JPS637613B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS637613B2 JPS637613B2 JP57109711A JP10971182A JPS637613B2 JP S637613 B2 JPS637613 B2 JP S637613B2 JP 57109711 A JP57109711 A JP 57109711A JP 10971182 A JP10971182 A JP 10971182A JP S637613 B2 JPS637613 B2 JP S637613B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- stress
- optical fiber
- photoelastic material
- polarized
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring 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
- G01L1/241—Measuring 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 by photoelastic stress analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光弾性現象を利用した力センサに関す
るものである。
るものである。
従来の力センサは、受感部に生ずる歪を抵抗線
式歪ゲージにより検出し、歪の量を増幅して、さ
らに、そのアナログ量をデイジタル変換し、計算
機に入力、力の成分を算出する方式のものが一般
的である。
式歪ゲージにより検出し、歪の量を増幅して、さ
らに、そのアナログ量をデイジタル変換し、計算
機に入力、力の成分を算出する方式のものが一般
的である。
この方式には以下の欠点がある。
(1) 歪ゲージの出力は不安定である。
(2) 増幅器が高価である。
(3) Ａ／Ｄ変換器が高価である。
本発明の目的は、従来から多用されている歪ゲ
ージ利用の力センサに替り、光弾性現象を利用
し、更に回路構成及びセンサ自体の構造を簡素化
して応力を測定できるようにした力センサを提供
することにある。
ージ利用の力センサに替り、光弾性現象を利用
し、更に回路構成及びセンサ自体の構造を簡素化
して応力を測定できるようにした力センサを提供
することにある。
即ち、本発明は上記目的を達成するために光源
と、該光源から照射された光を偏光させる偏光板
と、該偏光板によつて偏光された光を導く照射用
光フアイバと、該照射用光フアイバによつて導か
れた偏光光が照射され、応力を受けるべく設置さ
れた光弾性材料と、該光弾性材料を通過した光を
受光すべく隣接させて設置された複数の受光用光
フアイバと、該受光用光フアイバの各々に対応さ
せて設置された複数の受光素子と、上記光弾性材
料に与えられる応力に基いて明暗のしまの移動に
ともなつて上記上記受光素子から発生するパルス
信号を計数すると共に上記複数の受光素子から得
られる信号に基いて明暗のしまの移動方向を検出
して上記計数の増減を行い、応力を求めるカウン
タとを備えたことを特徴とする力センサである。
と、該光源から照射された光を偏光させる偏光板
と、該偏光板によつて偏光された光を導く照射用
光フアイバと、該照射用光フアイバによつて導か
れた偏光光が照射され、応力を受けるべく設置さ
れた光弾性材料と、該光弾性材料を通過した光を
受光すべく隣接させて設置された複数の受光用光
フアイバと、該受光用光フアイバの各々に対応さ
せて設置された複数の受光素子と、上記光弾性材
料に与えられる応力に基いて明暗のしまの移動に
ともなつて上記上記受光素子から発生するパルス
信号を計数すると共に上記複数の受光素子から得
られる信号に基いて明暗のしまの移動方向を検出
して上記計数の増減を行い、応力を求めるカウン
タとを備えたことを特徴とする力センサである。
以下本発明を図に基づき具体的に説明する。
第１図に示すように、ガラス、ベークライト、
エポキシ樹脂等の光弾性材料１に、偏光２を透過
させると透過光は、材料の応力状態により、光の
強度が変化する。透過光の強さをＩ、入射される
偏光をAsinwt、常偏光と異常偏光の位相差をδ、
入射光と主応力面との傾きをθとすれば、次式が
成り立つ。
エポキシ樹脂等の光弾性材料１に、偏光２を透過
させると透過光は、材料の応力状態により、光の
強度が変化する。透過光の強さをＩ、入射される
偏光をAsinwt、常偏光と異常偏光の位相差をδ、
入射光と主応力面との傾きをθとすれば、次式が
成り立つ。
Ｉ∝A2sin22θ・sin2δ／２
そこで、
δ＝2nπにおいてＩ＝０となる。
すなわち透過光の強さを測定することにより、
材料に生じた応力状態を知ることができる。
材料に生じた応力状態を知ることができる。
第２図に本発明、実施例の外観を、第３図にそ
のブロツク図を示す。
のブロツク図を示す。
光源６を出た光は偏光板により偏光させられ
る。この光を、光フアイバーにより、それぞれの
応力測定個所にまで導く。そこで、光弾性材料９
を透過した光を再び光フアイバーにより受光素子
１１にまで導く。
る。この光を、光フアイバーにより、それぞれの
応力測定個所にまで導く。そこで、光弾性材料９
を透過した光を再び光フアイバーにより受光素子
１１にまで導く。
光弾性材料の形状、および応力を測定する個所
については、それぞれ、光センサの仕様に合わせ
て決定される。
については、それぞれ、光センサの仕様に合わせ
て決定される。
さて、第１図の力センサに荷重が加わつた場合
を第３図で説明する。材料中の応力が大きくなる
につれて、式(1)の主応力差によるsin2δ／２の値が 変化し、材料中に明暗のしま模様があらわれる。
はじめにあらわれるしまを零次のしまと呼ぶが、
このしまの生ずる場所の近くに受光用光フアイバ
ー１０を配置してある。
を第３図で説明する。材料中の応力が大きくなる
につれて、式(1)の主応力差によるsin2δ／２の値が 変化し、材料中に明暗のしま模様があらわれる。
はじめにあらわれるしまを零次のしまと呼ぶが、
このしまの生ずる場所の近くに受光用光フアイバ
ー１０を配置してある。
応力が増すにつれ、しまが移動し、次々に新し
いしまが生ずる。
いしまが生ずる。
これを受光素子の出力から見ると、第４図の如
く、時間を共に次々とパルス入力が有ることと等
価である。第１図のカウンタ１２によりこのパル
ス数を積算して応力を求める。荷重を減ずる場合
にも明暗のしまは同様に発生するか、１測定個所
に対し受光用光フアイバーを２組近接して設け、
明暗のしまの移動方向を検出し、カウンタを増減
して対処する。
く、時間を共に次々とパルス入力が有ることと等
価である。第１図のカウンタ１２によりこのパル
ス数を積算して応力を求める。荷重を減ずる場合
にも明暗のしまは同様に発生するか、１測定個所
に対し受光用光フアイバーを２組近接して設け、
明暗のしまの移動方向を検出し、カウンタを増減
して対処する。
以上述べたように本発明によれば、カウンタに
よつて、受光素子から発生するパルス信号を計数
すると共に複数の受光素子から得られる信号に基
いて上記計数の増減を行うだけで光弾性材料に加
わる応力（荷重）を測定できるようにしたので、
測定回路及びセンサ自体の構成が簡素化でき、し
かも高信頼度で応力を測定できる効果を有する。
よつて、受光素子から発生するパルス信号を計数
すると共に複数の受光素子から得られる信号に基
いて上記計数の増減を行うだけで光弾性材料に加
わる応力（荷重）を測定できるようにしたので、
測定回路及びセンサ自体の構成が簡素化でき、し
かも高信頼度で応力を測定できる効果を有する。
第１図は本発明に用いる光弾性の原理の説明
図、第２図は本発明の一実施例の外観図、第３図
はそのブロツク図、第４図は光弾性材の作用を示
す説明図、第５図は受光素子の出力波形図であ
る。 ６…光源、７…偏光板、８…光フアイバー、９
…光弾性材料、１０…光フアイバー、１１…受光
素子、１２…カウンタ。
図、第２図は本発明の一実施例の外観図、第３図
はそのブロツク図、第４図は光弾性材の作用を示
す説明図、第５図は受光素子の出力波形図であ
る。 ６…光源、７…偏光板、８…光フアイバー、９
…光弾性材料、１０…光フアイバー、１１…受光
素子、１２…カウンタ。
Claims (1)
- １ 光源と、該光源から照射された光を偏光させ
る偏光板と、該偏光板によつて偏光された光を導
く照射用光フアイバと、該照射用光フアイバによ
つて導かれた偏光光が照射され、応力を受けるべ
く設置された光弾性材料と、該光弾性材料を通過
した光を受光すべく隣接させて設置された複数の
受光用光フアイバと、該受光用光フアイバの各々
に対応させて設置された複数の受光素子と、上記
光弾性材料に与えられる応力に基いて明暗のしま
の移動にともなつて上記上記受光素子から発生す
るパルス信号を計数すると共に上記複数の受光素
子から得られる信号に基いて明暗のしまの移動方
向を検出して上記計数の増減を行い、応力を求め
るカウンタとを備えたことを特徴とする力セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10971182A JPS59635A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10971182A JPS59635A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59635A JPS59635A (ja) | 1984-01-05 |
| JPS637613B2 true JPS637613B2 (ja) | 1988-02-17 |
Family
ID=14517275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10971182A Granted JPS59635A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59635A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0384712U (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-28 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56115931A (en) * | 1980-02-18 | 1981-09-11 | Toshiba Corp | Pressure-measuring device |
| JPS5744827A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-13 | Shimadzu Corp | Polarization plane type light pressure sensor |
-
1982
- 1982-06-28 JP JP10971182A patent/JPS59635A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0384712U (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59635A (ja) | 1984-01-05 |
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