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公開番号2024127310
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023036380
出願日2023-03-09
発明の名称歪計測システム
出願人TDK株式会社
代理人前田・鈴木国際特許弁理士法人
主分類G01L 1/22 20060101AFI20240912BHJP(測定;試験)
要約【課題】歪による抵抗変化を効果的に検出可能であり、消費電力も抑えられる歪測定システム
【解決手段】歪を生じる被測定物に設けられる抵抗体および圧電素子と、前記抵抗体の抵抗値の変化を検出する抵抗検出部と、前記圧電素子の圧電効果を検出する圧電検出部と、前記圧電検出部の検出結果から前記被測定物に歪の変化が生じるタイミングである歪変化タイミングを検出し、前記歪変化タイミングにおいて前記抵抗体で生じた前記抵抗値の変化を算出し、前記抵抗値の変化の算出結果を用いて前記被測定物に生じる歪の大きさを算出する歪演算部と、を有する歪計測システム。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
歪を生じる被測定物に設けられる抵抗体および圧電素子と、
前記抵抗体の抵抗値の変化を検出する抵抗検出部と、
前記圧電素子の圧電効果を検出する圧電検出部と、
前記圧電検出部の検出結果から前記被測定物に歪の変化が生じるタイミングである歪変化タイミングを検出し、前記歪変化タイミングにおいて前記抵抗体で生じた前記抵抗値の変化を算出し、前記抵抗値の変化の算出結果を用いて前記被測定物に生じる歪の大きさを算出する歪演算部と、を有する歪計測システム。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記圧電検出部の検出結果から前記被測定物に歪の変化が生じていないタイミングである歪非変化タイミングを検出し、前記歪非変化タイミングにおいて前記抵抗体で生じた前記抵抗値の変化を算出し、前記抵抗体の温度変化を算出する温度変化算出部をさらに有する請求項１に記載の歪計測システム。
【請求項３】
前記抵抗体、前記圧電素子および前記被測定物のそれぞれの少なくとも一部が、所定の方向に沿って重なっている請求項１に記載の歪計測システム。
【請求項４】
前記抵抗体を含むブリッジ回路を有し、
前記抵抗検出部は、前記ブリッジ回路の出力を測定することで、前記抵抗体の抵抗値の変化を検出する請求項１に記載の歪計測システム。
【請求項５】
前記抵抗体を含むブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の出力を増幅する差動アンプと、を有し、
前記抵抗検出部は、前記差動アンプで増幅された前記ブリッジ回路の出力を測定することで、前記抵抗体の抵抗値の変化を検出する請求項１に記載の歪計測システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物に生じる歪を計測する歪計測システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
被測定物の歪を測定する歪ゲージとしては、抵抗体の変形に伴う抵抗値の変化を用いて歪を検出するいわゆる電気抵抗式ものが広く使用されている。しかしながら、抵抗体の抵抗値は、歪だけでなく温度によっても変化するため、このような歪ゲージにおいて正確に歪を検出するためには、全体的な抵抗値の変化から、歪による抵抗変化成分を取り出す必要がある。
【０００３】
たとえば、従来の電気抵抗式の歪検出センサでは、歪検出用の抵抗体に加えて、被測定物の歪の影響を受けない温度変化検出用の抵抗体を追加し、歪検出用の抵抗体による出力値から、温度検出用の抵抗体の出力値から算出された温度変化の影響を除去し、被測定物の歪を検出する手法が提案されている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－１１１３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の歪検出センサでは、抵抗体の自己発熱や抵抗値の経年変化など、被検出物の歪および環境温度の変化以外の要因で抵抗値が変化して誤差を生じる場合があり、問題となっている。また、従来の歪検出センサは、歪検出用の抵抗体と温度検出用の抵抗体の両方の抵抗値の検出のために、消費電力が大きくなる問題がある。
【０００６】
本開示は、このような課題に鑑みてなされ、歪による抵抗変化を効果的に検出可能であり、消費電力も抑えられる歪測定システムに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示に係る歪測定システムは、
歪を生じる被測定物に設けられる抵抗体および圧電素子と、
前記抵抗体の抵抗値の変化を検出する抵抗検出部と、
前記圧電素子の圧電効果を検出する圧電検出部と、
前記圧電検出部の検出結果から前記被測定物に歪の変化が生じるタイミングである歪変化タイミングを検出し、前記歪変化タイミングにおいて前記抵抗体で生じた前記抵抗値の変化を算出し、前記抵抗値の変化の算出結果を用いて前記被測定物に生じる歪の大きさを算出する歪演算部と、を有する。
【０００８】
本開示に係る歪測定システムでは、圧電素子の圧電効果を検出して歪変化タイミングを検出し、歪変化タイミングにおいて抵抗体で生じた抵抗値の変化を算出するため、想定される歪速度が非常に遅い場合などを除き、抵抗体の歪による抵抗変化を効果的に検出可能である。また、圧電素子の圧電効果を検出するための消費電力は、抵抗体の抵抗値を検出するための消費電力より小さくて済むため、このような歪測定システムは、消費電力を抑えられる。
【０００９】
また、たとえば、本開示に係る歪測定システムは、前記圧電検出部の検出結果から前記被測定物に歪の変化が生じていないタイミングである歪非変化タイミングを検出し、前記歪非変化タイミングにおいて前記抵抗体で生じた前記抵抗値の変化を算出し、前記抵抗体の温度変化を算出する温度変化算出部をさらに有してもよい。
【００１０】
このような歪測定システムでは、環境温度の変化を検出することができる。また、算出した温度変化の検出値を用いて、抵抗値の変化と歪の間の感度補正なども正確に行うことが可能であり、より広い温度範囲で精度よく歪を計測できる。また、圧電検出部の検出結果から歪非変化タイミングを検出するため、このような歪測定システムは、抵抗値の変化から温度を検出するものに比べて消費電力を抑えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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