JPS6282304A - 歪ゲ−ジの動的較正値測定装置 - Google Patents

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） この発明は、構造物などの動的歪を測定する際に必要な
、歪ゲージの動的較正値を測定するための装置に関する
。

（従来の技術〉 例えば、運転状態にあける空気調和機の配管系の動的歪
を、高速フーリエ解析′Ｉ装置を用いて歪モーダル・ア
ナリシス法によって測定しようとする場合、アンプやフ
ィルターなどの電気的な信号伝達経路にＪ３Ｌブる周波
数特性を考慮した。歪ゲージの動的較正値を予め測定し
ておく必要がある。

こうした動的較正値を得る手段の一つとして、加速度計
や力検出器の測定時に用いられるド【］ツブテストがあ
る。この測定装置は、第４図に示すように構成されるも
ので、歪ゲージ（１）が貼付けられた上下に良い試験片
〈２）の一端（上端）を糸（３）を介して支持体（４）
に吊り下げ、該支持体（４）の両端をそれぞれ一端が固
定壁に固定されたゴムコード（５）で鉛直方向に変位可
能に支持し、さらに初期■を与えておくためのウェイト
（６）を糸（７）を介して試験片（２）の下端に吊り下
げたものである。（８）は前記支持体（４）に重力方向
の衝撃荷重を印ＩＪＩ＋するインパクトハンマーであっ
て、その先端にはゴム製のヘッド（８ａ）が装着される
とともに、ロードセル（９）がヘッド（８ａ）と少間隔
を隔ててその上部に配設されている。

そして、インパクトハンマー（８）で支持体（４）を下
向きに（重力方向）に叩いてやると、支持体（４）はゴ
ムコード（５）の張力に抗して下方移動するが、試験片
（２）およびウェイト（６）は慣性によってその状態を
帷持し続けようとして無重力状態となる。そのため、瞬
間的に糸（３）がゆるみ、それまでウェイト（６）で引
張られて伸び変形していた試験片（２）が元の長さに戻
る。このときの歪ゲージ（１）の出力状態を経時変化と
して測定すると、第５図に示すような波形が１！７られ
る。この出力特性図において、出力電圧がマイナス側で
一定となる状態は、試験片（２）が自由状態に戻ったこ
とと一致し、このときの電圧値ＶＣと初期状態の電圧値
Ｖｏｃとから、ウェイト（６）で付与された試験片（２
）の理論的な歪を考えることにより次式によって動的較
正値が得られる。

動的較正ｆｉｌｉｃＡし＝（１／１Ｖｃ−Ｖｏｃ　ｌ）
ｘ　　（ｍ　　−ｇ　　／Ｅ−Ｚ）　　・・・　（Ｔ）
ここで、Ｅニヤフグ率 Ｚ：断面係数 ＩＩｌ：ウェイトの質量 り　：小力加速度 要するに電ｒｆ値ＶＣおよびＶｏｃを測定することによ
り、動的較正値を即座に知ることがｒきるものである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は上記のような測定ｖｔ置によって歪ゲージの
動的較正値を測定してみた。この場合、断面積の異なる
２神類の試験片Ａ、Ｂについて、質量の異なる３種のウ
ェイトＭ１．Ｍ２．Ｍ３を適用して動的較正値（歪／電
圧）を測定した。その結果は下表の通りであった。

しかるに、この動的較正値は、試験片の形状やウェイト
の質量の違いで差異があってはならないにも拘らず、試
験片の断面積が変化したことで測定値が数倍にも大きく
変動し、ウェイトの質量が変わることによっても無視で
きない幅の変動が現われている。これは以下の理由によ
るものと思われる。

つまり、第４図に示す測定装置では、試験片〈２）に軸
方向歪りｌ′ｌ＠引張り歪）を初Ｉｌｌ　Ｐとして与え
るべきであるが、実際には、試験片〈２）の吊り下げ姿
勢の不正や、試験片（２）とこれに作用するウェイト（
６）の重力の方向にズレがあることなどが原因して、軸
方向歪に加えて曲げ方向歪が加わっているからである。

しかも、この曲げ方向歪はその値が小さなものであって
も歪ゲージの出力値を大きく変動させてしまうため、測
定値が大きく変動してしまうことに依る。

このように、従来は歪ゲージの動的較正を正確に行うこ
とができなかった。そのため、動的較正が心霊な場合に
は、歪アンプによって静的な較正値を得、これから動的
な較正値を換痺していたが、この場合ら算出結果と実際
（Ｉｌｌとに差異が見られ、−膜性が（ｑられにくい点
Ｃ問題があった。

（発明の目的） この発明はかかる点に鑑みてなされたもので、前に述べ
たように歪ゲージは軸方向歪よりも曲げ方向歪によって
出力値に大きな変化が現われやすい点に着眼し、これに
基づき試験片に曲げ方向の初期歪を付与して動的較正）
直を測定することにより、測定時の装置構成上の差異や
セツティングや個人差などの外乱要因による曲げ方向歪
の影響を補償、排除して、歪ゲージの動的較正値を正確
に、しかも安定的に測定することのできる測定装置を提
供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明の解決手段は、第１図に示すように、
固定ｆｆ（１０）に鉛直方向に変位可能に支持された支
持体（１２）と、該支持体（１２）に重力方向の衝撃荷
重を印加する衝撃印加手段（２０）と、前記支持体〈１
２）に糸体（１９〉を介してほぼ水平姿勢に支持され、
歪ゲージ（１Ｇ）が貼着された梁体（１４）と、該梁体
（１４）に取付けられ、梁体の歪ゲージ（１６）の貼着
部位に初期曲げ方向歪を付与するウェイト（１５）とを
備えてなる構成としたものである。こＬ：で、前記試験
片として梁体（１４）の吊り下げ中心を対称軸にして梁
体（１４）およびウェイト（１５）が左右対称に配置さ
れるようにするとともに、梁体（１４）の左右中心に歪
ゲージ（１６〉を貼着するようにすることが、測定後の
動的較正値の算出を簡便に行い得る点で好ましい。

（作用） このことにより、本発明では、衝撃印加手段（２０）で
支持体〈１２）を叩きそれに重力方向の衝撃荷重を印加
すると、梁体（１４）を支持する糸体（１９）が弛緩し
て、梁体（１４）は瞬間的に無重力状態となり、これに
貼着された歪ゲージ（１６）もひずみが解放されて抵抗
値が変動する。このとき、梁体（１４）に付与される初
期歪が曲げ方向歪であるため、初期状態における歪ゲー
ジ（１６）のひずみも大きく、初期状態とひずみ解放時
との間ひ出力値に大きな変化量が（ワられる。従って、
測定時の外乱要因による影費を許容しくりる誤差の範囲
内に止めることがぐぎ、歪ゲージ（１６）の動的較正値
を正確ｔこ測定することができるものとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、（１０）は固定壁、（１２）は板状の
支持体であって、該支持体（１２〉は、上端が固定壁（
１０）に固定された左右−組のゴム、スプリング等より
なるフレキシブルコード（１１）でほぼ水平姿勢にかつ
鉛直方向に変位可能に支持されていて、該支持体（１２
）に試験片保持手段（１３）を介して試験片として梁体
（１４）がほぼ水平姿勢で吊り下げ支持されている。

梁体（１４）の左右両端からは同形、同ｖＪ闇のウェイ
ト（１５）、（１５）が吊り下げられていて梁体〈１４
）に曲げ方向の初期歪、つまり梁体（１４）が上向きに
湾曲するような初期歪を与えている。前記梁体（１４）
は所面形が正方形（例えば６　ｍｎ　Ｘ　６　ｍｍ　）
の棒状体として形成され、その左右方向中央部の上面に
、歪ゲージ（１６）がそのひずみ方向が梁体（１４）の
長手方向に沿う状態で貼着されている。

前記試験片保持手段（１３）は、上端が支持体〈１２〉
の中央に連結された一本の糸体（１７）と、中央部が該
糸体（１７）の下端に；を枯されて支持体（１２）に水
平姿勢に吊り下げられた棒状体く１８）と、各上端が該
棒状体く１８）の両端に連結され、各下端が梁体く１４
）に連結された左右−組の糸体（１９）、（１９）とか
らなり、この２本の糸体（１９）、（１９）を梁体（１
４・）の中央部を挾む左右二個所に固定して、梁体（１
４）をほぼ水平姿勢で支持している。上記の各糸体（１
７）、（１９）は、縫製用糸などのやわらかく自己保形
性のない糸ないし紐で構成される。

さらに、前記支持体（１２）を叩打し梁体（１４）を瞬
間的に無小力状態にするために支持体（１２）に＋Ｑ力
り向の衝撃荷重を印加する衝撃印加手段としてのインパ
クトハンマー（２０）が設けられている。このインパク
トハンマー（２０〉は下端にゴム製のヘッド（２１〉を
有し、ダブルハンマリングを防＋トｒきるものとしてい
る。また、インパクトハンマー（２０）側のデータを得
るために、ヘラｌ：（２１＞のやや−Ｌ部にロードセル
（２２）が取付けられている。

なお、図示を省略したが、計ゲージ（１６）およびロー
ドセル（２２）はそれぞれも１測機器と電気的に接続さ
れ、その出力１ｔｎに棋づいてｎｈ述の式＜Ｔ）により
歪ゲージ（１Ｇ）の動的較正値Ｃ△しを計測するように
なされている。

したがって、上記の如く構成された測定装置は、インパ
クトハンマー（２０）で支持体（１２〉を叩きそれに重
力方向の衝撃荷車を印１７１１すると、梁体〈１４〉を
支持する糸体（１７＞、（１９）が弛緩して、梁体（１
４）は瞬間的に無重力状態となり、これに貼着された歪
ゲージ（１６）もひずみが解放されて抵抗値が変動する
。このとき、梁体（１４）に付すされる初期歪が曲げ方
向子であるため、初期状態における歪ゲージ（１６）の
ひずｂも大きく、初期状態とひずみ解放時との間て゛出
力値に大きな変化１ｉが得られる。よって、測定時の外
乱要因による影響を許容し得る誤差の範囲内に止めるこ
とができ、歪ゲージ（１６）の動的較正１ｉｆｌを正確
に測定することができる。

次に、以上のように構成された測定装置によって、歪ゲ
ージ（１６）の動的較正値を測定した。

具体的には、４１Ｉの試験片Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４に
ついて、それぞれ１０回ずつ測定を行い、測定値のバラ
ツキの程度を確＆ｚした。その結果を第２図に示してい
る。第２図に；Ｊ３いて、横軸は測定回教、縦軸は動的
較正ｆｆｌ　（ＳＴＲＡ　ｆＮ／ＶＯＩ−１）を示して
いる。各試験片ＴＩ、Ｔ２．Ｔ３゜Ｔ４の測定データは
それぞれ異なる信号でプロットされている。

第２図から明らかなように、測定値は平均値に対して１
０ないし１５％の範囲内のバラツキしかなく、測定が正
確に行い得、安定したデータの得られることか確認て゛
さる。

（変形例） 第３図は試験片保持手段（１３）の変形例を示している
。これでは支持体（１２）に逆ｖｔ形に固定された糸体
（１９）のみで試験片保持手段（１３）を構成して、糸
体（１９）の下端を試験片としての梁体（１４）の中央
部を挾む左右２個所に固定して、梁体（１４）を水平に
支持できるようにしたものである。このように試験片（
１４）は、前）出の棒状体（１８）を省略して支持して
もよく、要は糸体が梁体（１４）を支持りる構造であり
さえづ“ればよい。

なお、梁体（１４）の形状およびウェイト（１５）の大
きさ、重さおよびその取付は位置等は測定状況に応じて
適宜変更されるべきものであるので、実施例で開示され
たものには限定しない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、試験片として
の梁体（１４）に曲げ方向の初期歪を与えて、歪ゲージ
（１６）の出力値が初期状態と自由状態とで大きく変化
するようにし、この種の測定を行う際に除去し難い装置
構成の差異やセツティングの個人差などの外乱要因によ
るバラツキの変化幅が前記出力値に比べてごく小さくな
るものとしたので、外乱要因によるバラツキを許容誤差
の範囲内に止めて、計ゲージ（１６）の動的較正値の測
定を正確に、しかも安定して行うことができ、実構造物
の振動や応力の測定、あるいは設計段階にお【ノる構造
物の動的特性評価ｐシュミレーションを行うについて、
正確な作業を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す測定装置の原理構造図、
第２図は本発明装置の測定結果を示す変動特性図である
。第３図は本発明における試験片保持手段の変形例を示
す原理構造図である。第４図は測定装置の従来例を示す
原理Ｉｉ古図、第５図は歪ゲージの出力特性図である。 （１２）・・・支持体、〈１４）・・・梁体、（１６）
・・・歪ゲージ、（１９〉・・・糸体、（２０）・・・
インパクトハンマー。 特８１出願人　　　ダイキン工業株式会社代　　理　　
人　　　　　弁理士　　前　　１）　　　弘；訃寥糧旭

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定壁（１０）に鉛直方向に変位可能に支持され
   た支持体（１２）と、該支持体（１２）に重力方向の衝
   撃荷重を印加する衝撃印加手段（２０）と、前記支持体
   （１２）に糸体（１９）を介してほぼ水平姿勢に支持さ
   れ、歪ゲージ（１６）が貼着された梁体（１４）と、該
   梁体（１４）に取付けられ、梁体の歪ゲージ（１６）の
   貼着部位に初期曲げ方向歪を付与するウェイト（１５）
   とを備えてなることを特徴とする歪ゲージの動的較正値
   測定装置。