JPH10253467A - 荷重測定方法及び荷重測定装置 - Google Patents
荷重測定方法及び荷重測定装置Info
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- JPH10253467A JPH10253467A JP9061087A JP6108797A JPH10253467A JP H10253467 A JPH10253467 A JP H10253467A JP 9061087 A JP9061087 A JP 9061087A JP 6108797 A JP6108797 A JP 6108797A JP H10253467 A JPH10253467 A JP H10253467A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
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-
- 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
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
- G01L1/2262—Measuring circuits therefor involving simple electrical bridges
-
- 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
- G01L1/08—Measuring force or stress, in general by the use of counterbalancing forces
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- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
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- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 変位を伴うことなく荷重を測定する方法とそ
の装置を提供する。 【解決手段】 同一の特性を待った２つの歪みゲージ付
きビエゾ素子を用い、測定すべき荷重を第１のピエゾ素
子に加え、この第１のピエゾ素子に貼られている第１の
歪みゲージの出力を常に零になるようにフィードバック
制御して第１のピエゾ素子の変位を実質的にゼロとす
る。そして第２のピエゾ素子に第１のピエゾ素子と同一
の電圧を印加して、第２のピエゾ素子に貼られた第２の
歪みゲージの変位から、第１のビエゾ素子に作用する、
測定すべき荷重に比例する値を計測する。
の装置を提供する。 【解決手段】 同一の特性を待った２つの歪みゲージ付
きビエゾ素子を用い、測定すべき荷重を第１のピエゾ素
子に加え、この第１のピエゾ素子に貼られている第１の
歪みゲージの出力を常に零になるようにフィードバック
制御して第１のピエゾ素子の変位を実質的にゼロとす
る。そして第２のピエゾ素子に第１のピエゾ素子と同一
の電圧を印加して、第２のピエゾ素子に貼られた第２の
歪みゲージの変位から、第１のビエゾ素子に作用する、
測定すべき荷重に比例する値を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ素子等の計
測手段の変位や変形を伴うことなく、該計測手段に加わ
る荷重を測定することのできる荷重測定方法及び荷重測
定装置に関する。
測手段の変位や変形を伴うことなく、該計測手段に加わ
る荷重を測定することのできる荷重測定方法及び荷重測
定装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】荷重計測は、一般的には測定すべ
き荷重による弾性体の変形量を計測することにより行わ
れる。最も典型的なものはバネ計りであり、バネに加わ
る荷重と該バネの伸びとが比例することを利用して、バ
ネの伸び量を計測することで荷重が求められる。ロード
セルと称される歪みゲージの場合も同様であり、ピエゾ
素子等の弾性体に貼り付けた歪みゲージの伸びによる該
歪みゲージの抵抗の変化を利用してその荷重を求めてい
る。この歪みゲージの場合、その伸び量が小さいが、弾
性体が伸びる事により荷重を求めていることには変わり
はない。ちなみに一般的なロードセルの場合、フルスケ
ールの荷重に対して２０〜５０ミクロンの伸びがある程
度である。
き荷重による弾性体の変形量を計測することにより行わ
れる。最も典型的なものはバネ計りであり、バネに加わ
る荷重と該バネの伸びとが比例することを利用して、バ
ネの伸び量を計測することで荷重が求められる。ロード
セルと称される歪みゲージの場合も同様であり、ピエゾ
素子等の弾性体に貼り付けた歪みゲージの伸びによる該
歪みゲージの抵抗の変化を利用してその荷重を求めてい
る。この歪みゲージの場合、その伸び量が小さいが、弾
性体が伸びる事により荷重を求めていることには変わり
はない。ちなみに一般的なロードセルの場合、フルスケ
ールの荷重に対して２０〜５０ミクロンの伸びがある程
度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで荷重を計測す
るピエゾ素子等の装置の変形が、その荷重に影響を与え
ない場合には何ら問題はない。例えばバネ計りを用いて
物体の重さを計測する場合、物体を吊すことによりバネ
が伸びて上記物体は下方に降下する。このとき物体と地
球の中心との距離が短くなるので、厳密に言うならばそ
の荷重が増加するが、実質的にはその計測に全く影響が
ない。
るピエゾ素子等の装置の変形が、その荷重に影響を与え
ない場合には何ら問題はない。例えばバネ計りを用いて
物体の重さを計測する場合、物体を吊すことによりバネ
が伸びて上記物体は下方に降下する。このとき物体と地
球の中心との距離が短くなるので、厳密に言うならばそ
の荷重が増加するが、実質的にはその計測に全く影響が
ない。
【０００４】しかしながら荷重を計測する装置の変形
が、その荷重に影響を与える場合には問題が発生する。
例えば両端を固定した物体を熱したときに、物体を固定
した壁に掛かる荷重を計測しようとする場合、上記物体
の熱による膨張は極めて小さいが、その荷重をロードセ
ルによって計測しようとするとロードセル自体が変形す
る。すると測定対象物の状態が変化することになるの
で、その測定値は意味のないものとなってしまう。従っ
てこのような場合には、荷重により変位・変形が発生し
ない状態でその荷重を測定するするが望ましい。換言す
れば、計測対象の状態を変化させないで荷重を計測する
ことが望ましい。
が、その荷重に影響を与える場合には問題が発生する。
例えば両端を固定した物体を熱したときに、物体を固定
した壁に掛かる荷重を計測しようとする場合、上記物体
の熱による膨張は極めて小さいが、その荷重をロードセ
ルによって計測しようとするとロードセル自体が変形す
る。すると測定対象物の状態が変化することになるの
で、その測定値は意味のないものとなってしまう。従っ
てこのような場合には、荷重により変位・変形が発生し
ない状態でその荷重を測定するするが望ましい。換言す
れば、計測対象の状態を変化させないで荷重を計測する
ことが望ましい。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、ピエゾ素子等の計測手段の変位
や変形を伴うことなく、該計測手段に加わる荷重を正確
に測定することのできる荷重測定方法及び荷重測定装置
を提供することにある。
たもので、その目的は、ピエゾ素子等の計測手段の変位
や変形を伴うことなく、該計測手段に加わる荷重を正確
に測定することのできる荷重測定方法及び荷重測定装置
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る荷重測定方法及び荷重測定装置は、実
質的に同一の特性を持つ２つのピエゾ素子を用い、これ
らの各ピエゾ素子にその変位を検出する歪みゲージをそ
れぞれ貼付して実現され、特に測定すべき荷重を作用さ
せる第１のピエゾ素子の駆動電圧を、該第１のピエゾ素
子に貼り付けられた第１の歪みゲージの出力が零となる
ようにフィードバック制御し、この第１の歪みゲージの
出力を零に保った状態における前記第１のピエゾ素子の
駆動電圧を、前記荷重を作用させていない状態の第２の
ピエゾ素子にその駆動電圧として印加して、このときに
第２のピエゾ素子に貼り付けられている第２の歪みゲー
ジの出力を検出することで前記荷重を計測するようにし
たことを特徴としている。
べく本発明に係る荷重測定方法及び荷重測定装置は、実
質的に同一の特性を持つ２つのピエゾ素子を用い、これ
らの各ピエゾ素子にその変位を検出する歪みゲージをそ
れぞれ貼付して実現され、特に測定すべき荷重を作用さ
せる第１のピエゾ素子の駆動電圧を、該第１のピエゾ素
子に貼り付けられた第１の歪みゲージの出力が零となる
ようにフィードバック制御し、この第１の歪みゲージの
出力を零に保った状態における前記第１のピエゾ素子の
駆動電圧を、前記荷重を作用させていない状態の第２の
ピエゾ素子にその駆動電圧として印加して、このときに
第２のピエゾ素子に貼り付けられている第２の歪みゲー
ジの出力を検出することで前記荷重を計測するようにし
たことを特徴としている。
【０００７】つまり特性の同一なピエゾ素子の一方にだ
け荷重を加え、この荷重が加えられたピエゾ素子の変形
・変位を打ち消すようにその駆動電圧をフィードバック
制御することで、その変位をなくす。そしてこのときの
駆動電圧にて他方のピエゾ素子を駆動することで、荷重
が掛けられていないピエゾ素子に逆向きの変位を生じさ
せ、その変位を計測することで等価的に前記荷重を計測
することを特徴としている。
け荷重を加え、この荷重が加えられたピエゾ素子の変形
・変位を打ち消すようにその駆動電圧をフィードバック
制御することで、その変位をなくす。そしてこのときの
駆動電圧にて他方のピエゾ素子を駆動することで、荷重
が掛けられていないピエゾ素子に逆向きの変位を生じさ
せ、その変位を計測することで等価的に前記荷重を計測
することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に係る荷重測定方法及び荷重測定装置について説
明する。図１は本発明の一実施形態を示す荷重測定装置
の概念を示す図である。この測定装置には、計測しよう
とする荷重２が加えられる第１のピエゾ素子１と、上記
荷重２が加えられることのない第２のピエゾ素子８とが
用いられる。これらの第１および第２のピエゾ素子１,
８は、実質的に同一の特性を持つものである。しかして
これらの各ピエゾ素子１,８には、やはり実質的に同一
の特性を持つ第１および第２の歪みゲージ４,９がそれ
ぞれ貼付されており、これらの歪みゲージ４,９によっ
て前記第１および第２のピエゾ素子１,８の変位（変
形）がそれぞれ計測されるようになっている。尚、歪み
ゲージ４,９は、ピエゾ素子１,８の変位に応じた抵抗値
の変化として、そのブリッジ出力に電圧を発生するもの
である。
施形態に係る荷重測定方法及び荷重測定装置について説
明する。図１は本発明の一実施形態を示す荷重測定装置
の概念を示す図である。この測定装置には、計測しよう
とする荷重２が加えられる第１のピエゾ素子１と、上記
荷重２が加えられることのない第２のピエゾ素子８とが
用いられる。これらの第１および第２のピエゾ素子１,
８は、実質的に同一の特性を持つものである。しかして
これらの各ピエゾ素子１,８には、やはり実質的に同一
の特性を持つ第１および第２の歪みゲージ４,９がそれ
ぞれ貼付されており、これらの歪みゲージ４,９によっ
て前記第１および第２のピエゾ素子１,８の変位（変
形）がそれぞれ計測されるようになっている。尚、歪み
ゲージ４,９は、ピエゾ素子１,８の変位に応じた抵抗値
の変化として、そのブリッジ出力に電圧を発生するもの
である。
【０００９】さて前記第１のピエゾ素子１は固定台３上
に載置して設けられ、その他端から荷重２が加えられる
ようになっている。これに対して第２のピエゾ素子８
は、例えば中吊りにする等して荷重２の加わることのな
いように設けられる。しかしこれらの実質的な同一特性
を保証するべく、第１および第２のピエゾ素子１,８の
動作環境（環境温度等）は両者等しく設定される。
に載置して設けられ、その他端から荷重２が加えられる
ようになっている。これに対して第２のピエゾ素子８
は、例えば中吊りにする等して荷重２の加わることのな
いように設けられる。しかしこれらの実質的な同一特性
を保証するべく、第１および第２のピエゾ素子１,８の
動作環境（環境温度等）は両者等しく設定される。
【００１０】しかして第１のピエゾ素子１に貼付された
第１の歪みゲージ４の出力は、増幅器５を介して検出さ
れており、その増幅出力は積分器６に与えられている。
この積分器６は、ポテンショメータ１２によって設定さ
れる制御目標値１３を基準として前記増幅器５を介して
検出された第１の歪みゲージ４の出力との差分（誤差）
を積分するものであり、その積分出力は高利得増幅器７
を介して前記第１のピエゾ素子１に印加されるようにな
っている。このようにして第１のピエゾ素子１に加える
駆動電圧により、該ピエゾ素子１に逆向きの変位が与え
られ、荷重２によって生じた変位が打ち消されるように
なっている。
第１の歪みゲージ４の出力は、増幅器５を介して検出さ
れており、その増幅出力は積分器６に与えられている。
この積分器６は、ポテンショメータ１２によって設定さ
れる制御目標値１３を基準として前記増幅器５を介して
検出された第１の歪みゲージ４の出力との差分（誤差）
を積分するものであり、その積分出力は高利得増幅器７
を介して前記第１のピエゾ素子１に印加されるようにな
っている。このようにして第１のピエゾ素子１に加える
駆動電圧により、該ピエゾ素子１に逆向きの変位が与え
られ、荷重２によって生じた変位が打ち消されるように
なっている。
【００１１】即ち、このように構成された回路は、第１
の歪みゲージ４によって検出される第１のピエゾ素子１
の変位量を零とし、該第１のピエゾ素子１の荷重による
変位を相殺する為のフィードバック制御回路を形成す
る。そしてこのフィードバック制御回路は、前記増幅器
５の出力が目標値１３と等しくなるように（それらの差
が零となるように）作動することになる。従って、例え
ば第１のピエゾ素子１に荷重２を加えない状態でポテン
ショメータ１２を調整し、該ポテンショメータ１２によ
って設定される目標値１３が増幅器５の出力（歪みゲー
ジ４によって検出されるピエゾ素子の変位量）と等しく
なるようにしておけば、第１のピエゾ素子１に加わる荷
重２の大きさに拘わらず、その変位（変形）を実質的に
零にすることが可能となる。つまり第１のピエゾ素子１
の変位（変形）をなくすことが可能となる。
の歪みゲージ４によって検出される第１のピエゾ素子１
の変位量を零とし、該第１のピエゾ素子１の荷重による
変位を相殺する為のフィードバック制御回路を形成す
る。そしてこのフィードバック制御回路は、前記増幅器
５の出力が目標値１３と等しくなるように（それらの差
が零となるように）作動することになる。従って、例え
ば第１のピエゾ素子１に荷重２を加えない状態でポテン
ショメータ１２を調整し、該ポテンショメータ１２によ
って設定される目標値１３が増幅器５の出力（歪みゲー
ジ４によって検出されるピエゾ素子の変位量）と等しく
なるようにしておけば、第１のピエゾ素子１に加わる荷
重２の大きさに拘わらず、その変位（変形）を実質的に
零にすることが可能となる。つまり第１のピエゾ素子１
の変位（変形）をなくすことが可能となる。
【００１２】さてこのようにして第１のピエゾ素子１に
加えられる駆動電圧（フィーバック電圧）は、同時に第
２のピエゾ素子８にも、その駆動電圧として印加される
ようになっている。従って電圧の印加によって第２のピ
エゾ素子８は、第１のピエゾ素子１と同様な変位（変
形）を生じることになる。しかしながらこの第２のピエ
ゾ素子８には荷重２が加えられていないので、荷重２に
よって変位が相殺されることはなく、その変位が直接的
に現れる。するとこの第２のピエゾ素子８の逆向きの変
位は、第２の歪みゲージ９によって検出されるので、第
２の歪みゲージ９の出力を増幅器１０を介して検出すれ
ば、その増幅出力１１として前記荷重２を検出すること
が可能となる。
加えられる駆動電圧（フィーバック電圧）は、同時に第
２のピエゾ素子８にも、その駆動電圧として印加される
ようになっている。従って電圧の印加によって第２のピ
エゾ素子８は、第１のピエゾ素子１と同様な変位（変
形）を生じることになる。しかしながらこの第２のピエ
ゾ素子８には荷重２が加えられていないので、荷重２に
よって変位が相殺されることはなく、その変位が直接的
に現れる。するとこの第２のピエゾ素子８の逆向きの変
位は、第２の歪みゲージ９によって検出されるので、第
２の歪みゲージ９の出力を増幅器１０を介して検出すれ
ば、その増幅出力１１として前記荷重２を検出すること
が可能となる。
【００１３】即ち、第２のピエゾ素子８には、第１のピ
エゾ素子１に加わる荷重２による変位を打ち消して、そ
の変位を零とする為の逆向きの変位が生じる。従って第
２のピエゾ素子８に生じた変位を第２の歪みゲージ９を
介して検出すれば、前記第１のピエゾ素子１に加えられ
た荷重２を等価的に検出することが可能となる。但し、
荷重２を打ち消すための逆向きの荷重を検出することに
なるので、その検出値の極性は逆になる。
エゾ素子１に加わる荷重２による変位を打ち消して、そ
の変位を零とする為の逆向きの変位が生じる。従って第
２のピエゾ素子８に生じた変位を第２の歪みゲージ９を
介して検出すれば、前記第１のピエゾ素子１に加えられ
た荷重２を等価的に検出することが可能となる。但し、
荷重２を打ち消すための逆向きの荷重を検出することに
なるので、その検出値の極性は逆になる。
【００１４】従って上述した如く構成された荷重測定装
置（荷重測定方法）にて第１のピエゾ素子１に加わる荷
重２を計測すれば、第１のピエゾ素子１の荷重２による
変位（変形）を伴うことなしに、その荷重２を正確に計
測することが可能となる。従って簡易にして効果的にピ
エゾ素子の変位（変形）に起因する誤差要因を排除し
て、正確な荷重の計測が可能となる等の実用上多大な効
果が奏せられる。
置（荷重測定方法）にて第１のピエゾ素子１に加わる荷
重２を計測すれば、第１のピエゾ素子１の荷重２による
変位（変形）を伴うことなしに、その荷重２を正確に計
測することが可能となる。従って簡易にして効果的にピ
エゾ素子の変位（変形）に起因する誤差要因を排除し
て、正確な荷重の計測が可能となる等の実用上多大な効
果が奏せられる。
【００１５】以上のように本発明では、同一の特性を持
った２つの歪みゲージ付きピエゾ素子を用いている。そ
して測定すべき荷重２を第１のピエゾ素子１に加える
と、当然、第１のピエゾ素子１は弾性変形を引き起こ
す。この変形量は、ピエゾ素子の弾性係数に応じたもの
で、一般的なピエゾ素子の場合、１００Ｎの力（荷重）
で１μｍ程度の変形である。
った２つの歪みゲージ付きピエゾ素子を用いている。そ
して測定すべき荷重２を第１のピエゾ素子１に加える
と、当然、第１のピエゾ素子１は弾性変形を引き起こ
す。この変形量は、ピエゾ素子の弾性係数に応じたもの
で、一般的なピエゾ素子の場合、１００Ｎの力（荷重）
で１μｍ程度の変形である。
【００１６】このような第１のピエゾ素子１の変形を相
殺するべく、この第１のピエゾ素子１に貼られている第
１の歪みゲージ５の出力が常に零となるようにフィード
バック制御する。つまり荷重２によって第１のピエゾ素
子１に生じた変形を、該第１のピエゾ素子１に電圧を加
えることにより押し戻し、これによってその変形が実質
的に零となるように制御する。そして第１のピエゾ素子
１の変位（変形）を零とすることで、測定対象物に対し
て実質的な影響を与えることがないようにしている。こ
の状態で第２のピエゾ素子８に、第１のピエゾ素子１と
同一の電圧を印加することで、第２の歪みゲージ９によ
って検出される変位として第１のピエゾ素子１に作用す
る荷重２を計測するものとなっている。
殺するべく、この第１のピエゾ素子１に貼られている第
１の歪みゲージ５の出力が常に零となるようにフィード
バック制御する。つまり荷重２によって第１のピエゾ素
子１に生じた変形を、該第１のピエゾ素子１に電圧を加
えることにより押し戻し、これによってその変形が実質
的に零となるように制御する。そして第１のピエゾ素子
１の変位（変形）を零とすることで、測定対象物に対し
て実質的な影響を与えることがないようにしている。こ
の状態で第２のピエゾ素子８に、第１のピエゾ素子１と
同一の電圧を印加することで、第２の歪みゲージ９によ
って検出される変位として第１のピエゾ素子１に作用す
る荷重２を計測するものとなっている。
【００１７】ちなみに上記フィードバック制御の下でピ
エゾ素子に加えられる電圧は、概ね測定すべき荷重に近
い値を示す。この場合、計測精度を問題にしなければ、
上記電圧を計測することで、ピエゾ素子の変位を伴わず
に荷重２を測定することが可能である。しかしながらこ
の場合、ピエゾ素子に特有な問題には対処することがで
きない。即ち、ピエゾ素子にはヒステリシスと、ドリフ
トの問題がある。
エゾ素子に加えられる電圧は、概ね測定すべき荷重に近
い値を示す。この場合、計測精度を問題にしなければ、
上記電圧を計測することで、ピエゾ素子の変位を伴わず
に荷重２を測定することが可能である。しかしながらこ
の場合、ピエゾ素子に特有な問題には対処することがで
きない。即ち、ピエゾ素子にはヒステリシスと、ドリフ
トの問題がある。
【００１８】ピエゾ素子に印加する電圧を徐々に高める
と、そのピエゾ素子は徐々に伸びる。反対にピエゾ素子
に印加する電圧を徐々に低くすると、ピエゾ素子は徐々
に収縮する。しかしピエゾ素子に加える電圧の変化と、
これに伴う伸び（縮み）の量との関係は一定でなく、伸
び時と収縮時とで特性経路が異なる（ヒステリシス特
性）。従ってもこのヒステリシスに起因して同一の印加
電圧であってもピエゾ素子の長さが異なるので、その電
圧から正確な計測を行うことはできない。またピエゾ素
子に電圧を加えると該ピエゾ素子は変形するが、その変
形量が時間と共に変化する（ドリフト現象）。これ故、
ピエゾ素子に加える電圧が一定であってもピエゾ素子の
長さはー定ではなく、従ってこの点でも上記電圧から正
確な計測を行うことはできない。
と、そのピエゾ素子は徐々に伸びる。反対にピエゾ素子
に印加する電圧を徐々に低くすると、ピエゾ素子は徐々
に収縮する。しかしピエゾ素子に加える電圧の変化と、
これに伴う伸び（縮み）の量との関係は一定でなく、伸
び時と収縮時とで特性経路が異なる（ヒステリシス特
性）。従ってもこのヒステリシスに起因して同一の印加
電圧であってもピエゾ素子の長さが異なるので、その電
圧から正確な計測を行うことはできない。またピエゾ素
子に電圧を加えると該ピエゾ素子は変形するが、その変
形量が時間と共に変化する（ドリフト現象）。これ故、
ピエゾ素子に加える電圧が一定であってもピエゾ素子の
長さはー定ではなく、従ってこの点でも上記電圧から正
確な計測を行うことはできない。
【００１９】この点、本発明の構成によれば、第１のピ
エゾ素子と第２のピエゾ素子とを同一条件で駆動するよ
うにしており、その印加電圧をフィードバック制御して
いるので、前述したヒステリシスやドリフト等の問題を
生じることなしに、その正確な計測が可能である。尚、
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではな
い。例えばピエゾ素子のフルスケール等は、計測対象と
する荷重の大きさ等に応じて定めておけぱ良い。またフ
ィードバック系の回路構成やその制御利得等も、その仕
様に応じて定めれば十分である。要するに本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することがで
きる。
エゾ素子と第２のピエゾ素子とを同一条件で駆動するよ
うにしており、その印加電圧をフィードバック制御して
いるので、前述したヒステリシスやドリフト等の問題を
生じることなしに、その正確な計測が可能である。尚、
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではな
い。例えばピエゾ素子のフルスケール等は、計測対象と
する荷重の大きさ等に応じて定めておけぱ良い。またフ
ィードバック系の回路構成やその制御利得等も、その仕
様に応じて定めれば十分である。要するに本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することがで
きる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、荷
重によってピエゾ素子に発生する変位（変形）を、該ピ
エゾ素子に加える電圧のフィードバック制御により相殺
し、実質的にその変位（変形）を零として荷重の計測を
行うので、ピエゾ素子の変位（変形）に伴う誤差を生じ
ることなく、その荷重を正確に計測することができる。
しかもピエゾ素子の極微小な変位であっても、これを補
正することで測定すべき荷重に影響が及ぶことのない正
確な計測が可能となる等の実用上多大な効果が奏せられ
る。
重によってピエゾ素子に発生する変位（変形）を、該ピ
エゾ素子に加える電圧のフィードバック制御により相殺
し、実質的にその変位（変形）を零として荷重の計測を
行うので、ピエゾ素子の変位（変形）に伴う誤差を生じ
ることなく、その荷重を正確に計測することができる。
しかもピエゾ素子の極微小な変位であっても、これを補
正することで測定すべき荷重に影響が及ぶことのない正
確な計測が可能となる等の実用上多大な効果が奏せられ
る。
【図１】本発明の一実施形態を示す測定装置の回路図。
１ 第１のピエゾ素子 ２ 荷重 ３ 固定台 ４ 第１の歪みゲージ ５ 増幅器 ６ 積分器 ７ 目標値 ８ 第２のピエゾ素子 ９ 第２の歪みゲージ １０ 増幅器 １１ 出力 １２ ポテンショメータ １３ 目標値
Claims (2)
- 【請求項１】 測定すべき荷重が作用する第１のピエゾ
素子と、この第１のピエゾ素子に貼り付けられて該第１
のピエゾ素子の変位を計測する第１の歪みゲージと、前
記第１のピエゾ素子と同一の特性を持ち、前記荷重を作
用させることのない第２のピエゾ素子と、この第２のピ
エゾ素子に貼り付けられて該第２のピエゾ素子の変位を
計測する第２の歪みゲージとを用い、 前記第１の歪みゲージの出力が零となるように前記第１
のピエゾ素子の駆動電圧を調整して、該駆動電圧にて前
記第２のピエゾ素子を駆動し、前記第２の歪みゲージの
出力を計測することを特徴とする荷重測定方法。 - 【請求項２】 測定すべき荷重が作用する第１のピエゾ
素子と、この第１のピエゾ素子に貼り付けられた第１の
歪みゲージと、前記第１のピエゾ素子の駆動電圧をフィ
ードバック制御して前記第１の歪みゲージの出力を零に
設定するフィードバック制御部と、前記第１のピエゾ素
子と同一の特性を持ち、前記荷重を作用させることのな
い第２のピエゾ素子と、この第２のピエゾ素子に貼り付
けられた第２の歪みゲージと、前記第１のピエゾ素子の
駆動電圧を前記第２のピエゾ素子に加えて前記２の歪み
ゲージの変位を計測する手段とを具備したことを特徴と
する荷重測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06108797A JP3727133B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 荷重測定方法及び荷重測定装置 |
| US09/041,132 US6234032B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-12 | Load measuring method and an apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06108797A JP3727133B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 荷重測定方法及び荷重測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253467A true JPH10253467A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3727133B2 JP3727133B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=13160975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06108797A Expired - Fee Related JP3727133B2 (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 荷重測定方法及び荷重測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6234032B1 (ja) |
| JP (1) | JP3727133B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014167459A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-09-11 | Fujikura Ltd | 流量検出センサ |
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|---|---|---|---|---|
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| DE10310392A1 (de) * | 2003-03-07 | 2004-09-16 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh | Aufnehmer zur Ermittlung einer Dehnung |
| US20060087326A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-04-27 | Stevens Robin Terence A | Resistive sensing element circuit |
| GB2419670A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-03 | Robin Terence Albert Stevens | A strain gauge measuring circuit |
| TWI530670B (zh) * | 2012-01-25 | 2016-04-21 | Murata Manufacturing Co | Displacement sensor |
| FR3005223B1 (fr) * | 2013-04-30 | 2015-04-24 | Sagem Defense Securite | Procede de commande d'un dispositif piezoelectrique a element piezoelectrique rapporte sur un support |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US4261195A (en) * | 1979-02-21 | 1981-04-14 | Hottinger Baldwin Measurements, Inc. | Transducer bridge circuit arrangement and method |
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| FR2536853A1 (fr) * | 1982-11-30 | 1984-06-01 | Artigue Francis | Appareil de pesage a jauges de deformation, notamment pese-personne |
| JPS59217375A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 半導体機械−電気変換装置 |
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-
1997
- 1997-03-14 JP JP06108797A patent/JP3727133B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-03-12 US US09/041,132 patent/US6234032B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014167459A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-09-11 | Fujikura Ltd | 流量検出センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6234032B1 (en) | 2001-05-22 |
| JP3727133B2 (ja) | 2005-12-14 |
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