JPS6130732A - ひずみゲ−ジ式変換器による温度測定方法 - Google Patents

ひずみゲ−ジ式変換器による温度測定方法

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JPS6130732A
JPS6130732A JP15198684A JP15198684A JPS6130732A JP S6130732 A JPS6130732 A JP S6130732A JP 15198684 A JP15198684 A JP 15198684A JP 15198684 A JP15198684 A JP 15198684A JP S6130732 A JPS6130732 A JP S6130732A
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JP
Japan
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bridge
strain
strain gauge
temperature
resistance
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JP15198684A
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English (en)
Inventor
Satoru Ono
悟 小野
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Tokyo Sokki Kenkyujo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sokki Kenkyujo Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • G01K7/20Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、ひずみゲージ式変換器を用いてひずみゲージ
を配置した場所の温度を測定する方法に関する。
(従来技術) 第1図は通常のひずみゲージ式変換器の代表的なブリッ
ジXの一例を示す。
同図において、Al + A2 + Dl + D2は
例えば第2図に示すような片持梁の先端に作用する荷重
あるいはたわみ量全測定するためのひずみゲージで、A
、、 A2は引張ひずみを、DID2は圧縮ひずみを受
けるものとする。
かくて片持梁の先端に撓みを与えると、第1図示のブリ
ッジXのひずみゲージA、 、 A2は通常引張ひずみ
によシ抵抗値が増加し、”l l D2は圧縮ひずみに
より抵抗値が減少し、uj力端子0. 、02から撓み
に比例した出力が取り出される。
しかしこのひずみゲージ式変換器は、温度の変化に対し
てひずみゲージAl + A2 + DI + D2の
抵抗変化がほとんど同量であり、かつ極めて小さいので
、温度変化によるブリッジからの出力はほとんど生じな
い。
したがって撓みと温度変化が同時に混在している場合で
も、ブリッジの出力端子OI + 02から撓みに比例
した電圧のみが出力する。
従来、かかるひずみゲージ式変換器を用いてひずみゲー
ジを配置した場所のたわみを測定すると共にその場所の
温度を測定するときは、温度計を別個に設置するのを一
般とする。
しかし、ひずみゲージの他に温度計を別個に設置するた
めその分だけ余分のスペース、設置作業及びひずみ測定
器に接続するリード線を要し、高価格になる不都合が存
した。
(発明の解決しようとする問題点) 本発明は、従来のかかる不都合のないひずみゲージ式変
換器による温度測定方法を提供することをその目的とし
たものである。
(問題点−全解決するための手段) 温度変化に対して抵抗値が変化するひずみゲージを含も
ホイートストンブリッジから成るひずみゲージ式変換器
の入力端子又は出力端子間の抵抗値の変化からひずみゲ
ージを配置した場所の温度を測定することを特徴とする
(実施例) ひずみゲージ式変換器として、第1図示のホイートスト
ンブリッジxを用い、ひずみゲージAI + A2 +
 DI + Dtには抵抗値R,ゲージ率K及び濡vに
よる抵抗変化率KTが同じものを用いた。
このひずみゲージ式変換器による撓みの測定は、従来と
同様に図示しないひずみ測定器(ブリッジ電源、ブリッ
ジ出力電圧を増幅する増幅器等)に接続して行なわれる
ひずみゲージAI A2 r Di Dtにひずみ及び
温度変化が混在したとき、A1A2とり、 Dtはひず
みε、−εに。
よってそれぞれΔRA= RKε、ΔRD、、、−RK
εの抵抗変化をすると共に温度変化ΔTによってもΔR
T=RKTΔTの抵抗変化をする。そしてホーC−スト
ンブリッジの出力端子0102には、 雪e inKε の出力電圧Δθが生じる。
この方式から明らかなように、ひずみゲージとして温度
変化によシ抵抗値が変化するものを用いても、出力端子
o、o2からひずみに応じた電圧Δeのみが生じるから
、この電圧を測定することによりひずみゲージを配置し
た場所のたわみが測定される。
次に温度を測定するときは、第3図に示すように、第1
図示のひずみゲージ式変換器であるホイートストンブリ
ッジXの入力端チェ、■、と出力端子0□02をひずみ
測定器から切り離し、その入力端チェ1工、(又は出力
端子O102) kひずみゲージ4 A2 + DI 
Dtとは別の場所に配置された固定抵抗ai3辺にそれ
ぞれ介入したホイートストンブリッジYの1辺に介入し
、その入力端チェ1.工。
及び出力端子”110’2 kひずみ測定器に接続する
ひずみ及び温度の変化が混在するときのひずみケージ式
変換器であるホイートストンブリッジXの入力端子工、
■2間の合成抵抗Rxは−R+ΔRT   (’−’Δ
RA=−ΔRn)咳ブリッジYの出力電圧Δeは (Raは抵抗dの抵抗値、但しRdキR)である。
以上のようにひずみゲージAI + A2とり、 、 
Dtがそれぞれ受けるひずみの絶対値が等しく極性が逆
であるときは、ひずみゲージ式変換器であるホイートス
トンブリッジXの入力端子工、工、間の抵抗値の変化は
温度のみに関係し、またその変化値は温度によって一義
的に足まる数値であるから、ブリッジYの出力電圧Δe
f測定することによってひずみゲージAl 141 D
l + Dtの配置した場所の温度を測定することがで
きる。
ひずみゲージ式変換器のホイートストンブリッジXを構
成するひずみゲージAI、A2とDI + Dtの受け
るひずみ量の絶対値が異なるときは、ブリッジXの入力
端チェ1.工7間の抵抗値はひずみの影響も受ける。
このような例としては、円柱供試体の軸方向及び周方向
にそれぞれCずみゲージAI + A2及びDI + 
D2を接着し、軸方向の圧縮又は引張の荷重全検出する
荷重変換器などがある。
この例でQま、 ひずみゲージA、 、 A、の抵抗変化ΔRAi’fΔ
RA= RKεA  (εA ;軸方向ひずみ)ひずみ
ゲージD、 、 D2の抵抗変化ΔRniΔRD = 
RKεD−一νRKε入 (εn’Ffl方向ひずみ、シ:ポアソン比)温度変化
が混在する場合のひずみによるブリッジXの出力′電圧
Δeは ブリッジXの入力端チェ1工2間の抵抗値Rxは;P+
ΔR7+ −RK (1−ν)ε^ブリッジYの圧力圧
Δeは Δe=干(xTΔT+÷K(j−ν)伺・・・・・・・
・・・・・・・・+21(2)式の括弧内の第2項は温
度測定には不要成分であるが、この量は(11式に示す
ひずみ出力と比例関係にあるため、(2)式の値を計算
で補正することにより除去できる。
この側辺外の場合でも、gAと6DVi一定の関係にあ
るため温度の測定値は計算によって補正することができ
る。
なお、本発明はひずみゲージ式変換器のひずみゲージの
配置やホイートストンブリッジの構成を変えても実施す
ることができる。
ひずみゲージ金柑いてたわみ等を測定する場合、通常は
前述のようにブリッジ電源及びブリッジ出力の増幅器等
で構成されるひずみ測定器を用いるが、一般にひずみの
測定には1ゲージ法。
2ゲージ法あるいは4ゲージ法等があり、その選択のた
めにひずみ測定器側にブリッジ補完抵抗及びその選択ス
イッチが付属品として備えられているのが通例である。
したがって第6図示の回路における固定抵抗dとしては
このブリッジ補完抵抗を用いる。
第4図は測定点を順次切換えて多点のひずみを測定する
場合に使用する多点ひずみ測定器を用いたひずみ及び温
度測定回路を示す。
同図において、(11)(12戸・・・・・ば、ブリッ
ジ補完及び切換回路、(2)はブリッジ電源及びブリッ
ジ出力の増幅器等を含むひずみ測定器である。
該ブリッジ補完及び切換回路(’り(’2)・・・・・
に測定点切換スイッチ(6□)(32)・・・・・・、
ブリッジ補完抵抗選択スイッチ+41 +51 +61
 (71及びブリッジ補完抵抗(8)(9)0αから成
り、該測定点切換スイッチ(5+)(3z)・・・・・
・より電強線(11,)(112)及び出力線(12□
)(122)を介してひずみ測定器(2)のブリッジ電
源及び増幅器に接続する。
前記ブリッジ補完及び切換回路(il)(+、)・・・
・・・のうち、(11)(1□)の接続端子(t、)〜
(t4)をひずみゲージ式変換器のホイートストンブリ
ッジX、 、 X11にリード線U〜を介して接続し、
また、該回路(1,)(1りの接続端子(t、)と(t
、)をそれぞれ該回路(1t)(in++)の接続端子
(tl)と(t2)に接続すると共に該回路(’2)(
11)+1)の接続端子(t2)と(ts)′jf:短
絡する。
尚、測定点切換スイッチ(3)の開閉は手動により操作
する他、例えばひずみ測定器(2)からの制御によシ開
閉されるようにしてもよい。
ブリッジX、 、 Xnに接続された前記ブリッジ補完
及び切換回路(11)(111)及びブリッジXK接続
されない該回路(12)(’n++)の選択スイッチf
41 +51 +6+ (71をぞねぞれ図示きれたよ
うに閉成あるいは開成し、先ず測定点切換スイッチ(5
□)を閉成してブリッジx1の測定点のたわみを測定す
る。
次いで、測定点りJ換スイッチ(62)の閉成に切換え
る。
力、くて第6図に示したように、出力端子01 + 0
2かひずみ測定器(2)から切り離されたホイートスト
ンブリッジX1の入力端子工、工、がブリッジ補完抵抗
+81 (91QOIで構成されたホイートストンブリ
ッジの一辺に介入きれ、ひずみ測定器(2)によ!1定
点における温度が測定される。
以後、測定点切換スイッチ(62)以降のスイッチを順
次選択切換えることにより前記と同様に各測定点におけ
るたわみ、温度をfJj11定することができる。
尚、以上の実電例のように、ホイートストンブリッジX
の入力端子をブリッジYの一辺に介入はせた場合、リー
ド線(131の抵抗値が温度変化などによって変化する
と、その分だけブリッジXの温度変化による抵抗値の変
化に重畳されるから、そのときは、ひずみゲージにおけ
る1ゲージ5線法と呼ばれる接続法を用いることにより
その影響を除去することができる。
すなわち第5図に示すようにホイーストンブリッジX、
から5本のリード線16〜17全引き出しそれぞれブリ
ッジ補完及び切換回路11.・・・・・・の端子t1〜
t4に従続する。リード線13〜17はホイートストン
ブリッジすなわち変換器と測定器を結ぶ線であるので例
えば10ffLといった長で金持ち、かつその長さは同
一である。またリード線13〜17は一般に多心ケーブ
ルとして1本の外被被覆の中にまとめて収められており
、各線の温度変化による抵抗変化も同一である。一方す
−ド巌18は隣接するブリッジ補完および切換回路1、
と12のtlと1. 、13とt、全接続するものであ
るが、その長さは通、常、非常に短く、その温度変化に
よる抵抗変化は問題とならない。従って第5図のスイッ
チ32ヲ閉成しその他のスイッチ3を開成し、かつスイ
ッチ4を開成しスイッチ5゜6.7を閉成して12によ
りホイートストンブリッジを構成してブリッジX、の入
力量抵抗を測定する場合、リード線の温度変化Vこよる
抵抗変化は打ち消され出力されない。
(発明の効果) 本発明は、ひずみゲージ式変換器のホイートストンブリ
ッジとして温度変化に対して抵抗値が変化するひずみゲ
ージを含むものを使用し、このひずみゲージ式変換器を
温度の測定に使用するときは該変換器をひずみ測定器か
ら切り離し、その入力端子又は出力端子間の抵抗値の変
化からひずみゲージを配置した場所の温度を測定するも
のであるから、従来のように温度計を別に設置する場合
に比べて設置スペース、設置作業及びリード線を省略で
き、低価格になる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常のひずみゲージ式変換器の代表的なブリッ
ジの回路図、第2図はひずみゲージを設置した片持梁の
側面図、第6図は本発明の測定法により温度全測定する
ときの回路の一例を示す図、第4図は本発明の測定方法
によりたわみ及び温度を測定するときの回路の一例を示
す図、第5図は該回路の他の例を示す図である。 A、 A2D、 D2・・・・・・ひずみゲージX、Y
・・・・・・ホイートストンブリッジd・・・・・・固
定抵抗 S・・・・・・ブリッジ電源 (1、)〜(1ユ+1)・・・・・・ブリッジ補完及び
切換回路(2)・・・・・・ひずみ測定器 (51)(32)・・・・・・測定点切換スイッチ(4
〕〜(7)・・・・・・選択スイッチ(8)〜uLll
・・・・・・ブリッジ補完抵抗(111)(11t)・
・・・・・電 源 線(12I)(122)・・・・・
・出  力  線03)・・・・・・リード線 外2名 手続補正書

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、温度変化に対して抵抗値が変化するひずみゲージを
    含むホイートストンブリツジから成るひずみゲージ式変
    換器の入力端子又は出力端子間の抵抗値の変化からひず
    みゲージを配置した場所の温度を測定することを特徴と
    するひずみゲージ式変換器による温度測定方法。 2、ひずみゲージ式変換器の入力端子又は出力端子間の
    抵抗がひずみゲージに加わるひずみの変化に拘らず一定
    である特許請求の範囲第1項記載のひずみゲージ式変換
    器による温度測定方法。
JP15198684A 1984-07-24 1984-07-24 ひずみゲ−ジ式変換器による温度測定方法 Pending JPS6130732A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110546471A (zh) * 2017-05-30 2019-12-06 美蓓亚三美株式会社 使用应变片的温度测定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110546471A (zh) * 2017-05-30 2019-12-06 美蓓亚三美株式会社 使用应变片的温度测定装置
US10684176B2 (en) 2017-05-30 2020-06-16 Minebea Mitsumi Inc. Temperature measurement device using strain gauge
CN110546471B (zh) * 2017-05-30 2020-09-22 美蓓亚三美株式会社 使用应变片的温度测定装置

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