JPH0854296A - Stress measuring sensor - Google Patents

Stress measuring sensor

Info

Publication number
JPH0854296A
JPH0854296A JP20797294A JP20797294A JPH0854296A JP H0854296 A JPH0854296 A JP H0854296A JP 20797294 A JP20797294 A JP 20797294A JP 20797294 A JP20797294 A JP 20797294A JP H0854296 A JPH0854296 A JP H0854296A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
stress
coil
wound
shaped member
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.)
Granted
Application number
JP20797294A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3696270B2 (en
Inventor
Hiroshi Yamakawa
浩 山川
Katsuhiko Takebe
克彦 武部
Hajime Goto
肇 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP20797294A priority Critical patent/JP3696270B2/en
Publication of JPH0854296A publication Critical patent/JPH0854296A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3696270B2 publication Critical patent/JP3696270B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a stress measuring sensor optimum for automating the stress measurement whatever the measuring place is. CONSTITUTION:The stress measuring sensor 1 comprises an amorphous wire 11 which varies in magnetostrictive characteristics corresponding to an externally received stress, an exciting coil 12 wound on the periphery of the wire 11, and a detecting coil 13. The coil 13 generates a mutual induction electromotive force responsive to the magnetic strain characteristics by a magnetic field. The wire 11 is embedded in a structural material (FRP member, etc.) 3 in the state that the coils 12, 13 are wound. Incidentally, the coils 12, 13 may be separately wound in the longitudinal direction of the wire 11 or wound together. The wire 11 around which the coil 12 is wound and the wire 11 around which the coil 13 is wound, may be separate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファス磁性体が
有する磁気歪特性を利用した応力測定センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress measuring sensor utilizing the magnetostriction characteristic of an amorphous magnetic material.

【0002】[0002]

【従来の技術】アモルファス磁性体に応力が作用する
と、このアモルファス磁性体の透磁率が変化する。この
ような磁気歪特性を利用した応力測定手段としては、例
えば、本出願人が特開平5−142130号公報におい
て提案するものがある。この測定手段は、車体等の構造
材として用いられるFRP(繊維強化プラスチック)部
材の応力状態や内部損傷の有無を検出するために用いら
れることが多い。
2. Description of the Related Art When stress is applied to an amorphous magnetic material, the magnetic permeability of the amorphous magnetic material changes. As a stress measuring means utilizing such a magnetostrictive characteristic, there is, for example, one proposed by the present applicant in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-142130. This measuring means is often used to detect the stress state and the presence or absence of internal damage of a FRP (fiber reinforced plastic) member used as a structural material such as a vehicle body.

【0003】この応力測定手段は、FRP部材を製作す
る過程で樹脂中に配合されたアモルファス磁性体と、F
RP部材の外部にこれに近接して配置された励磁用コイ
ルおよび検出用コイルとから構成されている。励磁用コ
イルに交流電流を流してこれを励磁すると、相互誘導作
用により検出用コイルには交流起電力が誘起される。そ
して、この交流起電力の大きさから間接的にアモルファ
スワイヤに作用する応力の大きさが測定できる。
This stress measuring means is composed of an amorphous magnetic material mixed in a resin in the process of manufacturing an FRP member, and F
The RP member is composed of an exciting coil and a detecting coil which are arranged outside the RP member in close proximity thereto. When an alternating current is passed through the exciting coil to excite it, an alternating electromotive force is induced in the detecting coil by mutual induction. Then, the magnitude of the stress acting on the amorphous wire can be indirectly measured from the magnitude of the AC electromotive force.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記応
力測定手段では、構造材の外側に励磁用コイルおよび検
出用コイルを配設するためのスペースが必要となり、応
力測定が可能な場所がこのようなスペースを確保できる
場所に制限されるという問題がある。
However, in the above-mentioned stress measuring means, a space for arranging the exciting coil and the detecting coil is required outside the structural material, and such a place where stress can be measured is such a place. There is a problem of being limited to places where space can be secured.

【0005】ところで、上記応力測定手段により、構造
材における広い範囲での応力測定を行おうとする場合
は、両コイルを構造材に沿って適宜移動させることが行
われる。そして、このようなコイルの移動をロボット等
によって自動的に行わせる場合がある。しかしながら、
構造材の形状が複雑である場合には、ロボット等により
コイルを構造材にうまく沿わせながら移動させるのは困
難であり、応力測定の自動化を図る上でのネックとなっ
ている。
By the way, when the stress measurement means intends to measure the stress in a wide range of the structural material, both coils are appropriately moved along the structural material. Then, such movement of the coil may be automatically performed by a robot or the like. However,
When the shape of the structural material is complicated, it is difficult for the robot or the like to move the coil while properly following the structural material, which is a bottleneck in automating stress measurement.

【0006】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、測定場所を選ばず、応力測定の自動化に
最適な応力測定センサを提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a stress measurement sensor which is suitable for automating stress measurement regardless of the measurement location.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、アモルファス磁性体により作られ、
外部から受ける応力に応じて磁気歪特性が変化するワイ
ヤ状部材と、このワイヤ状部材の周囲に巻かれて、ワイ
ヤ状部材を通る磁界を発生させる励磁用コイルと、ワイ
ヤ状部材の周囲に巻かれて、上記磁界により磁気歪特性
に応じた相互誘導起電力を発生させる検出用コイルとか
ら応力測定センサを構成し、ワイヤ状部材を励磁用コイ
ルおよび検出用コイルを巻いた状態で構造材(FRP部
材等)内に埋設するようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention is made of an amorphous magnetic material,
A wire-shaped member whose magnetostrictive characteristics change according to the stress received from the outside, an exciting coil wound around the wire-shaped member to generate a magnetic field passing through the wire-shaped member, and a wire wound around the wire-shaped member. Thus, the stress measuring sensor is composed of a detection coil that generates a mutual induction electromotive force corresponding to the magnetostrictive characteristic by the magnetic field, and the wire-shaped member is a structural member in which the excitation coil and the detection coil are wound. (FRP member, etc.).

【0008】なお、この応力測定センサにおいては、励
磁用コイルと検出用コイルとを、ワイヤ状部材の長手方
向に離して配置したり、ほぼ重ねてワイヤ状部材の周囲
に巻いたりしてもよい。また、励磁用コイルが巻かれた
ワイヤ状部材と、検出用コイルが巻かれたワイヤ状部材
とを別体にしてもよい。
In this stress measuring sensor, the exciting coil and the detecting coil may be arranged so as to be separated from each other in the longitudinal direction of the wire-shaped member, or may be wound around the wire-shaped member substantially overlapping each other. . Further, the wire-shaped member around which the excitation coil is wound may be separated from the wire-shaped member around which the detection coil is wound.

【0009】[0009]

【作用】このような応力測定センサ、即ち励磁用コイル
および検出用コイルが巻かれたワイヤ状部材は、一体の
ものとして構造材(FRP部材等)内に埋設される。こ
れにより、従来のように構造材の外側にコイルを配置す
るためのスペースを設ける必要がなくなり、このスペー
スの有無によって測定場所が制限されることがない。し
かも、ワイヤとコイルとが一体になっているため、構造
材の内部におけるこのセンサの配置を適宜工夫すれば、
検出用コイルを構造材に対して移動させることなく簡単
に構造材の広い範囲で応力を測定することができる。こ
のため、応力測定の自動化も行い易くなる。
The above-mentioned stress measuring sensor, that is, the wire-shaped member around which the exciting coil and the detecting coil are wound, is embedded in a structural material (FRP member or the like) as an integral body. As a result, there is no need to provide a space for arranging the coil on the outside of the structural material as in the conventional case, and the measurement place is not limited by the presence or absence of this space. Moreover, since the wire and the coil are integrated, if the arrangement of this sensor inside the structural material is properly devised,
The stress can be easily measured in a wide range of the structural material without moving the detection coil with respect to the structural material. Therefore, the stress measurement can be easily automated.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】(実施例1)図1には、本発明に係る第1
の応力測定センサを示している。この応力測定センサ1
は、Fe(鉄)系又はCo(コバルト)系のアモルファ
ス磁性体から作られたワイヤ11と、このワイヤ11に
巻かれた励磁用コイル12と、この励磁用コイル12か
らワイヤ11の長手方向に離れた位置にてワイヤ11に
巻かれた検出用コイル13とから構成される。ワイヤ1
1は、応力が作用すると、このワイヤ21の透磁率が上
記応力の大きさに対応して変化するという性質(磁気歪
特性)を有する。励磁用コイル12の両端には交流電源
14が接続される。また、検出用コイル13の両端には
電圧計15が接続される。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
2 shows the stress measurement sensor of FIG. This stress measurement sensor 1
Is a wire 11 made of an Fe (iron) -based or Co (cobalt) -based amorphous magnetic material, an exciting coil 12 wound around the wire 11, and a longitudinal direction of the wire 11 from the exciting coil 12 The detection coil 13 is wound around the wire 11 at a remote position. Wire 1
1 has a property (magnetostriction property) that the magnetic permeability of the wire 21 changes in response to the magnitude of the stress when a stress acts. An AC power supply 14 is connected to both ends of the exciting coil 12. A voltmeter 15 is connected to both ends of the detection coil 13.

【0012】交流電源14によって励磁用コイル12に
交流電流を供給しこれを励磁すると、ワイヤ11を通っ
て、交流電圧の極性が反転する毎に向きが変わる磁界H
が発生する。そして、この磁界Hによる相互誘導作用に
より検出用コイル13には交流起電力(誘導起電力)が
誘起される。交流起電力の大きさは、検出用コイル13
のインダクタンスの大きさに対応し、さらにこのインダ
クタンスはワイヤ11の透磁率に対応する。このため、
ワイヤ11に作用する応力に変化が生じて透磁率が変化
すれば、交流起電力の大きさも変化する。したがって、
検出用コイル13に生じた交流起電力の電圧値を電圧計
15により測定すれば、ワイヤ11に作用する応力(ひ
いてはこのセンサ1を埋設するFRP板に作用する応
力)を求めることができる。
When an alternating current is supplied to the exciting coil 12 by the alternating current power source 14 and this is excited, a magnetic field H which changes its direction every time the polarity of the alternating voltage is reversed through the wire 11.
Occurs. An alternating electromotive force (induced electromotive force) is induced in the detection coil 13 by the mutual induction effect of the magnetic field H. The magnitude of the AC electromotive force depends on the detection coil 13
Corresponds to the magnitude of the inductance, and this inductance also corresponds to the magnetic permeability of the wire 11. For this reason,
If the stress acting on the wire 11 changes and the magnetic permeability changes, the magnitude of the AC electromotive force also changes. Therefore,
If the voltage value of the AC electromotive force generated in the detection coil 13 is measured by the voltmeter 15, the stress acting on the wire 11 (and thus the stress acting on the FRP plate in which the sensor 1 is embedded) can be obtained.

【0013】応力測定センサ1におけるワイヤ11に作
用する応力(引張応力)と検出用コイル13に発生する
誘導起電力との関係を示したのが図2である。この図か
ら分かるように、ワイヤ11に作用する引張応力が大き
いほど発生する誘導起電力Vの大きさは大きくなる。そ
して、引張応力が範囲Eの間にあるときは、引張応力に
対して誘導起電力Vはほぼリニアに変化する。このた
め、応力測定センサ1は、範囲E内にある応力を検出す
るのに適している。
FIG. 2 shows the relationship between the stress (tensile stress) acting on the wire 11 in the stress measuring sensor 1 and the induced electromotive force generated in the detection coil 13. As can be seen from this figure, the magnitude of the induced electromotive force V generated increases as the tensile stress acting on the wire 11 increases. Then, when the tensile stress is within the range E, the induced electromotive force V changes substantially linearly with respect to the tensile stress. Therefore, the stress measurement sensor 1 is suitable for detecting the stress within the range E.

【0014】図3には、この応力測定センサ1の具体的
な使用方法を示している。図3(A)に示す応力測定セ
ンサ1では、ワイヤ11は、両端が接続されて楕円ルー
プ状に形成されており、この楕円の両側に励磁用コイル
12と検出用コイル13とが離れて配置されている。こ
のようにワイヤ11をループ状にすることにより、ワイ
ヤ11の端部からの漏れ磁束をなくすことができ、セン
サとしての感度向上に有効である。そして、このように
作られた複数個の応力測定センサ1が、FRP板30の
内部に、それぞれFRP板30の上下面に平行になるよ
うに且つ主応力方向(引張力Tの作用方向)に延びるよ
うに埋設されている。
FIG. 3 shows a specific method of using the stress measuring sensor 1. In the stress measurement sensor 1 shown in FIG. 3 (A), the wire 11 has both ends connected to each other and is formed into an elliptical loop shape, and the excitation coil 12 and the detection coil 13 are arranged separately on both sides of this ellipse. Has been done. By thus forming the wire 11 in a loop shape, the leakage magnetic flux from the end portion of the wire 11 can be eliminated, which is effective for improving the sensitivity as a sensor. Then, the plurality of stress measuring sensors 1 thus manufactured are arranged inside the FRP plate 30 so as to be parallel to the upper and lower surfaces of the FRP plate 30 and in the main stress direction (the direction in which the tensile force T acts). It is buried so as to extend.

【0015】さらに詳しく説明すれば、図3(B)に示
すように、FRP板30は上下の樹脂層31とこれら樹
脂層31間に形成された接着層32とから構成されてい
る。そして、FRP板30の製作過程において、下側の
樹脂層31の上面に接着材を塗布して接着層32を形成
するときに、応力測定センサ1(即ち、両コイル12,
13が巻かれた状態のワイヤ11)は一体のものとして
この接着層32中に埋設される。接着層(接着材)32
が硬化するまでは、ワイヤ11に図2中の点E0 に対応
する引張応力を作用させておく。これにより、ワイヤ1
1は、硬化した接着層32によって初期引張応力が作用
した状態に拘束され、これ以後点E0 に対応する応力が
FRP板30に作用する応力の測定基準点となる。
More specifically, as shown in FIG. 3B, the FRP plate 30 is composed of upper and lower resin layers 31 and an adhesive layer 32 formed between these resin layers 31. Then, in the process of manufacturing the FRP plate 30, when the adhesive material is applied to the upper surface of the lower resin layer 31 to form the adhesive layer 32, the stress measurement sensor 1 (that is, both coils 12,
The wire 11) in a wound state of 13 is embedded in the adhesive layer 32 as a unit. Adhesive layer (adhesive) 32
Until the wire hardens, the wire 11 is subjected to a tensile stress corresponding to the point E0 in FIG. This allows the wire 1
No. 1 is constrained by the cured adhesive layer 32 to the state in which the initial tensile stress acts, and thereafter, the stress corresponding to the point E0 becomes the measurement reference point of the stress acting on the FRP plate 30.

【0016】このように複数の応力測定センサ1が埋設
されたFRP板30に、図3に示すように引張力Tが作
用すると、各応力測定センサ1のワイヤ11にもこれが
伝わる。このため、ワイヤ11の透磁率が変化し、検出
用コイル13に発生する誘導起電力Vの大きさは、図2
のグラフ上において点E0 に対応する電圧(初期電圧)
よりも高くなる。また、FRP板30に引張力Tとは逆
方向に圧縮力が作用すると、誘導起電力Vの大きさは初
期電圧よりも低くなる。ただし、図3に示すようにFR
P板30の各部によって引張力T1 〜T3 の大きさが異
なる場合や圧縮力の大きさが異なる場合は、応力測定セ
ンサ1毎に誘導起電力の大きさも異なる。このため、応
力測定センサ1の埋設位置毎にFRP板30に作用して
いる応力の方向および大きさを求めることができ、簡単
にFRP板30全体の応力分布を知ることができる。
When the tensile force T acts on the FRP plate 30 in which the plurality of stress measuring sensors 1 are embedded in this way as shown in FIG. 3, this is also transmitted to the wire 11 of each stress measuring sensor 1. Therefore, the magnetic permeability of the wire 11 changes and the magnitude of the induced electromotive force V generated in the detection coil 13 is as shown in FIG.
Voltage corresponding to point E0 on the graph (initial voltage)
Will be higher than. When a compressive force acts on the FRP plate 30 in the direction opposite to the tensile force T, the magnitude of the induced electromotive force V becomes lower than the initial voltage. However, as shown in FIG.
When the magnitude of the tensile forces T1 to T3 is different or the magnitude of the compressive force is different depending on each part of the P plate 30, the magnitude of the induced electromotive force is different for each stress measurement sensor 1. Therefore, the direction and magnitude of the stress acting on the FRP plate 30 can be obtained for each embedded position of the stress measurement sensor 1, and the stress distribution of the entire FRP plate 30 can be easily known.

【0017】一方、FRP板30の接着層32に疲労破
壊現象による内部損傷が生じると、ワイヤ11を初期応
力が作用した状態に保持していた接着層32の拘束が緩
み、ワイヤ11に作用する引張応力が小さくなる。この
ため、検出用コイル13に発生する誘導起電力Vの大き
さは、初期電圧よりも低くなる。このため、この誘導起
電力Vの低下を通じて、FRP板30における内部損傷
の発生を知ることができ、さらにこのような誘導起電力
Vの低下が生じた応力測定センサ1の埋設位置を調べる
ことにより、内部損傷のFRP板30における横方向
(主応力方向に直交する方向)位置をほぼ特定すること
ができる。
On the other hand, if the adhesive layer 32 of the FRP plate 30 is internally damaged due to a fatigue fracture phenomenon, the constraint of the adhesive layer 32 that holds the wire 11 under the initial stress is loosened and acts on the wire 11. The tensile stress decreases. Therefore, the magnitude of the induced electromotive force V generated in the detection coil 13 is lower than the initial voltage. Therefore, it is possible to know the occurrence of internal damage in the FRP plate 30 through the reduction of the induced electromotive force V, and further by examining the embedding position of the stress measurement sensor 1 where the induced electromotive force V is reduced. The position of the internal damage in the FRP plate 30 in the lateral direction (direction orthogonal to the principal stress direction) can be almost specified.

【0018】なお、図4には複数の応力測定センサ1
を、FRP部材30′の内部に格子状に埋設した場合を
示している。この場合に、例えば、縦方向に並んだ応力
測定センサ1のうち図中にAで示すセンサの誘導起電力
Vと、横方向に並んだ応力測定センサ1のうちBで示す
センサの誘導起電力Vとが低下したとすると、両センサ
が交差する部分に近い、図中にCで示す範囲内で内部損
傷が生じた可能性が高いといえる。このように、応力測
定センサ1を格子状に埋設することによって、内部損傷
の位置をさらに詳しく特定することができる。
Incidentally, FIG. 4 shows a plurality of stress measuring sensors 1.
Are embedded in the FRP member 30 'in a grid pattern. In this case, for example, the induced electromotive force V of the sensor indicated by A in the figure among the stress measurement sensors 1 arranged in the vertical direction and the induced electromotive force of the sensor indicated by B in the stress measurement sensors 1 arranged in the horizontal direction. If V and V are decreased, it can be said that internal damage is highly likely to occur within the range indicated by C in the figure, which is close to the intersection of both sensors. Thus, by embedding the stress measurement sensor 1 in a grid pattern, the position of internal damage can be specified in more detail.

【0019】(実施例2)実施例1では、励磁用コイル
と検出用コイルとがワイヤの長手方向に離れて巻かれた
応力測定センサについて説明したが、図5に示すよう
に、励磁用コイル12′と検出用コイル13′とが一緒
になってワイヤ11′に巻かれた応力測定センサ(本発
明に係る第2の応力測定センサ)1′も、実施例1のセ
ンサと同様の特性を有し、実施例1のセンサと同様の用
い方をすることができる。なお、励磁用コイル12′お
よび検出用コイル13′はそれぞれ絶縁被覆電線を用い
て作られているため、両者が短絡することはない。この
応力測定センサ1′は、両コイル12′,13′が一緒
に巻かれた分、ワイヤ11′の長さを短くすることがで
きるため、特に小さなFRP部材の応力・内部損傷検出
に適する。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, the stress measuring sensor in which the exciting coil and the detecting coil are wound separately in the longitudinal direction of the wire has been described. However, as shown in FIG. The stress measuring sensor (second stress measuring sensor according to the present invention) 1'in which the wire 12 'and the detecting coil 13' are wound around the wire 11 'has the same characteristics as the sensor of the first embodiment. The sensor can be used in the same manner as the sensor of the first embodiment. Since the exciting coil 12 'and the detecting coil 13' are each made of an insulated wire, they are not short-circuited. This stress measuring sensor 1'is particularly suitable for detecting stress and internal damage of a small FRP member because the length of the wire 11 'can be shortened because both coils 12', 13 'are wound together.

【0020】(実施例3)図6には、本発明に係る第3
の応力測定センサを示している。この応力測定センサ5
は、アモルファス磁性体から作られた2本のワイヤ(第
1ワイヤ51aおよび第2ワイヤ51b)と、第1ワイ
ヤ51aに巻かれた励磁用コイル52と、第2ワイヤ5
1bに巻かれた検出用コイル53とから構成される。各
ワイヤ51a,51bは、応力が作用すると、各ワイヤ
51a,51bの透磁率が上記応力の大きさに対応して
変化するという性質(磁気歪特性)を有する。励磁用コ
イル52の両端には交流電源54が接続される。また、
検出用コイル53の両端には電圧計55が接続される。
(Embodiment 3) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
2 shows the stress measurement sensor of FIG. This stress measurement sensor 5
Is two wires (first wire 51a and second wire 51b) made of an amorphous magnetic material, an exciting coil 52 wound around the first wire 51a, and a second wire 5.
It is composed of a detection coil 53 wound around 1b. Each wire 51a, 51b has a property (magnetostriction characteristic) that the magnetic permeability of each wire 51a, 51b changes according to the magnitude of the stress when a stress acts. An AC power supply 54 is connected to both ends of the exciting coil 52. Also,
A voltmeter 55 is connected to both ends of the detection coil 53.

【0021】交流電源54によって励磁用コイル52に
交流電流を供給しこれを励磁すると、第1ワイヤ51a
および第2ワイヤ51bを通って、交流電圧の極性が反
転する毎に向きが変わる磁界Hが発生する。そして、こ
の磁界Hによる相互誘導作用により検出用コイル53に
は交流起電力(誘導起電力)が誘起される。交流起電力
の大きさは、励磁用コイル52および検出用コイル53
のインダクタンスの大きさに対応し、さらにこのインダ
クタンスは第1ワイヤ51a,第2ワイヤ51bの透磁
率に対応する。このため、第1ワイヤ51aおよび第2
ワイヤ51bに作用する応力に変化が生じて透磁率が変
化すれば、交流起電力の大きさも変化する。したがっ
て、検出用コイル53に生じた交流起電力の電圧値を電
圧計55により測定すれば、第1ワイヤ51aおよび第
2ワイヤ51bに作用する応力(ひいては、このセンサ
5が埋設されるFRP板に作用する応力)を求められ
る。
When an alternating current is supplied to the exciting coil 52 by the alternating current power source 54 to excite it, the first wire 51a
A magnetic field H that changes its direction each time the polarity of the AC voltage is inverted is generated through the second wire 51b. An alternating electromotive force (induced electromotive force) is induced in the detection coil 53 by the mutual induction effect of the magnetic field H. The magnitude of the AC electromotive force depends on the exciting coil 52 and the detecting coil 53.
Of the first wire 51a and the second wire 51b. Therefore, the first wire 51a and the second wire
If the stress acting on the wire 51b changes and the magnetic permeability changes, the magnitude of the AC electromotive force also changes. Therefore, if the voltage value of the AC electromotive force generated in the detection coil 53 is measured by the voltmeter 55, the stress acting on the first wire 51a and the second wire 51b (and thus on the FRP plate in which the sensor 5 is embedded). The stress acting) is required.

【0022】応力測定センサ5の両ワイヤ51a,51
bに作用する引張応力と検出用コイル53に発生する起
電力との関係は、図2と同様であるのでここでの説明は
省略する。
Both wires 51a, 51 of the stress measuring sensor 5
The relationship between the tensile stress acting on b and the electromotive force generated in the detection coil 53 is the same as that in FIG. 2, and thus the description thereof is omitted here.

【0023】図7には、この応力測定センサ5の具体的
な使用方法を示している。ここに示す応力測定センサ5
では、ワイヤ51a,51bは、それぞれ正逆U字を交
互に3つ並べた形状(又は千鳥形状)に折曲げられてお
り、互いに相手方の各U字形の間に割り込むように配置
されている。また、各ワイヤ51a,51bのほぼ全長
にわたってコイル52,53が巻かれている。なお、図
では、励磁用コイル52と検出用コイル53とが交差す
る箇所があるが、両コイル52,53はそれぞれ絶縁被
覆電線を用いて作られているため、両者が短絡すること
はない。
FIG. 7 shows a specific method of using the stress measuring sensor 5. Stress measurement sensor 5 shown here
In the above, the wires 51a and 51b are each bent into a shape (or zigzag shape) in which three forward and reverse U-shapes are alternately arranged, and are arranged so as to be cut between the respective U-shapes of the other party. The coils 52 and 53 are wound over substantially the entire length of each wire 51a and 51b. In the figure, there is a portion where the exciting coil 52 and the detecting coil 53 intersect with each other, but since both coils 52 and 53 are made by using insulation-coated electric wires, they do not short-circuit.

【0024】そして、このように作られた応力測定セン
サ5は、FRP板70の内部(上下の樹脂層の間の接着
層)に、このFRP板70の上下面に平行になるように
且つ各ワイヤ51a,51bの長い部分が主応力方向
(引張力Tの作用方向)に延びるように埋設されてい
る。なお、第2ワイヤ51bには、適当な初期引張応力
が加えられる。
The stress measuring sensor 5 thus manufactured is arranged inside the FRP plate 70 (the adhesive layer between the upper and lower resin layers) so as to be parallel to the upper and lower surfaces of the FRP plate 70. The long portions of the wires 51a and 51b are embedded so as to extend in the principal stress direction (direction in which the tensile force T acts). An appropriate initial tensile stress is applied to the second wire 51b.

【0025】このように応力測定センサ5が埋設された
FRP板70に、図7に示すように引張力Tが作用する
と、応力測定センサ5のワイヤ51a,51bにもこれ
が伝わる。このため、両ワイヤ51a,51bの透磁率
が変化し、検出用コイル13に発生する誘導起電力Vの
大きさは初期電圧よりも高くなる(図2参照)。また、
FRP板70に引張力Tと逆方向の圧縮力が作用する
と、誘導起電力Vの大きさは初期電圧よりも低くなる。
これにより、FRP板70に作用している応力の方向お
よび大きさを求めることができる。
When the tensile force T acts on the FRP plate 70 in which the stress measuring sensor 5 is embedded as shown in FIG. 7, this is also transmitted to the wires 51a and 51b of the stress measuring sensor 5. Therefore, the magnetic permeability of both wires 51a, 51b changes, and the magnitude of the induced electromotive force V generated in the detection coil 13 becomes higher than the initial voltage (see FIG. 2). Also,
When the compressive force in the direction opposite to the tensile force T acts on the FRP plate 70, the magnitude of the induced electromotive force V becomes lower than the initial voltage.
Thereby, the direction and magnitude of the stress acting on the FRP plate 70 can be obtained.

【0026】一方、FRP板70の接着層に疲労破壊現
象による内部損傷が生じると、両ワイヤ51a,51b
を初期引張応力が作用した状態に保持していた接着層の
拘束が緩むため、両ワイヤ51a,51bに作用する引
張応力が小さくなる。このため、検出用コイル53に発
生する誘導起電力Vの大きさは初期電圧よりも低くな
る。したがって、この誘導起電力Vの低下を通じて、F
RP板70における内部損傷の発生を知ることができ
る。
On the other hand, if the adhesive layer of the FRP plate 70 is internally damaged due to the fatigue fracture phenomenon, both wires 51a and 51b will be damaged.
Since the restraint of the adhesive layer, which was held in the state where the initial tensile stress acts, is relaxed, the tensile stress acting on both wires 51a and 51b becomes small. Therefore, the magnitude of the induced electromotive force V generated in the detection coil 53 becomes lower than the initial voltage. Therefore, through the reduction of this induced electromotive force V, F
It is possible to know the occurrence of internal damage in the RP plate 70.

【0027】さらに図8には、この応力測定センサ5を
FRP板70の縦横方向に複数個ずつ埋設した場合を示
している。この場合、誘導起電力Vの低下が生じた応力
測定センサ5の埋設位置を調べることにより、大きなF
RP板70の中でどの範囲に内部損傷が生じたかを容易
に特定することができる。
Further, FIG. 8 shows a case where a plurality of the stress measuring sensors 5 are embedded in the FRP plate 70 in the vertical and horizontal directions. In this case, by investigating the embedding position of the stress measuring sensor 5 where the reduction of the induced electromotive force V has occurred, a large F
It is possible to easily specify in which area of the RP plate 70 the internal damage has occurred.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように本発明の応力測定セ
ンサは、アモルファス磁性体のワイヤ状部材にコイル
(励磁用コイルおよび検出用コイル)を巻いて作られて
おり、これらの全体を構造材に埋設して用いるようにな
っている。このため、本応力測定センサを用いれば、構
造材の外部にコイルを配置することが不要となるため、
このようなコイルの配置スペースがない場所においても
応力測定を行うことができる。また、構造材内部におけ
るセンサの配置を適宜工夫することにより、従来のよう
にコイルを構造材に沿って移動させることなく、構造材
の広い範囲での応力測定を簡単に行うことができる。こ
のため、応力測定の自動化も容易に行うことができる。
As described above, the stress measuring sensor of the present invention is made by winding a coil (excitation coil and detection coil) around a wire-shaped member made of an amorphous magnetic material, and the whole of these is made of a structural material. It is designed to be embedded in and used. Therefore, if this stress measurement sensor is used, it is not necessary to arrange the coil outside the structural material.
The stress measurement can be performed even in a place where such a coil arrangement space is not provided. Further, by appropriately devising the arrangement of the sensor inside the structural material, it is possible to easily measure the stress in a wide range of the structural material without moving the coil along the structural material as in the conventional case. Therefore, the stress measurement can be easily automated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る応力測定センサの第1実施例の概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a first embodiment of a stress measurement sensor according to the present invention.

【図2】上記応力測定センサの特性を示す概念図であ
る。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing characteristics of the stress measurement sensor.

【図3】上記応力測定センサの使用状態を示す概念図で
ある。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a usage state of the stress measurement sensor.

【図4】上記応力測定センサの使用状態を示す概念図で
ある。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a usage state of the stress measurement sensor.

【図5】本発明に係る応力測定センサの第2実施例の概
念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram of a second embodiment of the stress measuring sensor according to the present invention.

【図6】本発明に係る応力測定センサの第3実施例の概
念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of a stress measurement sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図7】上記応力測定センサの使用状態を示す概念図で
ある。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a usage state of the stress measurement sensor.

【図8】上記応力測定センサの使用状態を示す概念図で
ある。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a usage state of the stress measurement sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1′,5 応力測定センサ 11,11′,51a,51b アモルファスワイヤ 12,12′,52 励磁用コイル 13,13′,53 検出用コイル 30,30′,70,70′ FRP板 1, 1 ', 5 Stress measurement sensor 11, 11', 51a, 51b Amorphous wire 12, 12 ', 52 Excitation coil 13, 13', 53 Detection coil 30, 30 ', 70, 70' FRP plate

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アモルファス磁性体により作られ、外部
から受ける応力に応じて磁気歪特性が変化するワイヤ状
部材と、 このワイヤ状部材の周囲に巻かれ、前記ワイヤ状部材を
通る磁界を発生させる励磁用コイルと、 前記ワイヤ状部材の周囲に巻かれ、前記磁界により前記
磁気歪特性に応じた相互誘導起電力を発生させる検出用
コイルとから構成され、 前記ワイヤ状部材が前記励磁用コイルと前記検出用コイ
ルとが巻かれた状態で、応力測定の対象となる構造材に
埋設されることを特徴とする応力測定センサ。
1. A wire-shaped member made of an amorphous magnetic material, the magnetostriction characteristic of which changes in response to a stress received from the outside, and a magnetic field which is wound around the wire-shaped member and passes through the wire-shaped member. An excitation coil, and a detection coil that is wound around the wire-shaped member and that generates a mutual induction electromotive force according to the magnetostrictive characteristic by the magnetic field, the wire-shaped member being the excitation coil. A stress measuring sensor, wherein the stress measuring sensor is embedded in a structural material which is a target of stress measurement in a state where the detecting coil is wound.
【請求項2】 前記励磁用コイルと前記検出用コイルと
が、前記ワイヤ状部材の長手方向に離れてこのワイヤ部
材に巻かれていることを特徴とする請求項1に記載の応
力測定センサ。
2. The stress measuring sensor according to claim 1, wherein the exciting coil and the detecting coil are wound around the wire member so as to be separated from each other in the longitudinal direction of the wire member.
【請求項3】 前記励磁用コイルと前記検出用コイルと
が、一緒になって前記ワイヤ状部材の周囲に巻かれてい
ることを特徴とする請求項1に記載の応力測定センサ。
3. The stress measuring sensor according to claim 1, wherein the exciting coil and the detecting coil are wound together around the wire-shaped member.
【請求項4】 前記励磁用コイルが巻かれた前記ワイヤ
状部材と、前記検出用コイルが巻かれた前記ワイヤ状部
材とが別体となっていることを特徴とする請求項1に記
載の応力測定センサ。
4. The wire-shaped member wound with the excitation coil and the wire-shaped member wound with the detection coil are separate bodies. Stress measurement sensor.
JP20797294A 1994-08-09 1994-08-09 Stress measurement sensor Expired - Fee Related JP3696270B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20797294A JP3696270B2 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Stress measurement sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20797294A JP3696270B2 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Stress measurement sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0854296A true JPH0854296A (en) 1996-02-27
JP3696270B2 JP3696270B2 (en) 2005-09-14

Family

ID=16548562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20797294A Expired - Fee Related JP3696270B2 (en) 1994-08-09 1994-08-09 Stress measurement sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3696270B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016540983A (en) * 2013-12-13 2016-12-28 ナショナル ユニバーシティ オブ サイエンス アンド テクノロジー エムアイエスアイエス Mechanical stress sensor
EP2446222A4 (en) * 2009-06-25 2017-11-08 TSI Technologies LLC Improved strain sensor
JP6438618B1 (en) * 2018-05-22 2018-12-19 マグネデザイン株式会社 Magnetic wire alignment apparatus and magnetic wire alignment method
JP2019105553A (en) * 2017-12-13 2019-06-27 株式会社ジェイテクト Tactile sensor and Android

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2446222A4 (en) * 2009-06-25 2017-11-08 TSI Technologies LLC Improved strain sensor
JP2016540983A (en) * 2013-12-13 2016-12-28 ナショナル ユニバーシティ オブ サイエンス アンド テクノロジー エムアイエスアイエス Mechanical stress sensor
JP2019105553A (en) * 2017-12-13 2019-06-27 株式会社ジェイテクト Tactile sensor and Android
JP6438618B1 (en) * 2018-05-22 2018-12-19 マグネデザイン株式会社 Magnetic wire alignment apparatus and magnetic wire alignment method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3696270B2 (en) 2005-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9429544B2 (en) GMR biosensor with enhanced sensitivity
JPH0565094B2 (en)
US11016061B2 (en) Method and apparatus for evaluating damage to magnetic linear body
JP5156432B2 (en) Eddy current sample measurement method and eddy current sensor
US11016060B2 (en) Method and apparatus for evaluating damage to magnetic linear body
EP3117195B1 (en) Non-contact magnetostrictive current sensor
JP6598979B2 (en) Floor slab flaw detector
US7146866B2 (en) Magnetostrictive strain sensor and method
JP2003215169A (en) Method of manufacturing core for contactless type sensor, core for contactless type sensor, and non-contact type sensor
JPH0854296A (en) Stress measuring sensor
JP2657316B2 (en) Fiber reinforced member with ability to detect stress
JP6352321B2 (en) Non-contact stress measuring method and measuring apparatus by composite resonance method
CA1040885A (en) Magnetoelastic transducer arrangement
JPH06194342A (en) Composite magnetic head
KR101068148B1 (en) Self magnetization mss sensor for detecting circumference direction of examinee defect
RU2552124C1 (en) Mechanical stress measurement sensor
US5720140A (en) Reinforcement for building elements under tension and installations provided therewith
JP3727933B2 (en) Electromagnetic ultrasonic probe
AU2018214693B2 (en) Electromagnetic method and device for detecting defects
JPH0886697A (en) Method for detecting surface stress of plane structural member
JP3231957B2 (en) Surface stress sensor
JP3618425B2 (en) Magnetic sensor
KR101364684B1 (en) Unit for Detecting Magnetic Leakage Flux Using Electromagnetic Induction and Non-destructive Testing System and Method Using th Same
JPH09304346A (en) Magnetic head device
KR102501153B1 (en) Method of measuring yield strength of 3D printed metallic members using magnetic incremental permeability, and system therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Effective date: 20050411

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20050629

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees