JPH09280970A - 剪断力検出器 - Google Patents
剪断力検出器Info
- Publication number
- JPH09280970A JPH09280970A JP11203896A JP11203896A JPH09280970A JP H09280970 A JPH09280970 A JP H09280970A JP 11203896 A JP11203896 A JP 11203896A JP 11203896 A JP11203896 A JP 11203896A JP H09280970 A JPH09280970 A JP H09280970A
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- Japan
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- electrodes
- film
- plate
- shearing force
- polymer piezoelectric
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- Withdrawn
Links
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Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 検出器間の寸法誤差，計測電気回路の位相差
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を得
る。 【解決手段】 板材もしくは梁材８を伝搬する曲げ波に
よる剪断力を計測するために歪を電圧として検出するた
めの複数の電極２，２´；３，３´と、上記複数の電極
を寸法誤差なく等間隔に取り付けられた高分子圧電膜１
と、上記高分子圧電膜１を上記板材もしくは梁材８に貼
り付けるための絶縁を兼ねた接着用保護フィルム４とで
構成されたこと。
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を得
る。 【解決手段】 板材もしくは梁材８を伝搬する曲げ波に
よる剪断力を計測するために歪を電圧として検出するた
めの複数の電極２，２´；３，３´と、上記複数の電極
を寸法誤差なく等間隔に取り付けられた高分子圧電膜１
と、上記高分子圧電膜１を上記板材もしくは梁材８に貼
り付けるための絶縁を兼ねた接着用保護フィルム４とで
構成されたこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、板材もしくは梁材
の任意の点における曲げ変形による剪断力検出器に関す
る。
の任意の点における曲げ変形による剪断力検出器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】板材もしくは梁材の曲げ変形による剪断
力は、式（１）で表される。 Ｆｘ＝Ｄ（δ3 ｗ／δｘ3 ） ・・・・・・・（１） ただし、Ｆｘ：剪断力 Ｄ ：曲げ剛性 ＝Ｅｈ3 ／１２ 梁 ＝Ｅｈ3 ／１２（１−ｖ2 ） 板 Ｅ：梁，板のヤング率 ｖ：梁，板のポアッソン比 ｈ：梁，板の高さ，厚さ ｗ：梁，板の面外変位 従来、剪断力Ｆｘは、加速度計等を用いて板材，梁材の
面外方向加速度を計測し、空間微分項（δ3 ｗ／δ
ｘ3 ）を差分近似することによって、式（１）にて剪断
力を求めている。計測信号は加速度であるため、変位に
変換するため積分する必要がある。
力は、式（１）で表される。 Ｆｘ＝Ｄ（δ3 ｗ／δｘ3 ） ・・・・・・・（１） ただし、Ｆｘ：剪断力 Ｄ ：曲げ剛性 ＝Ｅｈ3 ／１２ 梁 ＝Ｅｈ3 ／１２（１−ｖ2 ） 板 Ｅ：梁，板のヤング率 ｖ：梁，板のポアッソン比 ｈ：梁，板の高さ，厚さ ｗ：梁，板の面外変位 従来、剪断力Ｆｘは、加速度計等を用いて板材，梁材の
面外方向加速度を計測し、空間微分項（δ3 ｗ／δ
ｘ3 ）を差分近似することによって、式（１）にて剪断
力を求めている。計測信号は加速度であるため、変位に
変換するため積分する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の加速
時計を用いて行う板材，梁材等の剪断力の計測は、図３
側面図に示す要領で行われている。すなわち、０８は板
材もしくは梁材の被検材，０９は複数の加速度計，０５
は被検材０８に加速度計０９を取り付ける接着剤，０１
０は計測用アンプである。このように、従来は、計測対
象の板材もしくは梁材０８の表面に加速度計０９を等間
隔δに配置し、面外変位の空間微分項を式（２）のよう
に差分近似して求めているのである。 （δ3 ｗ／δｘ3 ）＝（ｗ4 −３ｗ3 ＋３ｗ2 −ｗ1 ）／δ3 ・・・・（２） しかしながら、式（２）のような差分近似を用いる場
合、各加速度計０９の間隔δの取付誤差が計測誤差に大
きな影響を及ぼす。また、各加速時計０９にそれぞれア
ンプ０１０を接続する必要があるので、アンプ内の電気
回路特性による各出力信号間の位相差も計測誤差の原因
となっている。
時計を用いて行う板材，梁材等の剪断力の計測は、図３
側面図に示す要領で行われている。すなわち、０８は板
材もしくは梁材の被検材，０９は複数の加速度計，０５
は被検材０８に加速度計０９を取り付ける接着剤，０１
０は計測用アンプである。このように、従来は、計測対
象の板材もしくは梁材０８の表面に加速度計０９を等間
隔δに配置し、面外変位の空間微分項を式（２）のよう
に差分近似して求めているのである。 （δ3 ｗ／δｘ3 ）＝（ｗ4 −３ｗ3 ＋３ｗ2 −ｗ1 ）／δ3 ・・・・（２） しかしながら、式（２）のような差分近似を用いる場
合、各加速度計０９の間隔δの取付誤差が計測誤差に大
きな影響を及ぼす。また、各加速時計０９にそれぞれア
ンプ０１０を接続する必要があるので、アンプ内の電気
回路特性による各出力信号間の位相差も計測誤差の原因
となっている。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、検出器間の寸法誤差，計測電気回路の位相差
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を提供
することを目的とする。
たもので、検出器間の寸法誤差，計測電気回路の位相差
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、板材もしくは梁材を伝搬する曲げ
波による剪断力を計測するために歪を電圧として検出す
るための複数の電極と、上記複数の電極を寸法誤差なく
等間隔に取り付けられた高分子圧電膜と、上記高分子圧
電膜を上記板材もしくは梁材に貼り付けるための絶縁を
兼ねた接着用保護膜とで構成されたことを特徴とする。
るために、本発明は、板材もしくは梁材を伝搬する曲げ
波による剪断力を計測するために歪を電圧として検出す
るための複数の電極と、上記複数の電極を寸法誤差なく
等間隔に取り付けられた高分子圧電膜と、上記高分子圧
電膜を上記板材もしくは梁材に貼り付けるための絶縁を
兼ねた接着用保護膜とで構成されたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面につい
て説明すると、図１はその平面図、図２は図１の側面図
である。
て説明すると、図１はその平面図、図２は図１の側面図
である。
【０００７】すなわち、図１〜図２において、構造物の
歪みを計測するために、分極処理したＰＶＤＦ（ポリフ
ッ化ビニリデン）等の高分子圧電膜１の両面に電極２，
２´；３，３´を間隔δで２組蒸着させる。高分子圧電
膜１及び電極２，３は梁あるいは板等の計測対象部材
（以下被検材８という）との絶縁を兼ねたエポキシ樹脂
等の保護フィルム４で覆われている。
歪みを計測するために、分極処理したＰＶＤＦ（ポリフ
ッ化ビニリデン）等の高分子圧電膜１の両面に電極２，
２´；３，３´を間隔δで２組蒸着させる。高分子圧電
膜１及び電極２，３は梁あるいは板等の計測対象部材
（以下被検材８という）との絶縁を兼ねたエポキシ樹脂
等の保護フィルム４で覆われている。
【０００８】このような構造において、被検材８が曲げ
変形すると、高分子圧電膜１が伸縮し各電極２，２´と
３，３´間に部材の歪みε＝（δｗ2 ／δｘ2 ）に比例
した電圧が発生する。その際、被検材８に作用する剪断
力Ｆｘは、部材の面外変形ｗの空間微分を差分近似して
式（３）で求めることができる。 Ｆｘ＝Ｄ（δ3 ｗ／δｘ3 ）＝Ｄ[(ε2 −ε1 ）／δ] ・・・・・（３） したがって、電極２，２´と電極３，３´との間に発生
した電圧の差が出力されるように電極２と３とを電極２
´と３´とをそれぞれ配線６，６´で結線し、その出力
をリード線７，７´から計測用アンプ１０に入力して計
測することによって、電極２，３間の中心位置（ｘ＝
０）における被検材８の表面に作用する剪断力Ｆｘを計
測できるのである。本剪断力検出器は、電極２，３を２
組蒸着するとともに、保護フィルム４で覆われた高分子
圧電膜１で構成されており、本検出器を被検材８に接着
剤５で貼り付けることによって、各電極位置における部
材表面の歪みεに比例した電圧が各電極間に発生する。
そこで、電極２，３´と電極２´，３を配線６，６´で
結せんすることによって、電極２，３間の中央位置にお
ける剪断力として、電極２，２´及び電極３，３´間に
生じた電圧の差が配線６，６´からリード線７，７´を
介して出力される。
変形すると、高分子圧電膜１が伸縮し各電極２，２´と
３，３´間に部材の歪みε＝（δｗ2 ／δｘ2 ）に比例
した電圧が発生する。その際、被検材８に作用する剪断
力Ｆｘは、部材の面外変形ｗの空間微分を差分近似して
式（３）で求めることができる。 Ｆｘ＝Ｄ（δ3 ｗ／δｘ3 ）＝Ｄ[(ε2 −ε1 ）／δ] ・・・・・（３） したがって、電極２，２´と電極３，３´との間に発生
した電圧の差が出力されるように電極２と３とを電極２
´と３´とをそれぞれ配線６，６´で結線し、その出力
をリード線７，７´から計測用アンプ１０に入力して計
測することによって、電極２，３間の中心位置（ｘ＝
０）における被検材８の表面に作用する剪断力Ｆｘを計
測できるのである。本剪断力検出器は、電極２，３を２
組蒸着するとともに、保護フィルム４で覆われた高分子
圧電膜１で構成されており、本検出器を被検材８に接着
剤５で貼り付けることによって、各電極位置における部
材表面の歪みεに比例した電圧が各電極間に発生する。
そこで、電極２，３´と電極２´，３を配線６，６´で
結せんすることによって、電極２，３間の中央位置にお
ける剪断力として、電極２，２´及び電極３，３´間に
生じた電圧の差が配線６，６´からリード線７，７´を
介して出力される。
【０００９】
【発明の効果】本発明装置では、２点の検出点（電極位
置）を１枚の圧電フィルム上に設けることによって、計
測時の検出器取付誤差に起因した差分近似誤差及び計測
用電気回路の位相差に起因した計測誤差の低減が可能と
なる。また、剪断力に比例した電圧を直接出力するよう
に電極を結線することによって、計測用電気回路を少な
くすることができる。
置）を１枚の圧電フィルム上に設けることによって、計
測時の検出器取付誤差に起因した差分近似誤差及び計測
用電気回路の位相差に起因した計測誤差の低減が可能と
なる。また、剪断力に比例した電圧を直接出力するよう
に電極を結線することによって、計測用電気回路を少な
くすることができる。
【００１０】要するに本発明によれば、板材もしくは梁
材を伝搬する曲げ波による剪断力を計測するために歪を
電圧として検出するための複数の電極と、上記複数の電
極を寸法誤差なく等間隔に取り付けられた高分子圧電膜
と、上記高分子圧電膜を上記板材もしくは梁材に貼り付
けるための絶縁を兼ねた接着用保護膜とで構成されたこ
とにより、検出器間の寸法誤差，計測電気回路の位相差
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。
材を伝搬する曲げ波による剪断力を計測するために歪を
電圧として検出するための複数の電極と、上記複数の電
極を寸法誤差なく等間隔に取り付けられた高分子圧電膜
と、上記高分子圧電膜を上記板材もしくは梁材に貼り付
けるための絶縁を兼ねた接着用保護膜とで構成されたこ
とにより、検出器間の寸法誤差，計測電気回路の位相差
による計測誤差をなくする高性能の剪断力検出器を得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明の一実施例を示す剪断力検出器の平面図
である。
である。
【図２】図１のII−II矢視縦断面図である。
【図３】従来の加速度計による剪断力計測状況を示す側
面図である。
面図である。
１ 高分子圧電膜 ２，２´ 電極 ３，３´ 電極 ４ 保護フィルム ５ 接着剤 ６，６´ 配線 ７，７´ リード線 ８ 被検材（被検梁あるいは被検板） １０ 計測用アンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 板材もしくは梁材を伝搬する曲げ波によ
る剪断力を計測するために歪を電圧として検出するため
の複数の電極と、上記複数の電極を寸法誤差なく等間隔
に取り付けられた高分子圧電膜と、上記高分子圧電膜を
上記板材もしくは梁材に貼り付けるための絶縁を兼ねた
接着用保護膜とで構成されたことを特徴とする剪断力検
出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203896A JPH09280970A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 剪断力検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11203896A JPH09280970A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 剪断力検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280970A true JPH09280970A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14576465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11203896A Withdrawn JPH09280970A (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 剪断力検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280970A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226858A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Hiroshima Univ | 変動荷重センサ及びこれを用いた触覚センサ |
| JP2008082947A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hiroshima Univ | 挟み込み剪断力センサおよび挟み込み剪断力測定装置 |
| WO2009035910A1 (en) * | 2007-09-11 | 2009-03-19 | Honeywell International Inc. | Magnetic shear force sensor |
| JP2009222556A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hiroshima Univ | ずれ応力センサおよび分布型ずれ応力センサ |
-
1996
- 1996-04-09 JP JP11203896A patent/JPH09280970A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006226858A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Hiroshima Univ | 変動荷重センサ及びこれを用いた触覚センサ |
| JP2008082947A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hiroshima Univ | 挟み込み剪断力センサおよび挟み込み剪断力測定装置 |
| WO2009035910A1 (en) * | 2007-09-11 | 2009-03-19 | Honeywell International Inc. | Magnetic shear force sensor |
| JP2009222556A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Hiroshima Univ | ずれ応力センサおよび分布型ずれ応力センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |