JPS59501801A

JPS59501801A - 伸び計読出し回路

Info

Publication number: JPS59501801A
Application number: JP58503319A
Authority: JP
Inventors: ワツツ・デ−ビツド・イ−; ウインタ−ズ・ロバ−ト・ダブリユ−
Original assignee: エムティエス・システムス・コ−ポレ−ション
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1984-10-25
Also published as: WO1984001210A1; EP0119266A4; EP0119266A1; US4464937A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】伸び計読出し回路発明の背景１、発明の属する分野本発明は、信号コンディショニング回路、即ち信号調整回路に関し、特にひずみ情報に関する信号をコンディショニング即ち調整する回路に関する。

２、先行技術の説明通常、ひずみの測定値は百分率（パーセント）で与えられ、ここにいう百分率は試片の元の長さに対する伸び又は縮みの比率をいう。典型的な引張り試験又は圧縮試験においては、特定なひずみ測定点は２つあり、その１つは降伏点である。

降伏点は試片の弾性ひずみ限界範囲の上限点である。弾性限界範囲内で；ま弾性係数（ひずみに対する応力の比）は一定である。降伏点においてこの関係がくずれ、ひずみに対する応力の比はもはや一定ではなくなる。一般金属の降伏点は０〜１チのひずみ範囲内で生じるが、成る種の非金属工学材料では、降伏点は５％はどの高さのひずみ範囲内で生じることもある。正確な降伏点を決定するためには、連続的にひずみを測定し、それに伴なって弾性係数を計算する必要がある。

材料がその弾性限界内にあるときは、連続測定如おける測定値間の差は啄めて小さいから、分解能の高いひずみ情報は号が必要となる。必要な分解能を得るためには、ひずみ情報君号を大幅に増幅せねばならない。このため、増幅器を用いると、ひずみの小さな範囲に使用しただけで増幅器出力が最大限界に達してしまい、その後のひずみに対する信号を提供できない。

降伏点を越えた後から試片の破壊までにおけるひずみの測定もひすみ測定の対象の１つである。大半の材料においてシま、降伏してから破壊するまでの材料の伸びは２０〜６０チのひずみの範囲内で生じ、従ってこの場合のひずみ測定ではさほど高い分解能を必要としない。破壊点は極限伸び点と呼ばれ、本明細書では、降伏と破壊との間の伸びを極限伸びと呼ぶ。通常、試片の形状は２以上の伸び計での試験は許容しない、一般に、破壊した試片を組立てて標点間の距離を測定することにより、極限伸びの測定を行なう。この測定法は不正確で厳格ではない。

例えば１．試験中に標点が不鮮明になって誤差を生じさせるからである。また、多くの材料は切欠脆性をもつから標点を設けると精確性を損なう。破壊した材料を組立てて行なう測定は作業が遅く不精確である。

要約すれば、現行の試験方法では、降伏点測定と極限伸び測定とを一緒に行なうことができない。降伏点測定を精確に行なうに必要なほどに分解能を高くすれば、その増幅器のレンジでは最終の伸びを測定できなくなるし、逆に最終伸びを測定できる程度に増幅器のレンジを広くすれば降伏点及び弾性係数の値が不精確になるからである。

発明の概要本発明の伸び計読出し回路は、弾性係数の計算及び降伏点の測定に必要な正確さを提供しかつそれと同時に極限伸びの測定に必要な信号のレンジをも提供するためのひずみ情報信号コンディショニング装置である。ひずみ情報信号は、普通の圧縮又は引張り試験装置で試片を試験することにより得られる。ひずみ情報信号はまず前置増幅器へ送られて、増幅されたひずみ情報信号となる。この震幅された信号は次いで高利ｍ（高ゲイン）増幅器へ送られる。高利得増幅器は高い分解能なもつひずみ情報信号を提供する。高分解能のひずみ情報信号は、試片が小さなひずみを受けているときに弾性係数の正確な計算及び降伏点の正確な測定を与える。増幅されたひずみ情報倫号は低利得増幅器へも送られる。この低利得増幅器は低い分解能をもつひずみ情報信号を提供して、試片が大きなひずみを受けたときに極限伸びの測定を行なうに必要なレンジを与える。

本発明の好適な実施例において、前置増幅器は５００の利得即ちゲインを有する。高利得増幅器は、試片が０〜５％のひずみを受けたときに測定を可能にすべく１０のゲインを有する。

低利得増幅器は、試片が６０％までのひずみを受けたときに測定を可能にすべくｌのゲインを有する。

図面の簡単な説明第１図は本発明の読出し回路を使って試験すべき試片に取付けた従来の伸び計の部分破断斜視図。

第２図は本発明の読出し回路及び伸び計のひずみ検知回路を示すブロック線図である。

好適な実施例の詳細な説明本発明の伸び計読出し回路の好適な実施例を第２図に示す。

この伸び計読出し回路は、現在使用されている伸び計又は将来開発されるであろう任意の伸び計と−ｇｌ／Ｃ使用できるように設計しである。第１図は従来既知の伸び計の代表的なものを示す。

４第１図に示した伸び計は本国特許第３，７８９，５０８号明細書に開示されたものと同じである。この伸び計は上部アーム１ｏと下部アーム１２とを含む。各アームの外端はナイフェツジ状のプレート？１４．１６をそれぞれ担持している。

試片１８は普通の荷重（負荷）フレーム内で試験され、ナイフェツジ状プレード１４゜１６は弾性バント″’２０．２２により試片１８に係合保持せしめられている。

撓み素子２４の一端をブロック２６及び適当な押えねじにより上部アーム１０に取付け、同様に撓み素子２４の他端をブロック２８及び適当な押えねじにより下部アーム１２に取付ける。

撓み、素子２４には４つのストレインゲージ即ちひずみ計３０を装着する。第１図にはストレインゲージの１つのみを示す。４つのストレインゲージ３０は典型的には第２図に示すブリッジ３２を形成するように互いに接続する。電圧源３４により、ブリッジ３２の対向する２つの接続部に電位を与える。

試片の試験にこの伸び計を使用した場合、試片に荷重が作用してナイフェツジ状プレート”１４．１６が互いに離れる方向へ動くと、撓み素子２４に装着したストレインゲージ３ｏの抵抗が変化する。試片１８のひずみに比例したひずみ情報信号はターミナル３６．３８において生じる。ターミナル３６．３８は電圧源３４を接続した接続部とは別の対向する接続部においてブリッジ３２に接続されている。

本発明の伸び計読出し回路は前置増幅器４ｏと、高利得増幅器４２と、低利得増幅器４４と、高利得読出し回路・ディスプレイ４６と、低利得読出し回路・ディスプレイ４８とから成る。前５　特表昭５９−５０１８０１（８）置増幅器４０はターミナル３６．３８上に現われたひずみ情報信号を受取る。この増幅器４ｏにて増幅されたひずみ情報信号は高利得増幅器４２のインプット及び低利得増幅器４４のインプットへ入力として供給される。高利得増幅器４２からの出力は高利得読出し回路・ディスプレイ４６へ送られ、低利得増幅器４４からの出力は低利得読出し回路・ディスプレイ４８へ送られる。

前置増幅器４０は、伸び計における出力ターミナル３６．３８上に現われるひずみ情報信号のレベルが小さいから、これを増１１１ｔｌＨｔル？、：めに使用する。前置増幅器４ｏは５００のレンジのゲインを通常布する。このような増幅を与えるため任意の従来の増幅器を用いることができる。

試片１８のひずみに対する正確なデータは弾性系数の計算のために必要である。

所望の分解能を得るため、増幅されたひずみ情報信号が高利得増幅器４２へ送られる。高利得増幅器４２は典型的には１０のゲインを有する。このゲイン（利得）を得るために他の任意の従来の増幅手段を用いることもできる。弾性系数の計算は、試片が降伏点に到達する前に行なう。降伏点は一般に０〜０．６％のひずみ範囲内で生じる。材料によっては５チ程度のひずみにおいて降伏点が生じる場合もある。高利得増幅器４２は０〜５％のひずみ範囲での正確な弾性係数の計算を行なうに必要な分解能を有する増幅されたひずみ情報信号を提供する。

高利得増幅器４２により生起された増幅ひずみ情報信号は高利得読出し回路・ディスプレイ４６へ送られる。この高利得読出し回路・ディスプレイ４６シよ増幅ひずみ情報信号をコンディショニング即ち調整し、使用可能な形としてひずみをディスプレイ即ち表示する。他の任意の既知の読出しディスプレイ回路を使用してもよい。好適な１実施例においては、高利得読出し回路・ディスプレイ４６はひずみ情報をデジタル表示する。他の好適な実施例においては、高利得読出し回路・ディスプレイは普通の型式のＸＹレコーダから成り、試片への荷重をＸ軸座標に表示し、各荷重に対応するひずみをＹ軸座標に表示する。

極限伸びの測定を行なう地点、つまり試片の破壊点は典型的には２０〜６０％のひずみ範囲内で生じる。このようなひずみしはルでは、ひずみ情報信号は高利得増幅器４２の出力を飽和させてしまう。即ち、このようなひずみレベルに達する前に増幅器４２の出力が最大限界に到達し、それ以上のひずみに対する正確なひずみ情報信号を提供できなくなる。それ故、弾性係数を計算するのに必要な正確性、即ち増幅器４０での信号の増幅はディスプレイ（表示）可能な材料のひずみ範囲を制限してしまう。ところで、極限伸びの測定では弾性係数の計算はどのびすみ情報の正確性を必要としない。このような理由で、増幅器４０にて増幅されたひずみ情報信号は低利得増幅器４４へ送られる。

低利得増幅器４４は、分解能は低いが６０％までのひずみでの極限のびを測定するに必要な範囲の分解能を有する増幅ひずみ情報信号を提供する。低利得増幅器４４は典型的には１１のゲインを有する。この増幅は任意の既知の増幅手段を用いて行なうこともできる。低利得増幅器からのひずみ情報信号は低利得読出し回路・ディスプレイ４８へ送られる。この低利得読出し回路・ディスプレイは任意の既知の型式のものでよい。好適な実施例では、低利得読出し回路・ディスプレイ４８はデジタルディスプレイ又はＸＹレコーダの形をしている、要約すれば、本発明の伸び計読出し回路は普通の伸び計から得たひずみ情報信号をまず前置増幅し、この増幅したひずみ情報信号を高利得増幅器と低利得増幅器とへ同時に送り、高利得増幅器はＯ〜５ｔ！６の範囲内での正確なひずみ測定を与え、これらの測定値は弾性係数の計算及び試片の降伏点の決定に供せられ、一方、低利得増幅器は極限伸びを測定するに必要なレンジを有するひずみ情報信号を提供する。

高利得及び低利得増幅器からのひずみ情報信号はそれぞれ対応する読出し回路・ディスプレイへ送られる。本発明は試片の降伏点及び極限伸びについての迅速で正確な表示を与える。

以上、好適な実施例について本発明を説明したが、当業者にとっては本発明の要旨を逸脱することなく種々の変型、修正が可能であることはいうまでもない。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】１、降伏点及び極限伸びの測定値を連続的に監視し提供すべく試片にて生じたひずみ情報信号をコンディショニングする方法において、試片が小さなひずみを受けたときにひずみ情報信号の狭い部分に対する大きな分解能を得るためにひずみ情報信号を高利得増幅手段へ供給する工程と、試片が大きなひずみを受けたときにひずみ情報信号の広い部分に対する小さな分解能を上記大きな分解能とは別個に得るためひすみ情報信号を低利得増幅手段へ同時に供給する工程と、から成ることを特徴とする前記方法。２、請求の範囲第１項記載の方法において、前記ひずみ情報信号が、前記の高利得増幅手段及び低利得増幅手段へそれぞれ供給される前に、前置増幅手段へ送られることを特徴とする方法。３、請求の範囲第１項記載の方法において、前記高利得増幅手段が試片の０％ないし５％のひずみに対する測定値を提供するため実質上１０のゲインを有している方法。４、請求の範囲第１項記載の方法において、前記低利得増幅手段が、試片の０チないし６０％のひずみに対する測定値を提供するため実質上１のゲインを有している方法。５、引張り荷重を受けている試片に取付けた伸び計からのびすみ情報信号をコンディショニングする装置において、試片が小さなひずみを受けたときにひずみ情報［言号の狭い範囲の大きな分解能を得るようにひずみ情報信号を増幅するための高利得増幅手段と、試片が大きなひずみを受けたときに有用な信号を提供すべくひずみ情報信号の広い部分の小さな分解能を前記大きな分解能の信号と同時に得るようにひずみ情報信号を増幅するための低利得増幅手段と、を設けて成るコンディショニング装置。６、請求の範囲第５“項記載の装置において、前記高利得増幅手段及び低利得増幅手段の両分高時に供給するひずみ情報信号を提供するための前置増幅手段を備えて成る前記装置。７、請求の範囲第５項記載の装置において、前記高利得増幅手段が、試片が０％ないし１％のひずみを受（すたときの測定値を得るため１０のゲインを有している前記装置。８、請求の範囲第５項記載の装置において、前記低利得増幅手段が、試片が０％ないし６０％のひずみを受けたときの測定値を得るため１のゲインを有している前記装置。９、弾性係数の計算に必要な信号の正確さ及び極限伸びの測定に必要な信号のレンジの両方を得るためひずみ情報信号をコンディショニングするシステムにおいて、係数の計算及び降伏点の測定に必要な正確さが得られるように試片が小さなひずみを受けたときに大きな分解能を有する増幅されたひずみ情報は号を提供するためひずみ情報信号を受取るように接続された高利得増幅手段と、極限伸びの測定に必要なレンジを有するひずみ情報信号を得るように試片が大きなひずみを受けているときに小さな分解能を有する増幅されたひずみ情報信号を提供すべくひずみ情報信１０号を受けるように接続された低利得増幅手段と、を設けて成る前記システム。１０、請求の範囲第９項記載のシステムにおいて、前記高利得増幅手段が５０００のゲインを有しているシステム。１１、請求の範囲第９項に記載のシステムにおいて、前記低利得増幅手段が５００のゲインを有しているシステム。