ひずみ ゲージ 原理。 圧力センサー~センサーの種類と概要

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ひずみ ゲージ 原理

ひずみゲージ計測における温度影響への対処法-種類と対策 温度が変動しても、ひずみゲージは信頼性の高い計測を行うことができます。 このページではデータの信頼性や精度に温度が与える影響の種類とその対策について紹介します。 ひずみゲージの計測結果に影響を与える温度変動の項目• 影響を最小限に抑える方法、完全に補償する実用的な方法• 重要ポイントのチェックリスト ひずみゲージの計測中に温度変動が起きると、通常は計測結果に望ましくない影響を与えます。 しかし対策は様々あり、アプリケーションに最適なひずみゲージを選択する、ハーフまたはフルブリッジのホイートストンブリッジ回路を利用する、演算により補償するなどによりほとんど場合、温度の影響は補償できます。 キャリア周波数アンプを使用 センサ自体に加えて、アンプも温度の影響に関して重要な役割を担っています。 これは熱起電力の場合に特に適用されます。 熱電効果のため、温度依存の電圧が異種材料の接続部に発生します。 熱電対は、この効果を使用しています。 しかし、これはひずみゲージ計測システム(温度依存のゼロ点誤差発生(ゼロ信号リターン)では計測精度に影響します。 熱起電力の問題は主にキャリア周波数アンプを使用して避けることができます。 この方式では、正弦波の励起電圧を使用するので、計測信号を周期的な信号に変調できます。 信号はバンドパス・フィルタ通過後にデジタルで復調されるので、準静的な熱起電力はアンプでフィルタすることができます。 ひずみゲージと接着剤の制限温度 フォイルタイプのひずみゲージの許容温度範囲は、使用されている材料によって制限されます。 計測がこれより高い温度で行われる場合は、異なる原理のひずみゲージを使用する必要があります。 HBMひずみゲージの制限温度:• 温度上昇で接着剤が軟化した場合、ひずみが正確に伝わらなくなります。 そのため、接着剤の温度制限を守る必要があります。 接着剤は常温硬化型と加熱硬化型に分かれています。 これは室温で硬化させるのが適切か、または、オーブンが必要かによって異なります。 HBM提供の接着剤の制限温度: 加熱硬化型:•

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ひずみゲージの技術情報

ひずみ ゲージ 原理

Kはゲージ率と呼び、ひずみゲージの感度を表す比例定数です。 このゲージ率は金属抵抗体の材料によって異なりますが、一般に広くひずみゲージに用いられているコンスタンタン 銅、ニッケル合金 はほぼ2を示します。 5=7. これをひずみゲージを形成する金属抵抗体の温度抵抗係数 で相殺するようにしたのが、自己温度補償の原理です。 この時、見かけひずみは式 3 で表されます。 ひずみゲージの測定 ひずみゲージのひずみによる抵抗値変化は極めて微少であり、これをホイートストンブリッジ回路を利用して、電圧変化として取り出します。 このホイートストンブリッジを使用することにより温度による見かけひずみを取り除いたり、ひずみゲージの組み方で出力電圧を倍増して取り出すことができます。 1 1ゲージ法(2線式) ブリッジの1辺にひずみゲージをいれた最も簡易な手法です。 ここでは、ゲージリード(r1、r2)がブリッジの中にあるため、ゲージリードが長く温度変化を受ける時無視できない大きな見かけひずみが現れます。 12のリード線10 mの見かけひずみです。 2 1ゲージ法(3線式) 同様にブリッジの1辺にひずみゲージをいれたものですが、ゲージリードの一方がとなりの辺に入るため、ゲージリードの温度による見かけひずみは、ブリッジのなかで r2と r3は打ち消し合い現れません。 (下のグラフを参照ください) リード線による見かけひずみ 3 2ゲージ法(ハーフブリッジ) 個々のひずみゲージは、被測定材の線膨張係数に合わせて自己温度補償されていますが、ブリッジの隣り合う辺にひずみゲージを用いることで更に温度による見かけひずみを小さくすることができます。 また、2枚のゲージを反対符号のひずみを受けるようにすると、式(5)の様に、最大1ゲージ法の2倍の出力を得ることが出来ます。 4 4ゲージ法(フルブリッジ) 2ゲージ法と同じ原理で温度補償ができ、式(6)の様に、最大1ゲージ法の4倍の出力を得ることができます。 2ゲージ法 Bひずみゲージを右図の様に加えるとひずみ量は、ポアソン比分増加します。 4ゲージ法 引張圧縮以外に曲げ応力が予想される場合には、柱の反対面にもう1対のA、Bのひずみゲージを追加し4ゲージ法とする事で曲げひずみを消去できます。 2ゲージ法 A、Bによりひずみ量は2倍になります。 一方、計算から次式で曲げ応力を求める事ができます。 次に、代表的な曲げモーメントと断面計数を示します。 断面図 せん断応力 No. 断面図 せん断応力 1 3 2 4 ゲージ率の補正 1 ひずみゲージのゲージ率補正 ひずみ計にゲージ率調整機能が無く、ひずみゲージのラベルに表示されているゲージ率と異なる場合は、右の式にて補正して下さい。 2 リード線が長い場合のゲージ率補正 ゲージのリード線が長い場合、その抵抗値がホイーストンブリッジに含まれ、ゲージ率が低下します。 右の式にて補正して下さい。 弊社のビニル線付ひずみゲージは、ビニル線を含めたゲージ率をラベルに表示しています。

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ひずみゲージの種類は、動作原理と装置

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FBI-Gauge概要 FBI-Gaugeは、波長可変レーザー(1510~1570nm)を光ファイバに入射し、光ファイバ内のガラス分子によって反射してくる微小な反射光(レイリー散乱光)を検出・分析する光センシングシステムです。 光ファイバの固有指紋情報とひずみによる周波数のズレについて 光ファイバのガラス分子は微小な密度ムラがあり、このムラは光ファイバ1本1本で異なっています。 また、密度ムラによる光の屈折率の違いにより、強くレイリー散乱する光の波長が異なります。 この光ファイバの各位置でのムラを固有指紋情報と言い、光ファイバの状態が変わらない限りいつも同じ波長の反射光が生じます。 ここで、光ファイバのある位置にひずみが発生すると、その位置だけ反射光の波長がずれます。 FBI-Gaugeはひずむ前の反射光とひずんだ後の反射光を比較することで、どの位置がどのくらいひずんだのかを検出します。 FBI-Gaugeは計測器から得られた大量の計測データを処理するソフトウェアが同梱されています。 通常計測データは光ファイバの長さ方向、時間、ひずみや温度といった値の3軸で出力されるため、通常の表計算ソフトウェアでは処理が非常に複雑になります。 そこで、FBI-Gaugeでは3軸のデータを処理する強力なポストソフトウェアにより、ノイズ除去から2次元・3次元グラフ化機能、3次元での可視化ツールまで素早く処理することが可能です。 これにより、直感的な出力結果やわかりやすいグラフへと変換することができます。 3次元可視化ツール 光ファイバを3次元的に自由に設置し、計測した後、3次元を再構築することで、まるで現場で確認したかのような動画を作成することができます。 対象物の3次元CADや3次元レーザースキャナから得られた点群を用いてひずみや温度を3次元コンター図に変換します。 直感的にどこにピークがあるか、勾配はどうかを確認できます。

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