JPH11248408A - Dynamic strain measuring instrument - Google Patents

Dynamic strain measuring instrument

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JPH11248408A
JPH11248408A JP4775298A JP4775298A JPH11248408A JP H11248408 A JPH11248408 A JP H11248408A JP 4775298 A JP4775298 A JP 4775298A JP 4775298 A JP4775298 A JP 4775298A JP H11248408 A JPH11248408 A JP H11248408A
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JP
Japan
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component
strain
inverting amplifier
dynamic
terminal side
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4775298A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukio Murata
行穂 村田
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Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
Saginomiya Seisakusho Inc
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Publication date
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Priority to JP4775298A priority Critical patent/JPH11248408A/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dynamic strain measuring instrument which can detect the dynamic strain of an object to be measured with high accuracy and can be reduced in cost. SOLUTION: A dynamic strain measuring instrument detects the dynamic strain of an object to be measured with high accuracy by lowering the gain of a DC component VS contained in a detect signal generated from a strain sensor 10 and, at the same time, effectively amplifying the AC component νS contained in the detect signal by making a constant current to flow to a strain gauge 12 constituting the strain sensor 10 and can make temperature compensation on the AC component νS by using the DC component VS. Therefore, the configuration of the measuring instrument can be simplified and, at the same time, the manufacturing cost of the instrument can be reduced, because it becomes unnecessary to provide, for example, a temperature sensor in parallel with the strain sensor 10 for making the temperature compensation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動歪み計測装置に
関し、特にジェットエンジンのタービンブレードの表面
の動歪みをリアルタイムで検出するための動歪み計測装
置に関する。
The present invention relates to a dynamic strain measuring device, and more particularly to a dynamic strain measuring device for detecting dynamic strain on the surface of a turbine blade of a jet engine in real time.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の動歪み計測装置としては、例え
ば、図5に示すようなものがある。図5において、歪み
センサの歪みゲージに定電流源を接続し、歪みセンサの
検出信号により、歪みゲージの動歪みを検出するもので
あり、歪みセンサの検出信号には、交流成分と直流成分
との両成分が重畳している。
2. Description of the Related Art As a conventional dynamic strain measuring apparatus, for example, there is one as shown in FIG. In FIG. 5, a constant current source is connected to a strain gauge of a strain sensor, and dynamic strain of the strain gauge is detected by a detection signal of the strain sensor. The detection signal of the strain sensor includes an AC component and a DC component. Are superimposed.

【0003】すなわち、歪みゲージの抵抗Rgに定電流
gを流し、歪みゲージに動歪みが発生した場合に、歪
みゲージの抵抗値変化ΔRgが生じると、交流成分(動
歪み信号電圧)Ig・ΔRgを発生する。検出回路には、
直流成分Vs(=Ig・Rg)と交流成分νs(=Ig・Δ
g)との両成分が重畳した検出信号(入力電圧)が入
力される。このような検出信号においては、交流成分か
ら直流成分を分離するための信号処理が必要になる。
[0003] That is, passing a constant current I g to the resistance R g of the strain gauge, if a dynamic strain to the strain gauge occurs, the resistance value variation [Delta] R g of the strain gauge occurs, the AC component (dynamic strain signal voltage) I g · ΔR g is generated. In the detection circuit,
DC component V s (= I g · R g ) and AC component v s (= I g · Δ
R g) and a detection signal both components is superimposed (input voltage) is input. Such a detection signal requires signal processing for separating a DC component from an AC component.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の動歪み計測装置において、直流成分と交流成
分とが重畳するような検出信号を信号処理する場合に、
そのような検出信号を増幅すると、交流成分(動歪み信
号電圧)ばかりでなく直流成分も増幅されてしまうため
に、検出信号にかける増幅率(ゲイン)を高くしていく
と、直流成分も大きく増幅されていき、やがて使用に耐
えられないものになるという問題点があった。
However, in such a conventional dynamic distortion measuring apparatus, when processing a detection signal in which a DC component and an AC component are superimposed,
When such a detection signal is amplified, not only the AC component (dynamic distortion signal voltage) but also the DC component is amplified. Therefore, when the amplification factor (gain) applied to the detection signal is increased, the DC component increases. There was a problem that it was amplified and eventually became unusable.

【0005】また、歪みゲージの動歪みによる抵抗値変
化ΔRgはきわめて微少であり、かつ幅広い周波数範囲
に及ぶ。このような場合に、検出信号を信号処理すべ
く、使用する回路素子(オペアンプなど)には、周波数
帯域が広く、また高精度なものが要求されるが、広帯域
かつ高精度なオペアンプなどは一般的に高価であり、信
号処理するための回路がコスト高になるという問題があ
った。
[0005] The resistance change ΔR g due to dynamic strain of the strain gauge is extremely small and covers a wide frequency range. In such a case, in order to process the detection signal, a circuit element (such as an operational amplifier) to be used is required to have a wide frequency band and high precision, but a wideband and high precision operational amplifier is generally used. There is a problem that the circuit for signal processing is costly.

【0006】一方、検出信号を信号処理するための回路
を構成すべく、比較的安価なオペアンプを多段の従属接
続すると、オフセット(offset)なども合わせて増幅し
てしまうので、オペアンプの従属接続の段数をできるだ
け少なくした構成にしなければならないという問題点が
あった。
On the other hand, if a relatively inexpensive operational amplifier is cascaded in multiple stages in order to form a circuit for processing the detection signal, an offset (offset) and the like are amplified together. There is a problem that the number of stages must be reduced as much as possible.

【0007】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、歪みゲージの抵抗に定電流を流
し、歪みセンサの検出信号に含まれる直流成分の利得を
下げる一方、交流成分を有効に増幅して、高精度の動歪
み測定を可能にし、また、直流成分を用いて交流成分の
温度補償を行うことができるようにした動歪み計測装置
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such a conventional problem. A constant current is applied to the resistance of the strain gauge to reduce the gain of the DC component included in the detection signal of the strain sensor, while changing the AC. It is an object of the present invention to provide a dynamic strain measurement device that effectively amplifies components, enables high-precision dynamic strain measurement, and can perform temperature compensation of an AC component using a DC component. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた請求項1に記載の発明は、歪みゲージ12を
含む歪みセンサ10を備えた動歪み計測装置において、
前記歪みセンサ10の検出信号に含まれる直流成分と交
流成分とを分離する信号処理手段21と、前記分離され
た直流成分に基づいて前記交流成分の温度補償を行う温
度補償手段26とを有することを特徴とする動歪み計測
装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a dynamic strain measuring apparatus including a strain sensor including a strain gauge.
A signal processing unit that separates a DC component and an AC component included in a detection signal of the distortion sensor from each other; and a temperature compensation unit that performs temperature compensation of the AC component based on the separated DC component. Is a dynamic strain measuring device.

【0009】請求項1に記載の発明によれば、歪みセン
サ10の歪みゲージ12の抵抗値の変化は、歪みセンサ
10の検出信号の交流成分となって現れるが、歪みセン
サ10の検出信号には交流成分と直流成分とが含まれて
いる。
According to the first aspect of the invention, the change in the resistance value of the strain gauge 12 of the strain sensor 10 appears as an AC component of the detection signal of the strain sensor 10, Contains an AC component and a DC component.

【0010】信号処理手段21は、歪みセンサ10の検
出信号に含まれる直流成分と交流成分とを分離する。温
度補償手段26は、信号処理手段21によって分離され
た直流成分を用いて、交流成分の温度補償を行うように
している。温度補償を行うことにより、交流成分の精度
が高まる上に、温度補償を行うための例えば、温度セン
サを歪みセンサ10と併設する必要がなく、構成が簡単
になるとともに、コストを低減することができる。
The signal processing means 21 separates a DC component and an AC component included in the detection signal of the distortion sensor 10. The temperature compensating means 26 performs temperature compensation of the AC component using the DC component separated by the signal processing means 21. By performing the temperature compensation, the accuracy of the AC component is increased. In addition, for example, a temperature sensor for performing the temperature compensation does not need to be provided in parallel with the strain sensor 10, so that the configuration is simplified and the cost is reduced. it can.

【0011】前記課題を解決するためになされた請求項
2に記載の発明は、歪みゲージ12を含む歪みセンサ1
0を備えた動歪み計測装置において、前記歪みセンサ1
0の検出信号に含まれる直流成分と交流成分とを分離す
る信号処理手段21を有し、前記信号処理手段21は、
非反転増幅器22、微分回路23および、コンデンサC
1を有し、前記非反転増幅器22のプラス端子に前記直
流成分および交流成分を入力し、前記非反転増幅器22
のマイナス端子側に前記コンデンサC1を介して接地し
て、前記直流成分の利得を下げるとともに、前記非反転
増幅器22のマイナス端子側から前記直流成分を取り出
し、前記非反転増幅器22からの出力信号を前記微分回
路23に入力することを特徴とする動歪み計測装置であ
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a strain sensor including a strain gauge.
0 in the dynamic strain measuring device provided with the strain sensor 1
A signal processing unit 21 for separating a DC component and an AC component included in the detection signal of 0, and the signal processing unit 21 includes:
Non-inverting amplifier 22, differentiating circuit 23, and capacitor C
1 , the DC component and the AC component are inputted to a plus terminal of the non-inverting amplifier 22,
And grounded to the negative terminal side via the capacitor C 1, together with lowering the gain of the DC component, taken out the DC component from the negative terminal side of said non-inverting amplifier 22, the output signal from the non-inverting amplifier 22 Is input to the differentiating circuit 23.

【0012】請求項2に記載の発明によれば、信号処理
手段21を構成する非反転増幅器22のプラス端子に歪
みセンサ10の検出信号が入力される。それにより、検
出信号に含まれる交流成分ばかりでなく直流成分も所定
の増幅率で増幅されることになるが、非反転増幅器22
のマイナス端子側にコンデンサC1が接続されていて、
このコンデンサC1が直流成分の利得を下げる働きをす
るため、増幅率を高くした場合であっても、交流成分に
比して直流成分は大きく増幅されることなく、非反転増
幅器22からの出力信号は有効なものとなる。次に、非
反転増幅器22からの出力信号は微分回路23に入力さ
れる。微分回路23により、出力信号の変化量すなわ
ち、出力信号の交流成分のみを得ることができる。その
交流成分によって動歪み量を測定することができる。
According to the second aspect of the present invention, the detection signal of the distortion sensor 10 is input to the plus terminal of the non-inverting amplifier 22 constituting the signal processing means 21. As a result, not only the AC component but also the DC component included in the detection signal is amplified at a predetermined amplification factor.
Capacitor C 1 to the negative terminal side is plugged in,
Since the capacitor C 1 to the functions to lower the gain of the DC component, even when the high gain, the DC component compared to the AC component is that no to greatly amplified, output from the non-inverting amplifier 22 The signal will be valid. Next, the output signal from the non-inverting amplifier 22 is input to the differentiating circuit 23. The differentiating circuit 23 can obtain only the amount of change in the output signal, that is, only the AC component of the output signal. The amount of dynamic strain can be measured by the AC component.

【0013】前記課題を解決するためになされた請求項
3に記載の発明は、前記微分回路23は、抵抗器Rおよ
びコンデンサC2を直列に接続して構成されており、前
記抵抗器RおよびコンデンサC2は所定の時定数に基づ
きそれぞれ選定されることを特徴とする請求項2に記載
の動歪み計測装置である。
According to a third aspect of the present invention, which has been made to solve the above problem, the differentiating circuit 23 is configured by connecting a resistor R and a capacitor C 2 in series. 3. The dynamic strain measuring apparatus according to claim 2, wherein the capacitors C2 are respectively selected based on a predetermined time constant.

【0014】請求項3に記載の発明によれば、非反転増
幅器22から出力された信号は微分回路23に入力され
る。所定の時定数により抵抗器等を選定すれば、微分回
路23に入力される信号成分から、必要とする周波数帯
域をもつ交流成分のみを分離することができる。その交
流成分によって動歪み量を測定することができる。
According to the third aspect of the invention, the signal output from the non-inverting amplifier 22 is input to the differentiating circuit 23. If a resistor or the like is selected according to a predetermined time constant, only an AC component having a required frequency band can be separated from a signal component input to the differentiating circuit 23. The amount of dynamic strain can be measured by the AC component.

【0015】前記課題を解決するためになされた請求項
4に記載の発明は、歪みゲージ12を含む歪みセンサ1
0を備えた動歪み計測装置において、前記歪みセンサ1
0の検出信号に含まれる直流成分と交流成分とを分離す
る信号処理手段21を有し、前記信号処理手段21は、
非反転増幅器22、差動増幅器24および、コンデンサ
1を有し、前記非反転増幅器22のプラス端子に前記
直流成分および交流成分を入力し、前記非反転増幅器2
2のマイナス端子側を前記コンデンサC1を介して接地
して、前記直流成分の利得を下げるとともに、前記非反
転増幅器22のマイナス端子側から前記直流成分を取り
出し、前記差動増幅器24のプラス端子側に、前記非反
転増幅器22からの出力信号を入力する一方、前記差動
増幅器24のマイナス端子側に、前記非反転増幅器22
のマイナス端子側から取り出された直流成分を入力する
ことを特徴とする動歪み計測装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a strain sensor including a strain gauge.
0 in the dynamic strain measuring device provided with the strain sensor 1
A signal processing unit 21 for separating a DC component and an AC component included in the detection signal of 0, and the signal processing unit 21 includes:
The non-inverting amplifier 22, a differential amplifier 24 and has a capacitor C 1, and inputs the DC and AC components to the positive terminal of the noninverting amplifier 22, the non-inverting amplifier 2
2 is grounded via the capacitor C 1 to lower the gain of the DC component, and the DC component is extracted from the negative terminal side of the non-inverting amplifier 22, and the positive terminal of the differential amplifier 24 is The output signal from the non-inverting amplifier 22 is input to the non-inverting amplifier 22 while the non-inverting amplifier 22
A dynamic distortion measuring device characterized by inputting a DC component extracted from a negative terminal side of the dynamic distortion measuring device.

【0016】請求項4に記載の発明によれば、非反転増
幅器22からの出力信号を差動増幅器24のプラス端子
側に入力し、コンデンサC1によって取り出された直流
成分を差動増幅器24のマイナス端子側に入力する。差
動増幅器24により、直流成分に係る信号は相殺され、
出力信号の変化量すなわち、出力信号の交流成分のみを
得ることができる。その交流成分によって動歪み量を測
定することができる。
According to the invention described in claim 4, the output signal from the inverting amplifier 22 is input to the positive terminal of the differential amplifier 24, the DC component extracted by the capacitor C 1 of the differential amplifier 24 Input to the negative terminal side. The signal relating to the DC component is canceled by the differential amplifier 24,
Only the variation of the output signal, that is, only the AC component of the output signal can be obtained. The amount of dynamic strain can be measured by the AC component.

【0017】前記課題を解決するためになされた請求項
5に記載の発明は、前記差動増幅器24のマイナス端子
側に、前記非反転増幅器22のマイナス端子側から取り
出された直流成分をボルテージホロア25を介して入力
することを特徴とする請求項4に記載の動歪み計測装置
である。
According to a fifth aspect of the present invention, a DC component extracted from the negative terminal of the non-inverting amplifier 22 is supplied to the negative terminal of the differential amplifier 24 by a voltage hologram. The dynamic strain measuring apparatus according to claim 4, wherein the dynamic strain is input through the interface (25).

【0018】請求項5に記載の発明によれば、非反転増
幅器22からの出力信号は差動増幅器24のプラス端子
側に入力され、非反転増幅器22のマイナス端子側から
取り出された直流成分は、ボルテージホロア25を介し
て差動増幅器24のマイナス端子側に入力される。差動
増幅器24により、直流成分に係る信号は相殺され、出
力信号の変化量すなわち、出力信号の交流成分に係る信
号を得ることができる。ボルテージホロア25を入れた
ので、非反対増幅器のマイナス端子側に影響を与えるこ
となく直流成分を取り出すことができ、また、取り出さ
れた直流成分を、差動増幅器24のマイナス端子側に入
力することができる。
According to the fifth aspect of the invention, the output signal from the non-inverting amplifier 22 is input to the positive terminal of the differential amplifier 24, and the DC component extracted from the negative terminal of the non-inverting amplifier 22 is , Are input to the minus terminal side of the differential amplifier 24 via the voltage follower 25. The signal relating to the DC component is canceled by the differential amplifier 24, and the amount of change in the output signal, that is, the signal relating to the AC component of the output signal can be obtained. Since the voltage follower 25 is inserted, the DC component can be extracted without affecting the negative terminal side of the non-opposite amplifier, and the extracted DC component is input to the negative terminal side of the differential amplifier 24. be able to.

【0019】前記課題を解決するためになされた請求項
6に記載の発明は、前記非反転増幅器22のマイナス端
子側から取り出された直流成分に基づいて、前記微分回
路23または前記差動増幅器24からの出力信号の温度
補償を行う温度補償手段26を有することを特徴とする
請求項2乃至5のいずれか一項に記載の動歪み計測装置
である。
The invention according to claim 6, which has been made to solve the above problem, is characterized in that the differentiating circuit 23 or the differential amplifier 24 is based on a DC component taken out from the minus terminal side of the non-inverting amplifier 22. The dynamic strain measuring device according to claim 2, further comprising a temperature compensating unit that performs temperature compensation of an output signal from the dynamic strain measuring device.

【0020】請求項6に記載の発明によれば、微分回路
23または前記差動増幅器24からの出力信号により、
交流成分を増幅することができ、その交流成分によって
動歪み量を測定することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the output signal from the differentiating circuit 23 or the differential amplifier 24
The AC component can be amplified, and the amount of dynamic distortion can be measured by the AC component.

【0021】このとき、温度補償手段26は、前記コン
デンサC1によって取り出された直流成分を用いて、微
分回路23または差動増幅器24からの出力信号の温度
補償を行うようにしている。温度補償を行うことによ
り、微分回路23または差動増幅器24からの出力信号
の精度が高まる上に、温度補償を行うための例えば、温
度センサを歪みセンサと併設する必要がなく、構成が簡
単になるとともに、コストを低減することができる。
At this time, the temperature compensating means 26 performs temperature compensation of the output signal from the differentiating circuit 23 or the differential amplifier 24 using the DC component taken out by the capacitor C 1 . By performing the temperature compensation, the accuracy of the output signal from the differentiating circuit 23 or the differential amplifier 24 is improved. In addition, for example, there is no need to provide a temperature sensor and a strain sensor for performing the temperature compensation. And cost can be reduced.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の各種
実施形態を説明する。図1〜図3は、本発明の第1実施
形態を示している。図1は、本発明の第1実施形態に係
る信号処理手段の回路図である。図2は、同じく動歪み
計測装置の概要構成ブロック図である。図3は同じく、
データ処理ユニットの概要構成ブロック図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram of a signal processing unit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration block diagram of the dynamic strain measurement device. FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration block diagram of a data processing unit.

【0023】図1中の直流成分Vsと交流成分νsは、本
実施形態の歪みセンサ10の等価回路を意味している。
この等価回路中には、歪みセンサ10を駆動する定電流
回路も含まれている。
The DC component V s and the AC component ν s in FIG. 1 represent equivalent circuits of the strain sensor 10 according to the present embodiment.
This equivalent circuit includes a constant current circuit for driving the strain sensor 10.

【0024】図1〜図3及び図5に示すように、動歪み
計測装置は、動歪みを計測して検出信号を出力する歪み
センサ10を構成する歪みゲージ12と、歪みゲージに
定電流を流す定電流電源と、歪みゲージの出力した検出
信号を、交流成分νsと直流成分Vsとに分離する信号処
理手段(非反転増幅手段)21と、直流成分Vsに基づ
いてバランス調整温度検出信号を生成し、後述のデータ
処理ユニット37に出力するバランス調整器である温度
補償手段26と、予め動歪み感度を収集して記憶すると
ともに、記憶した動歪み感度に基づいてバランス調整温
度検出信号に対応する温度における動歪み感度を算出
し、動歪み検出信号を補正して補正動歪みデータを算出
するデータ処理ユニット37とを備えて構成されてい
る。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 5, the dynamic strain measuring device includes a strain gauge 12 constituting a strain sensor 10 for measuring a dynamic strain and outputting a detection signal, and a constant current to the strain gauge. a constant current source to flow, the output was detected signal of the strain gauge, a signal processing unit (non-inverting amplifier means) 21 for separating the AC component [nu s into a DC component V s, balancing temperature based on the DC component V s A temperature compensator 26, which is a balance adjuster for generating a detection signal and outputting the signal to a data processing unit 37 to be described later; collecting and storing dynamic strain sensitivity in advance; and detecting a balance adjustment temperature based on the stored dynamic strain sensitivity. And a data processing unit 37 for calculating dynamic strain sensitivity at a temperature corresponding to the signal and correcting the dynamic strain detection signal to calculate corrected dynamic strain data.

【0025】信号処理手段21は、非反転増幅器(非反
転増幅回路)22、微分回路23および、コンデンサC
1を有している。非反転増幅器22のプラス端子には直
流成分Vsおよび交流成分νsが入力される。非反転増幅
器22のマイナス端子は抵抗R1および、コンデンサC1
を介して接地されている。また、非反転増幅器22のマ
イナス端子には、負帰還回路の抵抗R2が接続されてい
る。また、抵抗R1とコンデンサC1との間のA点からは
直流成分Vsが取り出され、その取り出された直流成分
sが温度補償手段26に入力される。温度補償手段2
6は、直流成分Vsに基づき、バランス調整温度検出信
号SBTを生成するように構成されている。
The signal processing means 21 includes a non-inverting amplifier (non-inverting amplifier circuit) 22, a differentiating circuit 23, and a capacitor C
Have one . The DC component V s and the AC component v s are input to the plus terminal of the non-inverting amplifier 22. The negative terminal of the non-inverting amplifier 22 is connected to the resistor R 1 and the capacitor C 1
Grounded. Further, the negative terminal of the noninverting amplifier 22, the resistance R 2 of the negative feedback circuit is connected. Also, from the point A between the resistor R 1 and capacitor C 1 DC component V s is extracted, the extracted DC component V s is inputted to the temperature compensation means 26. Temperature compensation means 2
6, based on the DC component V s, and is configured to generate a balancing temperature detection signal S BT.

【0026】非反転増幅器22からの出力電圧である出
力信号は微分回路23に入力される。微分回路23は、
抵抗RおよびコンデンサC2を直列に接続して成り、抵
抗Rの電圧は、前記出力信号の微分、すなわち交流成分
νsに係る出力信号に比例する。抵抗Rおよびコンデン
サC2は、所定の時定数に基づいて選定される。
An output signal which is an output voltage from the non-inverting amplifier 22 is input to a differentiating circuit 23. Differentiating circuit 23
Become a resistor R and a capacitor C 2 connected in series, the voltage of the resistor R is the derivative of the output signal, i.e. proportional to the output signal of the AC component [nu s. Resistor R and the capacitor C 2 is selected based on a predetermined time constant.

【0027】データ処理ユニット37は、交流成分νs
(動歪み検出信号)を電圧変換した変換動歪み検出信号
SV及び直流成分Vs(バランス調整温度検出信号)を
電圧変換した変換バランス調整温度検出信号SBTVのア
ナログ/ディジタル変換を行い動歪み検出データDS
び温度検出データDTとして出力するA/D変換器45
と、入力された交流成分νs(動歪み検出信号)をA/
D変換器45に入力可能な電圧範囲を有する変換動歪み
検出信号SSVとして出力するインターフェイス部46
と、A/D変換器45と温度補償手段26との間のイン
ターフェース動作を行い、入力された直流成分Vsに応
じたバランス調整温度検出信号SBTをA/D変換器45
に入力可能な電圧範囲を有する変換バランス調整温度検
出信号SBTVとして出力するインターフェイス部47
と、演算機能、記憶機能及びモニタ表示機能を有すると
ともに、動歪み検出データDS、温度検出データDT及び
予め記憶した温度と動歪み感度との関係に基づいて補正
動歪みデータDCSを出力する演算表示部48と、を備え
て構成されている。
The data processing unit 37 has an AC component v s
Dynamic strain performed (dynamic strain detection signal) voltage converted converted motion distortion detection signal S SV and the DC component V s (balance adjustment temperature detection signal) voltage converted converted balancing the temperature detection signal S analog / digital conversion of BTV It detected data D A / D converter 45 to output as S and the temperature detection data D T
And the input AC component ν s (dynamic distortion detection signal)
An interface unit 46 that outputs a converted dynamic distortion detection signal S SV having a voltage range that can be input to the D converter 45
When performs interface operation between the A / D converter 45 and the temperature compensating means 26, balancing the temperature detection signal S BT the A / D converter 45 corresponding to the DC component V s inputted
Interface unit 47 which outputs as conversion balance adjustment temperature detection signal S BTV having a voltage range that can be input to
And has a calculation function, a storage function, and a monitor display function, and outputs corrected dynamic strain data DSC based on dynamic strain detection data D S , temperature detection data D T, and a relationship between previously stored temperature and dynamic strain sensitivity. And an operation display unit 48.

【0028】次に、動作について、説明する。歪みセン
サ10の歪みゲージ12に定電流を流し、歪みゲージ1
2に動歪みが生じると、歪みセンサ10から出力される
検出信号は、歪みゲージ12の抵抗値の変化に起因する
交流成分νsと直流成分Vsとを含むようになる。
Next, the operation will be described. A constant current is applied to the strain gauge 12 of the strain sensor 10 and the strain gauge 1
When 2 to dynamic distortion occurs, the detection signal output from the strain sensor 10 will contain a and an AC component [nu s due to a change in the resistance value of the strain gauge 12 and the DC component V s.

【0029】図1において、非反転増幅器22の入力電
圧が交流成分νs、直流成分Vsであるとすると、非反転
増幅器22の出力端からは、出力電圧[(1+R2
1)ν s+Vs]を得る。出力電圧[(1+R2/R1
νs+Vs]は、微分回路23に加えられ、直流成分はカ
ットされ、交流成分νsに係る出力電圧(1+R2
1)νsを得ることができる。νsが微少であっても
(R2/R1)を適当に大きくすることにより、必要な大
きさの交流成分νsを得ることができる。
In FIG. 1, the input voltage of the non-inverting amplifier 22 is
Pressure is AC component νs, DC component Vs, Then
From the output terminal of the amplifier 22, the output voltage [(1 + RTwo/
R1) Ν s+ Vs] Is obtained. Output voltage [(1 + RTwo/ R1)
νs+ Vs] Is applied to the differentiating circuit 23, and the DC component is
And the AC component νsOutput voltage (1 + RTwo/
R1) ΝsCan be obtained. νsIs small
(RTwo/ R1) Can be adjusted to
AC component of magnitude νsCan be obtained.

【0030】そのようにして得られる交流成分νsから
動歪み量を測定することができる。図1の回路である信
号処理手段21は、簡単な構成にすることができ、後段
で大きなゲインを稼ぐ必要もなく、安定な出力が得られ
る。
The amount of dynamic distortion can be measured from the AC component v s obtained in this manner. The signal processing means 21, which is the circuit of FIG. 1, can have a simple configuration, and it is not necessary to obtain a large gain in a subsequent stage, and a stable output can be obtained.

【0031】また、歪みゲージ12を動歪み測定に用い
る場合、取り出された直流成分Vsは、ゲージ抵抗その
ものの温度依存性により、温度信号として利用すること
ができる。この取り出された直流成分Vsを用いて動歪
み信号である交流成分νsの温度依存性を補償すること
ができ、きわめて精度の高い動歪みセンサを実現するこ
とが可能となる。
When the strain gauge 12 is used for dynamic strain measurement, the extracted DC component V s can be used as a temperature signal due to the temperature dependence of the gauge resistance itself. Using the extracted DC component V s , the temperature dependency of the AC component ν s , which is a dynamic distortion signal, can be compensated, and a highly accurate dynamic distortion sensor can be realized.

【0032】図1の回路である信号処理手段21では、
非反転増幅器22側に接続されるコンデンサC1が、直
流成分Vsを取り出す働きをするとともに、交流成分νs
に比して直流成分Vsの利得を下げる働きをしている。
In the signal processing means 21 which is the circuit of FIG.
The capacitor C 1 connected to the non-inverting amplifier 22 functions to extract the DC component V s , and the AC component v s
It has functions to lower the gain of the DC component V s compared to.

【0033】温度補償手段26は、直流成分Vsに基づ
いてバランス調整温度検出信号SBTを生成し、データ処
理ユニット37に出力する。
The temperature compensating means 26 on the basis of the DC component V s to generate a balancing temperature detection signal SBT, and outputs to the data processing unit 37.

【0034】データ処理ユニット37のインターフェイ
ス部46は、入力された交流成分ν s(動歪み検出信
号)をA/D変換器45に入力可能な電圧範囲を有する
変換動歪み検出信号SSVとしてA/D変換器45に出力
する。
The interface of the data processing unit 37
The input AC component ν s(Dynamic distortion detection signal
Signal) to the A / D converter 45.
Conversion dynamic distortion detection signal SSVOutput to A / D converter 45
I do.

【0035】これと同時にインターフェイス部47は、
入力されたバランス調整温度検出信号SBTをA/D変換
器45に入力可能な電圧範囲を有する変換バランス調整
温度検出信号SBTVとしてA/D変換器45に出力す
る。
At the same time, the interface unit 47
The input balance adjustment temperature detection signal SBT is output to the A / D converter 45 as a conversion balance adjustment temperature detection signal SBTV having a voltage range that can be input to the A / D converter 45.

【0036】A/D変換器45は、変換動歪み検出信号
SV及び変換バランス調整温度検出信号SBTVのアナロ
グ/ディジタル変換を行い動歪み検出データDS及び温
度検出データDTとして演算表示部48に出力する。
The A / D converter 45, calculation display unit as a conversion motion distortion detection signal S SV and performs analog / digital conversion of the conversion balance adjustment temperature detection signal S BTV dynamic distortion detection data D S and the temperature detection data D T 48.

【0037】次に演算表示部48の動作について説明す
る。この場合において、検出した温度Tと動歪み感度A
の関係は予め演算表示部48が記憶しているものとす
る。ここで、動歪み感度Aとは、得られた動歪みXを温
度補正し、真の動歪みZを得るための温度補正係数であ
り、例えば、 Z=A・X の関係を有する。
Next, the operation of the operation display section 48 will be described. In this case, the detected temperature T and the dynamic strain sensitivity A
It is assumed that the relationship is stored in the calculation display unit 48 in advance. Here, the dynamic strain sensitivity A is a temperature correction coefficient for temperature-correcting the obtained dynamic strain X to obtain a true dynamic strain Z, and has, for example, a relationship of Z = A · X.

【0038】次に演算表示部48は、温度検出データD
Tに対応する温度Tにおける動歪み感度Aを検索し、対
応する動歪み感度Aが記憶されている場合には、そのま
ま用い、対応する動歪み感度Aが記憶されていない場合
には、動歪み感度Aを算出する。
Next, the operation display section 48 displays the temperature detection data D
Find the dynamic strain sensitivity A at a temperature T corresponding to T, when the corresponding dynamic strain sensitivity A is stored, used as it is, when the corresponding dynamic strain sensitivity A is not stored, a dynamic strain Calculate the sensitivity A.

【0039】次に演算表示部48は、動歪み検出データ
Sと検索あるいは算出した動歪み感度Aに基づいて真
の動歪み量Zを推定する。そして、演算表示部48は、
図3に示す様に真の動歪み量Zの推定値をモニタ(図示
せず)に表示するとともに、補正動歪みデータDCSとし
て出力する。
[0039] Next the operation and display unit 48 estimates the true dynamic strain amount Z on the basis of the dynamic strain sensitivity A retrieved or calculated dynamic strain detection data D S. Then, the operation display unit 48
As shown in FIG. 3, the estimated value of the true dynamic distortion amount Z is displayed on a monitor (not shown), and is output as corrected dynamic distortion data DSC.

【0040】次に演算表示部48は、測定継続か否かを
判別し、測定終了の場合には処理を終了する。この判別
において、測定継続の場合には、この処理を繰り返すこ
ととなる。
Next, the calculation display section 48 determines whether or not to continue the measurement, and terminates the processing when the measurement is completed. In this determination, if the measurement is to be continued, this process is repeated.

【0041】図4は、本発明の第2実施形態を示してい
る。本実施形態では、前述した第1実施形態に係る微分
回路23の代わりに、差動増幅器24を用いたものであ
る。なお、第1実施形態と同種の部位には同一符号を付
し重複した説明を省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a differential amplifier 24 is used instead of the differentiating circuit 23 according to the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0042】非反転増幅器22の出力電圧[(1+R2
/R1)νs+Vs]は、抵抗R3を介して差動増幅器24
のプラス端子に入力される。また、コンデンサC1によ
り取り出された直流成分Vsは、ボルテージホロア25
および、抵抗R5を介して差動増幅器24のマイナス端
子に入力される。また、差動増幅器24のプラス端子は
抵抗R4を介して接地され、差動増幅器24の負帰還回
路には抵抗R6が設けられている。また、各抵抗には、
3=R5,R4=R6の関係が成立している。
The output voltage of the non-inverting amplifier 22 [(1 + R 2
/ R 1 ) v s + V s ] is connected to the differential amplifier 24 via the resistor R 3.
Is input to the plus terminal. Further, the DC component V s taken out by the capacitor C 1 is voltage follower 25
And is input to the negative terminal of the differential amplifier 24 via a resistor R 5. The positive terminal of the differential amplifier 24 is grounded via a resistor R 4, and the negative feedback circuit of the differential amplifier 24 is provided with a resistor R 6 . Also, each resistor has
The relationship of R 3 = R 5 and R 4 = R 6 holds.

【0043】それにより、非反転増幅器22の出力電圧
の直流成分Vsは相殺され、差動増幅器24の出力端か
らは、交流成分νsに係る出力電圧[(1+R2/R1)・
(R 4/R3)νs]が得られる。この交流成分νsに係る
出力電圧により、動歪み量を測定することができる。
Accordingly, the output voltage of the non-inverting amplifier 22
DC component V ofsAre canceled and the output of the differential amplifier 24 is
Are the AC components νsOutput voltage [(1 + RTwo/ R1) ・
(R Four/ RThree) Νs] Is obtained. This AC component νsPertain to
The amount of dynamic distortion can be measured from the output voltage.

【0044】第2実施形態では、ボルテージホロア25
を入れたので、非反対増幅器22のマイナス端子側に影
響を与えることなく直流成分Vsを取り出すことがで
き、また、取り出された直流成分Vsを差動増幅器24
のマイナス端子側に入力することができる。
In the second embodiment, the voltage follower 25
Since put, DC component V s can be taken out without affecting the negative terminal side of the non-opposite amplifier 22, The differential DC component V s retrieved amplifier 24
Can be input to the minus terminal side of.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明にかかる動歪み計測装置によれ
ば、歪みセンサを構成する歪みゲージに定電流を流し、
歪みセンサから発生する検出信号に含まれる直流成分の
利得を下げる一方、交流成分を有効に増幅して、高精度
の動歪み量検出を可能にし、また、直流成分を用いて交
流成分の温度補償を行うことができ、温度補償を行うた
めの例えば、温度センサを歪みセンサと併設する必要が
なく、構成が簡単になるとともに、コストを低減するこ
とができる。
According to the dynamic strain measuring apparatus of the present invention, a constant current is applied to a strain gauge constituting a strain sensor,
While reducing the gain of the DC component included in the detection signal generated from the distortion sensor, the AC component is effectively amplified to enable highly accurate detection of the amount of dynamic distortion, and the DC component is used to compensate the temperature of the AC component. For example, it is not necessary to provide a temperature sensor and a strain sensor for performing temperature compensation, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る信号処理手段の回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a signal processing unit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る動歪み計測装置の
概要構成ブロック図である。
FIG. 2 is a schematic configuration block diagram of a dynamic strain measurement device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態に係るデータ処理ユニッ
トの概要構成ブロック図である。
FIG. 3 is a schematic configuration block diagram of a data processing unit according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態に係る信号処理手段の回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a signal processing unit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来例に係る信号処理手段の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a signal processing unit according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,C2…コンデンサ R,R1,R2,R3,R4,R5,R6…抵抗 Vs…直流成分 νs…交流成分 10…歪みセンサ 12…歪みゲージ 21…信号処理手段 22…非反転増幅器 23…微分回路 24…差動増幅器 25…ボルテージホロア 26…温度補償手段 37…データ処理ユニット 45…A/D変換器 46…インターフェイス部 47…インターフェイス部 48…演算表示部C 1, C 2 ... capacitors R, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6 ... resistance V s ... DC component [nu s ... AC component 10 ... strain sensor 12 ... strain gauge 21 ... signal processing Means 22 Non-inverting amplifier 23 Differentiating circuit 24 Differential amplifier 25 Voltage follower 26 Temperature compensating means 37 Data processing unit 45 A / D converter 46 Interface unit 47 Interface unit 48 Operation display unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 歪みゲージを含む歪みセンサを備えた動
歪み計測装置において、 前記歪みセンサの検出信号に含まれる直流成分と交流成
分とを分離する信号処理手段と、 前記分離された直流成分に基づいて前記交流成分の温度
補償を行う温度補償手段とを有することを特徴とする動
歪み計測装置。
1. A dynamic strain measuring device provided with a strain sensor including a strain gauge, wherein: a signal processing means for separating a DC component and an AC component included in a detection signal of the strain sensor; Temperature compensating means for compensating the temperature of the AC component based on the dynamic strain.
【請求項2】 歪みゲージを含む歪みセンサを備えた動
歪み計測装置において、 前記歪みセンサの検出信号に含まれる直流成分と交流成
分とを分離する信号処理手段を有し、 前記信号処理手段は、非反転増幅器、微分回路および、
コンデンサを有し、 前記非反転増幅器のプラス端子に前記直流成分および交
流成分を入力し、 前記非反転増幅器のマイナス端子側を前記コンデンサを
介して接地して、前記直流成分の利得を下げるととも
に、前記非反転増幅器のマイナス端子側から前記直流成
分を取り出し、 前記非反転増幅器からの出力信号を前記微分回路に入力
することを特徴とする動歪み計測装置。
2. A dynamic strain measuring apparatus provided with a strain sensor including a strain gauge, comprising: a signal processing unit for separating a DC component and an AC component included in a detection signal of the strain sensor; , A non-inverting amplifier, a differentiating circuit, and
Having a capacitor, inputting the DC component and the AC component to the plus terminal of the non-inverting amplifier, grounding the minus terminal side of the non-inverting amplifier via the capacitor, and reducing the gain of the DC component; A dynamic distortion measuring device, wherein the DC component is extracted from a minus terminal side of the non-inverting amplifier, and an output signal from the non-inverting amplifier is input to the differentiating circuit.
【請求項3】 前記微分回路は、抵抗器およびコンデン
サを直列に接続して構成されており、 前記抵抗器およびコンデンサは所定の時定数に基づきそ
れぞれ選定されることを特徴とする請求項2に記載の動
歪み計測装置。
3. The differential circuit according to claim 2, wherein a resistor and a capacitor are connected in series, and the resistor and the capacitor are respectively selected based on a predetermined time constant. The dynamic strain measurement device according to the above.
【請求項4】 歪みゲージを含む歪みセンサを備えた動
歪み計測装置において、 前記歪みセンサの検出信号に含まれる直流成分と交流成
分とを分離する信号処理手段を有し、 前記信号処理手段は、非反転増幅器、差動増幅器およ
び、コンデンサを有し、 前記非反転増幅器のプラス端子に前記直流成分および交
流成分を入力し、 前記非反転増幅器のマイナス端子側を前記コンデンサを
介して接地して、前記直流成分の利得を下げるととも
に、前記非反転増幅器のマイナス端子側から前記直流成
分を取り出し、 前記差動増幅器のプラス端子側に、前記非反転増幅器か
らの出力信号を入力する一方、前記差動増幅器のマイナ
ス端子側に、前記非反転増幅器のマイナス端子側から取
り出された直流成分を入力することを特徴とする動歪み
計測装置。
4. A dynamic strain measurement device provided with a strain sensor including a strain gauge, comprising: a signal processing unit that separates a DC component and an AC component included in a detection signal of the strain sensor; A non-inverting amplifier, a differential amplifier, and a capacitor, the DC component and the AC component are input to a positive terminal of the non-inverting amplifier, and a negative terminal side of the non-inverting amplifier is grounded via the capacitor. Lowering the gain of the DC component, extracting the DC component from the negative terminal side of the non-inverting amplifier, and inputting the output signal from the non-inverting amplifier to the positive terminal side of the differential amplifier, A dynamic distortion measuring apparatus characterized in that a DC component extracted from a negative terminal side of the non-inverting amplifier is input to a negative terminal side of the dynamic amplifier.
【請求項5】 前記差動増幅器のマイナス端子側に、前
記非反転増幅器のマイナス端子側から取り出された直流
成分をボルテージホロアを介して入力することを特徴と
する請求項4に記載の動歪み計測装置。
5. The operation according to claim 4, wherein a DC component extracted from a negative terminal side of said non-inverting amplifier is input to a negative terminal side of said differential amplifier via a voltage follower. Strain measuring device.
【請求項6】 前記非反転増幅器のマイナス端子側から
取り出された直流成分に基づいて、前記微分回路または
前記差動増幅器からの出力信号の温度補償を行う温度補
償手段を有することを特徴とする請求項2乃至5のいず
れか一項に記載の動歪み計測装置。
6. A temperature compensating means for performing temperature compensation of an output signal from the differentiating circuit or the differential amplifier based on a DC component taken out from a minus terminal side of the non-inverting amplifier. The dynamic strain measurement device according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101832828A (en) * 2010-05-25 2010-09-15 富美科技有限公司 Film stripping force tester
CN103743335A (en) * 2013-12-24 2014-04-23 西北核技术研究所 Method and device of circular dynamic large strain measurement

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