JPS6236526B2 - - Google Patents

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JPS6236526B2
JPS6236526B2 JP5669380A JP5669380A JPS6236526B2 JP S6236526 B2 JPS6236526 B2 JP S6236526B2 JP 5669380 A JP5669380 A JP 5669380A JP 5669380 A JP5669380 A JP 5669380A JP S6236526 B2 JPS6236526 B2 JP S6236526B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
load
measured
temperature
measuring method
Prior art date
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Expired
Application number
JP5669380A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56153231A (en
Inventor
Akihisa Masuki
Mamoru Irizuki
Yoji Nakayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Nihon Denshi KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Denshi KK filed Critical Nihon Denshi KK
Priority to JP5669380A priority Critical patent/JPS56153231A/en
Publication of JPS56153231A publication Critical patent/JPS56153231A/en
Publication of JPS6236526B2 publication Critical patent/JPS6236526B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/248Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet using infrared

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被測定体に加わる応力の分布を容易に
測定することのできる方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for easily measuring the distribution of stress applied to an object to be measured.

各種の機械や構造物の各部分に生ずる応力の大
きさを測定することは、機械や構造物を設計する
際の各部分の形状、使用材料の寸法、材質等を選
択して安全でしかも経済的な設計を可能にするた
めに極めて重要である。従つて、応力分布を測定
するために種々の方法が発達してきている。従来
の主な方法としては、例えば被測定体に抵抗線等
を接着し、該抵抗線の抵抗値の変化から被測定体
に生ずる歪を検出して応力を測定しようとするも
のや、光学的測定が容易な透明な樹脂によつて、
実物に近い模型を作り、この模型に実際に荷重を
印加し、応力分布を測定する等の方法がある。
Measuring the magnitude of stress that occurs in each part of various machines and structures is a safe and economical method by selecting the shape of each part, the dimensions of the materials used, the materials, etc. when designing the machine or structure. This is extremely important to enable flexible design. Accordingly, various methods have been developed to measure stress distribution. The main conventional methods include, for example, methods in which stress is measured by gluing a resistance wire etc. to the object to be measured and detecting the strain occurring in the object from changes in the resistance value of the resistance wire, and optical methods. The transparent resin makes it easy to measure.
There are methods such as creating a model that is close to the real thing, actually applying a load to this model, and measuring the stress distribution.

しかしながら、前者の方法は抵抗線を被測定体
に接着する作業に専門的技能を必要とするばかり
でなく面倒でもある。従つて、被測定体の多数箇
所に抵抗線を接着して応力分布を測定しようとす
るには、相当の労力と設備を必要とする。
However, the former method not only requires specialized skills to bond the resistance wire to the object to be measured, but is also troublesome. Therefore, considerable effort and equipment are required to measure the stress distribution by bonding resistance wires to multiple locations on the object to be measured.

又、後者の方法は被測定体に近い模型を作らね
ばならず、簡単に応力の分布を測定することはで
きない。
Furthermore, the latter method requires the creation of a model close to the object to be measured, making it impossible to easily measure the stress distribution.

本発明はこのような従来の応力測定方法の欠点
を解決し、時間的に変化する荷重が印加される被
測定体の応力の分布を非接触で迅速且つ簡単に測
定することのできる新規な方法を提供するもの
で、以下図面を用いて本発明を詳述する。
The present invention solves the shortcomings of such conventional stress measurement methods and provides a novel method that can quickly and easily measure the stress distribution of a measured object to which a time-varying load is applied without contact. The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

被検試料から放射される赤外線を検出して被検
試料の温度を測定する装置には放射温度計や、サ
ーモグラフイー装置、赤外線ビジコン等がある
が、発明者はサーモグラフイー装置を用いて被検
試料に繰返し圧縮荷重及び引張り荷重を印荷した
時の時被検試料表面の温度を測定した。尚、該被
検試料としてはその放射率εが1に極めて近いよ
うな被検試料を選びサーモグラフイー装置の出力
信号が、被検試料の温度に正確に比例するように
した。
Devices that measure the temperature of a test sample by detecting infrared rays emitted from the test sample include radiation thermometers, thermography devices, and infrared vidicons. The temperature of the surface of the test sample was measured when a compressive load and a tensile load were repeatedly applied to the test sample. Incidentally, a test sample whose emissivity ε was extremely close to 1 was selected as the test sample so that the output signal of the thermography device was accurately proportional to the temperature of the test sample.

その結果、被検試料の応力の集中する部位では
表面温度が単に上昇するのではなく、荷重印加に
同期して荷重が印加されていない時の温度よりも
上昇する期間と、下降する期間とが交互に繰返さ
れることを見出した。
As a result, the surface temperature of the test specimen at the stress-concentrated area does not simply rise, but synchronizes with the application of a load and has a period in which it rises above the temperature when no load is applied, and a period in which it falls. I found that it was repeated alternately.

即ち、第1図aに示すような正弦波形の荷重を
試料に印加したところ、試料の特定部位の表面温
度は同図bに示す様に荷重印加に同期した正弦波
形で荷重が印加されてない時の温度よりも高温に
なる期間と低温になる期間とが交互に繰り返され
る結果となつた。
In other words, when a load with a sinusoidal waveform as shown in Figure 1a is applied to a sample, the surface temperature of a specific part of the sample is a sinusoidal waveform synchronized with the load application as shown in Figure 1b, and no load is applied. This resulted in alternating periods of higher and lower temperatures than the average temperature.

このような現象は、測温されたこの部位が被検
試料内部の他の部分や被検試料を取りまく周囲と
熱の授受をするのに要する時間よりも充分速い速
度で印加される荷重が切り換えられるため、断熱
過程と見なし得るような過程において、この部分
が圧縮されたり膨張せしめられたりする結果、温
度の上昇と降下を繰り返すためであると考えられ
る。
This phenomenon occurs when a load is applied at a speed that is sufficiently faster than the time required for this part whose temperature is measured to exchange heat with other parts inside the test sample or with the surroundings of the test sample. This is thought to be due to the repeated rise and fall of temperature as a result of this part being compressed and expanded in a process that can be considered an adiabatic process.

このことは、例えば第1図cに示す様に圧縮力
のみを矩形波形で印加すると、同図dのようにそ
れと同期した矩形波形の温度上昇のみが発生し、
同図eの様に引張り力のみを印加すると同図fの
様に温度低下のみが発生することからも確認され
た。
This means that, for example, if only compressive force is applied in a rectangular waveform as shown in Figure 1c, only a temperature rise in the rectangular waveform synchronized with it as shown in Figure 1d will occur;
It was also confirmed that when only a tensile force was applied as shown in figure e, only a temperature drop occurred as shown in figure f.

そして印加荷重のみを変えて実験を繰り返し検
討を重ねた結果、温度変化量と応力の変化量との
間には第2図aに示すような実験結果から比例関
係があることが判明した。更に又被測定体の温度
を種々変えて実験を繰り返した結果、第2図bに
示すような実験結果が得られ、温度変化量と被測
定体の温度との間にも比例関係があることが判明
した。即ち、応力の変化量は以下のような関係を
有する。
As a result of repeated experiments by changing only the applied load, it was found that there is a proportional relationship between the amount of temperature change and the amount of stress change, as shown in the experimental results shown in Figure 2a. Furthermore, as a result of repeating the experiment while varying the temperature of the object to be measured, the experimental results shown in Figure 2b were obtained, indicating that there is a proportional relationship between the amount of temperature change and the temperature of the object to be measured. There was found. That is, the amount of change in stress has the following relationship.

△P=A・△T/T ……(1) 但し△Tは測定点の温度変化量であり、T0
被検試料に荷重を印加しない場合の温度、△Pは
被測定体の応力変化量、Aは物質に関連した定数
である。従つて被測定体に時間的に変化する荷重
(望ましくは繰返し荷重)を印加し、その際の被
測定体の特定部位の温度変化量△Tを測定し、
又、被測定体に荷重が印加されていない場合の該
特定部位の表面温度T0を測定し、更に△TをT0
で除せば被測定体のこの部位に生じた応力の変化
量を測定することができる。更に、この特定部位
を除去に水平走査すればその走査線に沿つた応力
変化量の分布を知ることができ、更に該走査線の
位置を徐々に垂直方向に移動させれば走査領域に
おける2次元的な応力分布を測定することが可能
である。
△P=A・△T/T 0 ...(1) However, △T is the amount of temperature change at the measurement point, T 0 is the temperature when no load is applied to the test sample, and △P is the temperature change of the measured object. The amount of stress change, A, is a constant related to the material. Therefore, a load that changes over time (preferably a repeated load) is applied to the object to be measured, and the amount of temperature change ΔT of a specific part of the object at that time is measured,
Also, measure the surface temperature T 0 of the specific part when no load is applied to the object to be measured, and further calculate △T as T 0
By dividing the amount by Furthermore, if this specific area is horizontally scanned for removal, the distribution of stress changes along the scanning line can be found, and if the position of the scanning line is gradually moved in the vertical direction, the two-dimensional distribution in the scanning area can be obtained. It is possible to measure the stress distribution.

このような原理を応用した本発明の実施例を以
下図面に基づき説明する。
Embodiments of the present invention applying this principle will be described below with reference to the drawings.

第3図は一実施例の概略図であり、図中1は加
振器であり、該加振器1は図示していないが、モ
ータ等によつて駆動される油圧機構等によつて周
期的に往復運動されるピストン2,3と被測定体
を固定する機構5,6を有している。被測定体4
には該加振器1によつて例えば第4図aに示す如
き荷重が印加される。但し、同図において0レベ
ルより大きな部分は圧縮荷重を表しており、0レ
ベルより小さな部分は引張り荷重を表している。
7は同期信号作成回路であり、該同期信号作成回
路7には例えば加振器1のピストンの移動や、モ
ータの回転を検出することによつて得られる信
号、或は被測定体に接着されたストレインゲージ
等よりの信号が供給されており、該回路7はこの
ような信号に基づいて被測定体に印加される圧縮
荷重がピークになる瞬間と、引張り荷重がピーク
になる瞬間と、荷重が0になる瞬間に同期した第
4図bに示す如き、小時間幅tを有する同期パル
スを発生する。該同期信号作成回路7よりの同期
パルスは光学的走査機構8に供給される。該光学
的走査機構8は走査ミラーと、その駆動源とを主
な構成要素とし、第4図bに示した小時間幅を有
する同期信号に基づいてミラーを揺振し、赤外線
検出器9の像を被測定体4の例えばラインH上に
第4図cに示す如く走査する。但し、第4図cに
おいて縦軸はラインH上の走査開始点からの距離
を表わしており、横軸は時間を表わしている。該
赤外線検出器9よりの出力信号は増幅器10を介
してリニアリテイー補正回路11に供給される。
該リニアリテイー補正回路11により赤外線検出
器よりの信号は被測定体の検出点の温度に比例し
た信号に補正される。該リニアリテイー補正回路
11の出力信号はA/D変換器12によつてデジ
タル信号に変換される。該A/D変換器12の出
力端は、第1、第2、第3の加算回路13a,1
3b,13cの一方の入力端に接続されている。
該加算回路13a,13b,13cの各々は第
1、第2、第3のメモリー14a,14b,14
cに接続されている。メモリー14a,14bの
出力端は引算回路15に接続され、メモリー14
cの出力端は割算回路16の一方の入力端に接続
されている。これらメモリー14a,14b,1
4cの出力端は前記加算回路13a,13b,1
3cの他方の入力端に接続されている。更に引算
回路15の出力端は割算回路16の他方の入力端
に接続され、該引算された信号はメモリー14c
の出力信号により割算される。該割算回路16の
出力信号はD/A変換器17、増幅器18を介し
て陰極線管19の垂直偏向コイル20Yに供給さ
れる。一方、同期信号作成回路7よりの同期信号
はコントローラ21に供給されている。該コント
ローラ21は、供給される同期信号に基づいてメ
モリー14a,14b,14cの各々に夫々第4
図d,e,fで示される制御信号を供給して、こ
れらメモリー14a,14b,14cへの信号の
書き込みと、既に記憶されていた信号の読み出し
を行うように制御する。更に該コントローラ21
はこれらメモリー14a,14b,14cにおけ
る信号の積算が終了した時点で、これらメモリー
14a,14b,14cに周期的な読み出し指令
信号を送ると共に、該信号の供給に同期した周期
的な信号を走査信号作成回路22に供給する。走
査信号作成回路22においては、コントローラ2
1よりの信号により増幅器18よりの信号を陰極
線管面上に振幅(偏向)変調表示するための走査
信号を発生する。
FIG. 3 is a schematic diagram of one embodiment, and 1 in the figure is a vibrator. Although the vibrator 1 is not shown, it is periodically driven by a hydraulic mechanism driven by a motor or the like. It has pistons 2 and 3 that reciprocate and mechanisms 5 and 6 that fix the object to be measured. Measured object 4
The vibrator 1 applies a load as shown in FIG. 4a, for example. However, in the figure, a portion larger than the 0 level represents a compressive load, and a portion smaller than the 0 level represents a tensile load.
7 is a synchronous signal generation circuit, and the synchronous signal generation circuit 7 receives, for example, a signal obtained by detecting the movement of the piston of the vibrator 1 or the rotation of a motor, or a signal attached to the object to be measured. Based on these signals, the circuit 7 determines the moment when the compressive load applied to the object to be measured peaks, the moment when the tensile load peaks, and the load. A synchronizing pulse having a small time width t is generated as shown in FIG. The synchronization pulse from the synchronization signal generating circuit 7 is supplied to an optical scanning mechanism 8. The optical scanning mechanism 8 has a scanning mirror and its driving source as main components, and oscillates the mirror based on a synchronization signal having a short time width shown in FIG. The image is scanned, for example, on line H of the object to be measured 4 as shown in FIG. 4c. However, in FIG. 4c, the vertical axis represents the distance from the scanning start point on line H, and the horizontal axis represents time. The output signal from the infrared detector 9 is supplied to a linearity correction circuit 11 via an amplifier 10.
The linearity correction circuit 11 corrects the signal from the infrared detector into a signal proportional to the temperature at the detection point of the object to be measured. The output signal of the linearity correction circuit 11 is converted into a digital signal by an A/D converter 12. The output terminal of the A/D converter 12 is connected to first, second, and third adder circuits 13a, 1
It is connected to one input end of 3b and 13c.
Each of the adder circuits 13a, 13b, 13c has a first, a second, and a third memory 14a, 14b, 14.
connected to c. The output terminals of the memories 14a and 14b are connected to the subtraction circuit 15,
The output terminal of c is connected to one input terminal of the divider circuit 16. These memories 14a, 14b, 1
The output terminal of 4c is the adder circuit 13a, 13b, 1
3c. Furthermore, the output terminal of the subtraction circuit 15 is connected to the other input terminal of the division circuit 16, and the subtracted signal is sent to the memory 14c.
divided by the output signal of The output signal of the divider circuit 16 is supplied to a vertical deflection coil 20Y of a cathode ray tube 19 via a D/A converter 17 and an amplifier 18. On the other hand, the synchronization signal from the synchronization signal generation circuit 7 is supplied to the controller 21. The controller 21 causes each of the memories 14a, 14b, and 14c to have a fourth memory based on the supplied synchronization signal.
Control signals shown in FIGS. d, e, and f are supplied to control the writing of signals into these memories 14a, 14b, and 14c, and the reading of signals that have already been stored. Furthermore, the controller 21
When the integration of the signals in these memories 14a, 14b, 14c is completed, it sends a periodic read command signal to these memories 14a, 14b, 14c, and also sends a periodic signal synchronized with the supply of the signal as a scanning signal. It is supplied to the creation circuit 22. In the scanning signal generation circuit 22, the controller 2
1 generates a scanning signal for amplitude (deflection) modulation display of the signal from the amplifier 18 on the surface of the cathode ray tube.

上述した構成の装置を用いて、被測定体4に加
振器1より第4図aに示すような荷重を印加した
とすると、同期信号作成回路7よりの同期信号に
より光学的走査機構8は第4図cに示すように被
測定体4のラインH上を走査する。その結果、ラ
インH上の各点より放射される赤外線は光学的走
査機構8を介して順次赤外線検出器9に導かれ
る。その結果第4図cにおいてAで示すような最
も大きな圧縮荷重が印加されている期間に行なわ
れる走査によつて例えば第5図aに示す如き温度
信号が、又第4図cにおいてCで示すような荷重
が印加されていない期間の走査によつて第5図c
に示す如き温度信号が、又第4図cにおいてBで
示すような最も大きな荷重が印加されている期間
の走査によつて第5図bに示す如き温度信号が検
出される。第4図cにおいてAで示すような走査
を行うときには、コントローラ21は第4図dに
示すような制御信号をメモリー14aに送り、該
走査に同期して供給される第5図aに示すような
検出信号をメモリー14aに記憶する。このとき
同時にメモリー14aに既に記憶されていた信号
も該走査に同期して読み出され、加算回路13a
に供給されるため、リニアリテイー補正回路11
を介して新たに供給される信号は前回までの走査
によつて記憶されていた信号と加算されてメモリ
ー14aに記憶される。従つてメモリー14aに
は第4図cにおいてAで示す走査によつて得られ
る検出信号が複数回積算され記憶される。全く同
様にメモリー14b,14cには各々第4図e、
第4図fに示すようなコントローラ21よりの制
御信号が供給され、各々第4図cにおいてB,C
で示す走査によつて得られる検出信号が供給され
る期間に信号の書き込みが行なわれる。従つてメ
モリー14b,14cには各々第5図b,cで示
すような検出信号が複数回積算され記憶される。
印加荷重の一定の周期にわたる前記走査を終了し
た後、コントローラ21より同一の周期的な読み
出し指令信号をメモリー14a,14b,14c
に供給すると共に、該読み出し指令信号に同期し
た信号を走査信号作成回路22に供給する。その
結果、引算回路15には第5図aで示した信号を
複数回積算した信号と第5図bで示した信号を複
数回積算した信号とが供給されるため、該引算回
路15より両積算信号を差し引いた第5図dに示
す如き信号(正確にはこの信号の積算回数倍の信
号)が出力され割算回路16に供給される。一方
メモリー14cに記憶されていた信号が同時に読
み出されるため割算回路16には第5図cに示し
た信号を複数回積算した信号が供給される。その
結果、該割算回路16より引算回路15の出力信
号をメモリー14cの出力信号で割つた第5図e
に示す如き信号(正確には該信号の略積算回数倍
の信号)が出力される。該信号はD/A変換器1
7においてアナログ信号に変換された後、増幅器
18を介して陰極線管19の垂直偏向コイル20
Yに供給される。このような陰極線管19への信
号の周期的な供給に同期して、走査信号作成回路
22よりの周期的な走査信号が水平偏向コイル2
0Xに供給されるため、該陰極線管面上には第6
図のような被測定体4の表面温度の影響が除去さ
れたラインHの応力変化量の大きさを表わすプロ
フアイルが表示される。
When using the device configured as described above and applying a load as shown in FIG. As shown in FIG. 4c, a line H on the object to be measured 4 is scanned. As a result, the infrared rays emitted from each point on the line H are sequentially guided to the infrared detector 9 via the optical scanning mechanism 8. As a result, a scan performed during the period when the largest compressive load is applied, as indicated by A in FIG. 4c, produces a temperature signal as shown in FIG. 5a, and also as indicated by C in FIG. Figure 5c was obtained by scanning during a period when such a load was not applied.
A temperature signal as shown in FIG. 5B is detected by scanning the period during which the largest load is applied as shown in FIG. 4C, and a temperature signal as shown in FIG. 5B is detected. When performing a scan as shown by A in FIG. 4c, the controller 21 sends a control signal as shown in FIG. 4d to the memory 14a, and a control signal as shown in FIG. The detection signal is stored in the memory 14a. At the same time, the signals already stored in the memory 14a are also read out in synchronization with the scanning, and the adding circuit 13a
Since the linearity correction circuit 11
The newly supplied signal is added to the signal stored in the previous scan and stored in the memory 14a. Therefore, the detection signals obtained by the scanning indicated by A in FIG. 4c are accumulated a plurality of times and stored in the memory 14a. In exactly the same way, the memories 14b and 14c have the information in FIG. 4e,
A control signal from the controller 21 as shown in FIG. 4f is supplied, and in FIG.
Signal writing is performed during the period in which the detection signal obtained by the scanning indicated by is supplied. Therefore, detection signals as shown in FIGS. 5b and 5c are accumulated and stored a plurality of times in the memories 14b and 14c, respectively.
After completing the scanning over a certain period of the applied load, the controller 21 sends the same periodic read command signal to the memories 14a, 14b, 14c.
At the same time, a signal synchronized with the read command signal is supplied to the scanning signal generation circuit 22. As a result, the subtraction circuit 15 is supplied with a signal obtained by integrating the signal shown in FIG. 5a a plurality of times and a signal obtained by integrating the signal shown in FIG. A signal as shown in FIG. 5d (more precisely, a signal multiplied by the number of integrations of this signal) obtained by subtracting both integrated signals is output and supplied to the divider circuit 16. On the other hand, since the signals stored in the memory 14c are read out at the same time, the division circuit 16 is supplied with a signal obtained by integrating the signals shown in FIG. 5c a plurality of times. As a result, the division circuit 16 divides the output signal of the subtraction circuit 15 by the output signal of the memory 14c as shown in FIG.
A signal as shown in (more precisely, a signal approximately times the number of integrations of the signal) is output. The signal is sent to D/A converter 1
After being converted into an analog signal at 7, it is passed through an amplifier 18 to a vertical deflection coil 20 of a cathode ray tube 19.
Supplied to Y. In synchronization with the periodic supply of signals to the cathode ray tube 19, periodic scanning signals from the scanning signal generation circuit 22 are applied to the horizontal deflection coil 2.
Since the cathode ray tube is supplied with
A profile representing the magnitude of stress change on line H from which the influence of the surface temperature of the object to be measured 4 has been removed as shown in the figure is displayed.

被測定体に例えば曲げ応力が加わつた場合には
被測定体の一方の側では圧縮力が加わり、他方の
側では引張り応力が加わる場合があるが、圧縮応
力が加わつた部分及び引張り応力が加わつた部分
は表示画面の0レベル0より上の波形及び下の波
形で表わされる。従つてこの波形を観察すること
により被測定体4に加わつた応力の変化量の分布
をその種類をも含めて、正確に測定することがで
きる。
For example, when bending stress is applied to an object to be measured, compressive force may be applied to one side of the object and tensile stress may be applied to the other side. The broken portion is represented by waveforms above and below the 0 level of the display screen. Therefore, by observing this waveform, it is possible to accurately measure the distribution of the amount of change in stress applied to the object 4 to be measured, including its type.

上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず実
施にあたつては他の態様もとり得る。例えば上述
した実施例においては、被測定体に繰返し荷重を
印加した際に、被測定体に印加される荷重が0に
なるタイミングに同期してラインHを走査し、荷
重が印加されていない場合のラインHに沿う温度
を検出したが、被測定体に繰返し荷重を印加する
以前又は以後にラインHを走査して、該ラインH
に沿う温度を検出して記憶し、該記憶された信号
を割算回路16に導くようにしても良い。
The embodiment described above is only one embodiment of the present invention, and other embodiments may be adopted when implementing the present invention. For example, in the above embodiment, when a load is repeatedly applied to the object to be measured, the line H is scanned in synchronization with the timing when the load applied to the object becomes 0, and when no load is applied. The temperature along the line H of
It is also possible to detect and store the temperature along the range, and to lead the stored signal to the division circuit 16.

又、上述した実施例では被測定体4に荷重が印
加されていない場合の温度をラインHに沿つて全
て測定するようにした。このようにすれば、被測
定体4の一端が加熱されているため、荷重が印加
されていない場合のラインHに沿うベースとなる
温度が大きく異なるような場合にも、ラインHに
沿う応力変化量の分布を極めて正確に測定するこ
とができる。しかしながら、もし被測定体のベー
スとなる温度が略一様ならば、被測定体の代表的
な一点を温度について測定し、該信号を用いて引
算回路15の出力信号を除すだけで充分である。
Further, in the above-described embodiment, all temperatures along the line H are measured when no load is applied to the object 4 to be measured. In this way, since one end of the object to be measured 4 is heated, the stress change along line H can be adjusted even if the base temperature along line H when no load is applied is significantly different. The distribution of quantities can be determined with great precision. However, if the base temperature of the object to be measured is approximately uniform, it is sufficient to measure the temperature at one representative point on the object to be measured and use the signal to divide the output signal of the subtraction circuit 15. It is.

又、代表点だけの温度を測定するには赤外線を
検出して測定することに代えて、サーミスタ等の
接触型の検出手段を用いても良い。
Furthermore, in order to measure the temperature only at a representative point, a contact type detection means such as a thermistor may be used instead of detecting and measuring infrared rays.

又、上述した実施例においてはS/N比を向上
させるために信号の積算を行つたが、走査を1回
ずつにして積算を行うことなく実施することもで
きる。
Further, in the above-described embodiment, signal integration is performed to improve the S/N ratio, but it is also possible to perform scanning once at a time without performing integration.

又、被測定体の一次元的な応力の変化量の分布
を測定したが、測定部は、被測定体の任意な一点
又は複数点であつても良く、更には走査ラインH
を垂直方向にも走査すれば二次元的な分布も測定
できる。又、そのようにした場合、増幅器18よ
りの信号を輝度変調表示しても良い。
In addition, although the one-dimensional stress change distribution of the object to be measured is measured, the measuring section may be any one point or multiple points on the object to be measured, and furthermore, the measurement section may be located at any one point or multiple points on the object to be measured.
By scanning also in the vertical direction, two-dimensional distribution can also be measured. Further, in such a case, the signal from the amplifier 18 may be displayed by brightness modulation.

又、第3図における実施例においては第4図b
に示した時間幅t(このtは被測定体に印加され
る荷重の変化が無視できるような短い時間に選ば
れている)の間に1水平ラインの走査しか行なわ
なかつたが、二次元的な分布を測定する際にはこ
の時間幅t内に1フイールド走査するようにして
も良い。
In addition, in the embodiment shown in Fig. 3, Fig. 4b
Although only one horizontal line was scanned during the time width t shown in (this t is selected to be short enough to allow negligible changes in the load applied to the object to be measured), two-dimensional When measuring a distribution, one field may be scanned within this time width t.

又、上述した実施例においては、荷重が変化し
た場合の温度変化幅を求めるため、異つた荷重が
印加された際の2通りの温度信号を引算回路によ
つて引算したが他の方法も取り得る。
In addition, in the above-mentioned embodiment, two temperature signals obtained when different loads are applied are subtracted using a subtraction circuit in order to obtain the width of temperature change when the load changes, but other methods may be used. can also be taken.

例えば、印加される荷重が周期的で第7図aに
示す如きものである場合、第8図に示すように被
測定体4の測定点Pからの放射赤外線に基づく検
出器9よりの信号を前記荷重に同期した第7図b
に示す如き同期信号が供給されている同期検波回
路23に導いて、検波すれば該検波された信号の
振幅は温度差を表わしているため、このような方
法も取り得る。この際該検波器よりの信号を被測
定体に荷重が印加されていない場合の温度信号に
応じて増幅率が自動的に変更されるような増幅器
24を通過させれば、ベースとなる被写体温度
T0で温度幅△Tを除した値に比例した信号を得
ることができる。
For example, when the applied load is periodic and is as shown in FIG. 7a, the signal from the detector 9 based on the infrared radiation from the measuring point P of the object to be measured 4 as shown in FIG. Figure 7b synchronized with said load.
If the signal is guided to the synchronous detection circuit 23 to which a synchronous signal as shown in FIG. At this time, if the signal from the detector is passed through an amplifier 24 whose amplification factor is automatically changed according to the temperature signal when no load is applied to the object to be measured, the temperature of the object becomes the base.
A signal proportional to the value obtained by dividing the temperature width ΔT by T 0 can be obtained.

又、印加荷重が複数周期繰り返される期間にお
ける点Pの移動が無視できるような速度で測定点
Pが移動されるように光学的走査機構8で走査を
行なえば、上述した如き同期検波信号を用いて、
被測定体の応力変化量の一次元的、更には二次元
的分布を表示することもできる。
Furthermore, if the optical scanning mechanism 8 scans so that the measurement point P is moved at such a speed that the movement of the point P during the period in which the applied load is repeated for a plurality of cycles, the synchronous detection signal as described above can be used. hand,
It is also possible to display a one-dimensional or even two-dimensional distribution of the amount of stress change in the object to be measured.

又、荷重の方向については第1図c又はdのよ
うに圧縮方向又は引張り方向のみ印加するように
しても良いし、一定荷重に変動分が重畳される様
なものでも良い。
Further, regarding the direction of the load, it may be applied only in the compression direction or the tension direction as shown in FIG.

又、荷重の波形は正弦波形的なものに限らず矩
形波形のものでも良い。
Further, the waveform of the load is not limited to a sinusoidal waveform, but may be a rectangular waveform.

又、作業中の機械の一部のように加振器によつ
て繰り返し荷重を印加しなくとも、繰り返し荷重
が印加されているような被測定体に対しても全く
同様に本発明は適用できる。
Furthermore, the present invention can be applied in exactly the same way to objects to be measured to which repeated loads are applied, even if the loads are not applied repeatedly by a vibrator, such as a part of a working machine. .

更に又、上述した実施例においては被測定体に
繰り返し荷重が印加されるような実施例について
述べたが、被測定体に印加される荷重が速い速度
で変化するだけで繰り返し変化しない場合にも、
被測定体の同一ラインを異つた荷重が印加されて
いる短期間に少くとも1回ずつ走査し、該走査に
基づく2通りの検出信号の差信号を得ることによ
り被測定体の応力変化量の分布を測定することが
できる。更には上記表示装置に代えて、記録計を
用いても全く同様な結果が得られる。
Furthermore, although the above-mentioned embodiments have been described in which a load is repeatedly applied to the object to be measured, it can also be applied to cases where the load applied to the object to be measured only changes at a high speed and does not change repeatedly. ,
The amount of stress change in the object to be measured can be determined by scanning the same line of the object to be measured at least once during a short period of time when different loads are applied, and obtaining a difference signal between two detection signals based on the scanning. distribution can be measured. Furthermore, even if a recorder is used in place of the display device, exactly the same results can be obtained.

尚、サーモグラフイー装置等の赤外線検出信号
は、被検試料が完全黒体に近い理想的なものな
ら、リニアライザー等によつて信号を補正した結
果、被測定部位の温度Tに比例した信号KT(K
は比例定数)が得られるようになつているが、被
検試料が理想的なものでない場合、実際に得られ
る信号は I=KεT+K(1−ε)Ta ……(2) (但し、Taは周囲物体の温度、εは被測定部位の
放射率、0ε1)となる。
In addition, if the test sample is ideally close to a perfect black body, the infrared detection signal of a thermography device, etc. will be a signal proportional to the temperature T of the part to be measured, as a result of correcting the signal with a linearizer etc. KT(K
is a constant of proportionality), but if the test sample is not ideal, the signal actually obtained is I=KεT+K(1-ε)Ta...(2) (However, Ta is The temperature of the surrounding object, ε, is the emissivity of the part to be measured, 0ε1).

(2)式より、被測定部位の温度が△Tだけ変化し
た際の信号量変化△IはKε△Tとなるため、I0
を被測定体に荷重が印加されていない時の被測定
部位の温度T0を検出して得た信号であるとする
と、前述した式は実際の検出信号の上では、以下
のように誤差を含んで与えられてしまう。即ち △P=A・Kε△T/I =A・Kε△T/KεT+K(1−Kε)Ta =A・△T/T(1/ε−1)Ta ……(3) しかしながらこの式より明らかなようにT0
Taの場合には、検出信号に特別な放射率補正を
施すことなく放射率が1に近くない被測定体に対
しても殆んど誤差なく応力変化量を測定すること
ができる。
From equation (2), the change in signal amount △I when the temperature of the part to be measured changes by △T becomes Kε△T, so I 0
Assuming that is a signal obtained by detecting the temperature T 0 of the part to be measured when no load is applied to the measured object, the above equation can be calculated using the following error on the actual detection signal. It is given including. That is, △P=A・Kε△T/I 0 =A・Kε△T/KεT 0 +K(1−Kε)Ta =A・△T/T 0 (1/ε−1)Ta ……(3) However, As is clear from this formula, T 0
In the case of Ta, the amount of stress change can be measured with almost no error even for a measured object whose emissivity is not close to 1 without applying special emissivity correction to the detection signal.

上述したように本発明により、被測定体の所望
部分の応力変化量を非接触にて迅速且つ簡単に測
定できる。
As described above, according to the present invention, the amount of stress change in a desired portion of an object to be measured can be measured quickly and easily in a non-contact manner.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理を説明するための波形
図、第2図は荷重と温度変化との関係及び周囲温
度と温度変化との関係を示すための図、第3図は
本発明を実施するための装置の一例を示すための
概略図、第4図は印加される荷重と光学的走査機
構による走査タイミング及びメモリーへの信号の
書き込み読み出しタイミング等の関連を説明する
ための図、第5図は温度波形を説明するための
図、第6図は陰極線管面上の表示波形を例示する
ための図、第7図は他の実施例における荷重波形
と同期信号との関係を示すための図、第8図は本
発明を実施するための装置の他の例を示すための
図である。 1:加振器、2,3:ピストン、4:被測定
体、5,6:固定機構、7:同期信号作成回路、
8:光学的走査機構、9:赤外線検出器、10,
18,24:増幅器、11:リニアリテイー補正
回路、12:A/D変換器、13a,13b,1
3c:加算回路、14a,14b,14c:メモ
リー、15:引算回路、16:割算回路、17:
D/A変換器、19:陰極線管、21:コントロ
ーラ、22:走査信号作成回路、23:同期検波
回路。
Figure 1 is a waveform diagram for explaining the principle of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the relationship between load and temperature change, and the relationship between ambient temperature and temperature change, and Figure 3 is a diagram for implementing the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a device for scanning, FIG. 6 is a diagram for explaining the temperature waveform, FIG. 6 is a diagram for illustrating the display waveform on the cathode ray tube surface, and FIG. 7 is a diagram for illustrating the relationship between the load waveform and the synchronization signal in another embodiment. FIG. 8 is a diagram showing another example of an apparatus for carrying out the present invention. 1: Vibrator, 2, 3: Piston, 4: Measured object, 5, 6: Fixing mechanism, 7: Synchronous signal generation circuit,
8: optical scanning mechanism, 9: infrared detector, 10,
18, 24: Amplifier, 11: Linearity correction circuit, 12: A/D converter, 13a, 13b, 1
3c: addition circuit, 14a, 14b, 14c: memory, 15: subtraction circuit, 16: division circuit, 17:
D/A converter, 19: cathode ray tube, 21: controller, 22: scanning signal generation circuit, 23: synchronous detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 時間的に変化する荷重が印加された被測定体
の同一部分或は略々同一部分から放射される赤外
線を異つた荷重が印加される少くとも2通りのタ
イミングで検出し、該異なつた荷重が印加された
際の前記部分の温度変化幅に対応した信号を得、
該信号に基づいて該信号を荷重が印加されていな
い時の前記部分の温度に比例した信号で実質的に
割算した信号を得、該得られた信号を表示又は記
録するようにした応力測定方法。 2 前記被測定体の同一部分は点状であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の応力測定
方法。 3 前記被測定体の同一部分は線状であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の応力測定
方法。 4 前記被測定体の同一部分は面状であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の応力測定
方法。 5 前記得られた信号は振幅変調信号として表示
又は記録されることを特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第4項記載の応力測定方法。 6 前記得られた信号は輝度変調信号として表示
又は記録されることを特徴とする特許請求の範囲
第4項記載の応力測定方法。 7 前記時間的に変化する荷重は繰り返し変化す
る荷重であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項乃至第6項記載の応力測定方法。 8 前記時間的に変化する荷重は圧縮荷重及び若
しくは引張り荷重であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第7項記載の応力測定方法。 9 前記時間的に変化する荷重は一定荷重に変動
分を重畳した荷重であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第7項記載の応力測定方法。
[Claims] 1. Infrared rays emitted from the same part or substantially the same part of the object to be measured to which a time-varying load is applied is detected at least at two timings when different loads are applied. and obtain a signal corresponding to the temperature change width of the part when the different loads are applied,
Stress measurement, wherein a signal is obtained based on the signal by substantially dividing the signal by a signal proportional to the temperature of the part when no load is applied, and the obtained signal is displayed or recorded. Method. 2. The stress measuring method according to claim 1, wherein the same portion of the object to be measured is in the form of a point. 3. The stress measuring method according to claim 1, wherein the same portion of the object to be measured is linear. 4. The stress measuring method according to claim 1, wherein the same portion of the object to be measured is planar. 5. The stress measuring method according to claim 1, wherein the obtained signal is displayed or recorded as an amplitude modulated signal. 6. The stress measuring method according to claim 4, wherein the obtained signal is displayed or recorded as a brightness modulation signal. 7. The stress measuring method according to claims 1 to 6, wherein the load that changes over time is a load that changes repeatedly. 8. The stress measuring method according to any one of claims 1 to 7, wherein the load that changes over time is a compressive load and/or a tensile load. 9. The stress measuring method according to any one of claims 1 to 7, wherein the load that changes over time is a load obtained by superimposing a variable amount on a constant load.
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