JPS6230901A - 電磁形歪ゲ−ジ - Google Patents

電磁形歪ゲ−ジ

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JPS6230901A
JPS6230901A JP16986685A JP16986685A JPS6230901A JP S6230901 A JPS6230901 A JP S6230901A JP 16986685 A JP16986685 A JP 16986685A JP 16986685 A JP16986685 A JP 16986685A JP S6230901 A JPS6230901 A JP S6230901A
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JP
Japan
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magnetic
gap
ring
strain gauge
magnetic ring
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Application number
JP16986685A
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English (en)
Inventor
Noboru Morita
登 森田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • 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】 3、発明の訂細イr i’Jl明 (発明の技術分野) 本発明はII8造物の応力・歪み等を測定する雷磁形歪
ゲージに関りる。
(ブを明の技術的青用どイの問題貞〕 (K来から歪ゲージどじ−(、金属を用いIご金目抵抗
ゲージ、1り導体を用いIこ−?l! l (4↑ゲー
ジが存(IJる。これらの1ゲージの原即IL(,1(
1”れ1)ゲージの引張りまた(よF1縮に伴う金属抵
抗よ/: 1.1丁博体の抵抗変化を利用1)でいる。
’l イt−わI)、この低+1’L疫化を電子回路で
構成される変換器に、1、−)で電気信号t3−疫換し
、イれにJ、つで引張りノ1の人ささヤ)11−締力の
人ささを五1測し−Cいる3゜しか【ノながら、歪みに
伴うI(抗窃([−を(り川Jるこねらの1j法r +
、t、構造物に11じる歪みIJ対対重抵抗率の変化が
小さい。F口ご金属抵抗/7’−ジを用いる場合1こは
、測定1. kい応力(歪)の状態ぐ11抵抗顧は10
〜10’のΔ−ダーC゛ある。このため、変換器の側で
は、仁弓肋幅の増幅度が通常のt1測器に必要(2増幅
tfiよ11人きくなり、シl、二がって増幅度のン易
瓜ゆ化に起因りる温良ドリフ(・tj)、人カイハ弓レ
ベルが低いことに起因iIる騒昌の増大、分解応力の低
1・等を用い(いる。¥導体ゲージの場合fJ: +、
L、千み(、二対1jる低(I″し変化の化(ゲージ室
)が金属ゲージに11′1へ(人さく(約hOtts>
、t、たがつ(前述しI、:金属ゲージ(ハ欠+:、1
はある稈葭まで改j’j cキliる3、シかし、半i
g体ゲージでは抵抗の温Ill Iへ(rlノI /+
′X人きく、J、たでの依(を性にバラツ1が人さいI
l砧、等温の+j、iに4つのゲージを1び1−)てブ
リッジを絹んだ状態C゛も渇1uドリフ1〜を11じC
しまう。ぞの結束、補償回路の設h1が茗lノく困ガ(
゛実用1)1. f二欠flろ。
一1j、無端リング状の14目クリングの−・9所に空
隙を設(」、これに被試験材を貼りト目J (;i)み
を測定づる電(41形n゛ゲージも従来から知られ−(
いる、。
しかし従来の電磁形歪ゲージは、空隙部の両側の…封体
が被試験斗4ど接するlJめ、被試験+Aが14長竹体
の場合に(まゲージの脅1東が被試験I4に洩tl(シ
よう。(二の7.−め、被試験(イの1″′みに4J、
って空隙長に変化が11じ(0、イれがゲージのイング
クタンス変化IJ−1,Lとんど奇4ノじイjくイfす
、したがってU蚤竹林の被試験(4にILL適用C″き
イ1い欠点りくある。イして、一般にはゲージ使用の場
合は磁性(41(例えば鉄)の歪試験おJ:び応力試験
であることが大部分であるため、電磁形歪ゲージの適用
範囲が撞く一部に限られている。
〔発明の目的〕
本発明は前記の従来技術の欠点をΦ服する!こめにイ「
されたしの(・、ゲージ率(歪に対重る抵抗変化の比)
を大きくし、かつ渇亀ドリノ1へを小さく4るとIl、
に、磁性体の被試験(イにも適用ぐきるJ、うにした電
磁形歪ゲージを提供りることを目的とり−る。
〔発明の概要〕
上Mljの目的を達成Jるため本R11111J、透磁
率の方向性が強い磁性体でなる無端リングの−・ケ所に
空隙を形成し−(、その両側部分の外面を所定長さだ(
〕滑而面11−げした磁性リンηと、蜂目I[リングの
滑面部分の両端に連続する磁束の帰路部分の所望の位置
に巻回した励磁二1イルと、磁性リングの?i″!而部
分面外面と被試験材の表面を固着する固着部材とを備え
る電磁形歪ゲージを提供Jるムので゛ある。
(発明の実施例) 以下、添イ・1図面を参照しで木ブを明のいくつかの実
施例を説明4る。
第1図【、1本弁明の−・実施例に係る電磁形歪ゲージ
、を、被試験材(J貼イ・1けた状態を示1−斜視図で
あり、第2図はイの縦断面図である。ゲージをイrす脅
l竹リング1は、接地面が平面に11上げられI、二所
定長さの平面部2と、平面部2の両端を1リツジづる可
1尭174造に形成された波形あるいはジグ%f l)
状の11東の帰路部3どから構成される。平面部2の中
央部分には所定長さqの空隙4が設けられ、帰路部;3
には励磁」イル5が巻回されている。また、′TI而部
面の接地面は接着剤6によ−)てフィルムベース7に接
着され、フィルムベース7は接着剤8にJ、つて゛被試
験材90表面に接着されている。
さらに、フィル18ベース7の中央部分の空III 4
の位置には、四部10が形成されている。
次に、上記実施(Mの作用を説明づる。被試験+49に
機械的な歪みが生じると、その歪みは接着剤8、フィル
ムベース7および接着剤6を伝達して磁着リング1の1
L面部2に加えられる。イの結果、空隙4の間隙(Jが
歪みに比例して変化Jる。
いま、歪みの作用点a、bの距離を1.4Sみによる1
法変化をΔ1どすると、歪みεは、ε−△矛/j とへる。
一方、インダクタンス1−は空1!i 4の断面積をS
1空気の透441率をμ、励磁子1イル5の巻き数をN
とJると、 トーμSN2/!1 となる。そして、空隙4の間隔に微小変化Δ(1が生じ
lこときは、インダクタンス1−′tよ、L’ =μS
N2/ (0+Δ0) =IISN210 (1−140/Q)=IISN2/
(1−八〇10 ) 10となる。したがって、インダ
クタンスの変化Δl−は、 △l =1−’ −1−−1−xΔCJ / rJどな
り、インダクタンスの変化はΔq/qに比例することが
わかる。
いよ、接盾剤6,8およびフィルムベース7の横方向剛
性が無限に大きいとすると、歪作用点a。
1間におlる寸法の変化△オはそのまま空隙4間の距離
の■化Δqとイfる。このどき、インダクタンスの変化
Δ1は、 Δl−= −L・ΔJ/F である。したがつ′τ符月を無?J2−Jると、Δ1.
/1−Δf! / 0 となる。本実/Il!i1Hのゲージ率GEは1/Δ1
−一Δi!/1の1にであって、 と<Zる。4なわち、歪の作用点a、b間の距fill
を空隙4の距l1llloで除したものがゲージ率G 
Fとなる。
第1図および第2図に示づ゛実施例では、磁束の帰路部
3は磁性体1の熱延びにより空隙4の距離が変化しない
J、う、可撓414造どイTつでいる。したがって、帰
路部3では児11)け上は歪みが発生せず、空隙長が影
響されることはない。
次に、複数のゲージの間の見掛1ノ1−の歪みのバラツ
キの低減について〃1明する。磁性体1の熱膨張が空隙
長に与える影響を、歪作用点a、[〕間の長さlの部分
で考える。熱膨張による空隙長の変化へq′は、 Δ0′−α・θ・f (但し、αは磁性体101℃当りの線膨張率、θはゲー
ジを使用する調度(deg)の最大伯と最小値の差) である。インダクタンスの変化ΔL / l−は、Δ1
−/L−Δ0′/q どなる。
この△0′10の値が複数のゲージ毎にバラツキがある
と、ブリッジを構成したときに温石ドリフトが現れる。
したがって、このバラツ:1−を低減Jることが望まれ
るが、上記の式で最もバラツギに影響するのはqの寸法
i度である。そこで、ゲージインダクタンスのバラツキ
によってブリッジ回路構成時に生じる温度ドリフトを、
必要どする測定精亀から許容される範囲に収められるよ
うに、−〇  − この空隙長の(L−+−げq法精度を決定する。アモル
ファスロ目1体の如く透磁率の方向性の大きい磁性体を
用いれば、液体から固体の磁性体が形成されるので、空
隙長のXl払精tαを容易に高めることができる。この
ように本実施例では、アモルフフ7スlaf’1体等を
用いることで空隙長のXj法t#痘を高め、これによっ
て個々のゲージの間の児1トは歪みのバラツ4−を小さ
くし、温度ドリフ1〜の充分に小さいゲージをI?るJ
、うに1)ている。
また、第1図おJ:び第2図に示づ実1′1MVAで1
31、磁束の帰路部3は波形あるいはジグザク状に湾曲
成形され、前述のように歪み方向の剛性を下げる可撓構
造と/7っている。したがって、帰路部3の剛性は接着
剤6,8おJ:びフィルムベース7の合成剛性と比べて
充分に小さく、その結果、被試験材9の表面の歪みがそ
のまま空隙両側の平面部2に伝達されるようになってい
る。
また本実施例では、フィルムベース7の厚さを空隙40
下で・薄くしである。したがって、磁性体10平面部2
に接着された部分のフィルムベース7の横り向剛封1.
1、空隙40部分のノイルムベース7の横方向側Hに比
べて充ブ)に人きい。イの結末、被試験手49の歪みの
平面部2への伝達が、大幅に改善される構成ど/; =
)−(いる。
以十の通り第1図J3よび第2図に承J実施IAによれ
ば、従来の金属ゲージに1tべて人さイ丁ゲージ率を得
ることがでさ、かつ従来の半導体ゲージと巽<iり任意
のゲージ率を実現できる。A、/こ、空隙長の什1−げ
入1払粘度を制御することに31、す、被試験Hの温度
tこJ、る出力変化(温石ドリフト)を充分小さくでさ
る。さらに本ゲージは、透口l=軒のIJ向性の強い月
利を用いることによ−)で、脅l性体の被試験材に対し
ても適用することI〕できる。
本発明はト配実施例に限定されるものではなく、神々の
女形が11能である。
本実施例では磁性体の空隙の両側の接地面を平面にイ1
トげるようにしτいるが、これに限られるものではなく
、−次曲面あるいは二次曲面の如く泪かな面(滑面)に
411−けられていれば、いか(jるものでもよい。ま
た、空隙μm磁竹ングにり・1して斜め(4二形成−\
れ(いてもJ、く、折れ線あるい(ま曲線状に形成され
でもよい。
まl、二、第33図に示1ように、空隙1をtatq体
1の’At Jj l/]向に対して45°の角1tt
 (” nu LJ k’i  ’)をペア7 ’(゛
使用じ、かつ両trの空隙の方向がl/i交jるJ、う
(JしてもJ、い。このJ、うに伏れば、被試験+49
の捩れを測定づることh(できる。
〔発明の効ψ〕
以−1の通り本発明で(よい透口ト軒の11向竹の大き
い磁性14利を用い−c Tll t’4リングを構成
し、かつ空隙のイ11け11払粕1aを高めlこので、
ゲージ率を人きクシ渇1ηドリフ1〜を小さりl゛きる
と共に、Mi磁性体被試験材に対しても適用できる電磁
形歪ゲージをIFlることができる。これにJ、って、
変換器側の種々の制約を緩和し、高粘1αの応力および
歪測定が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示J斜祝図、第2図はでの
縦断面図、第3図は本発明の他の実施例=  11 − の平面図ぐある。 1・・・磁性リング、2・・・平面部、3・・・帰路部
、4・・・空隙、!:)・・・励磁コイル、6,8・・
・接着剤、7・・・フィルムベース、9・・・被試験4
A、10・・・凹部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、透磁率の方向性が強い磁性体でなる無端リングの一
    ヶ所を切断して所定間隔の空隙を形成し、この空隙の両
    側部分の接地面をリングの長手方向に滑かな面に仕上げ
    た磁性リングと、この磁性リングの接地面部分の両端を
    ブリッジする磁束の帰路部分に巻回された励磁コイルと
    、前記磁性リングの接地面を被試験材の表面に固着する
    固着部材とを備える電磁形歪ゲージ。 2、前記磁性リングの前記所定長さの接地面部分の両端
    をブリッジする前記磁束の帰路部分を可撓構造にした特
    許請求の範囲第1項記載の電磁形歪ゲージ。 3、前記磁性リングの接地面部分の両端をブリッジする
    前記磁束の帰路部分を可撓性の磁性材料で形成した特許
    請求の範囲第1項記載の電磁形歪ゲージ。 4、前記磁性リングの接地面部分の両端をブリッジする
    前記磁束の帰路部分の長手方向剛性が、前記固着部材の
    剛性より充分小さくなるようにした特許請求の範囲第1
    項乃至第3項いずれかに記載の電磁形歪ゲージ。 5、前記固着部材は、一方の面が磁性リングの接地面部
    分を接着し、他方の面が前記被試験材料の表面に接着さ
    れた平板状のベース部材である特許請求の範囲第1項乃
    至第4項のいずれかに記載の電磁形歪ゲージ。 6、前記ベース部材は、前記磁性リングの空隙部分対応
    する部分の断面積がその両側の部分の断面積より小さく
    なるように形成されている特許請求の範囲第5項記載の
    電磁形歪ゲージ。
JP16986685A 1985-08-02 1985-08-02 電磁形歪ゲ−ジ Pending JPS6230901A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109337A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Minebea Co Ltd 曲げセンサ
JP2020511657A (ja) * 2017-03-20 2020-04-16 ヒルテンベルガー エンジニアド サーフェスィズ ゲーエムベーハー 磁場センサ

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