ｔｉのうち、いずれか一
    種を抵抗素材として被測定対象物に添着される同一の基
    板に一体に添着形成したことを特徴とする請求項１〜９
    のいずれか１項に記載のひずみゲージ。