JP2003185507A - 応力分布測定テープおよび応力分布測定方法 - Google Patents
応力分布測定テープおよび応力分布測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】構造物に貼り付けて特定の直線上、折線上ある
いは曲線上の応力分布を簡単に測定することができる応
力分布測定テープと応力分布測定方法に関する。 【解決手段】支持体テープの片方の面に複数の異方性圧
電材料を、少なくとも２方向に異方性の向きを変えて貼
り付けた応力分布測定テープを構造部材表面に接着し
て、表面電位計を用いて異方性圧電材料の表面電位を非
接触方式で測定し、その表面電位を圧電方程式に代入し
て部材応力分布を求める。また、表面電位計の計測プロ
ーブを保持具に取り付けて異方性圧電材料の上面に置
き、保持具を移動させて多数箇所で表面電位を手早く測
定する。
いは曲線上の応力分布を簡単に測定することができる応
力分布測定テープと応力分布測定方法に関する。 【解決手段】支持体テープの片方の面に複数の異方性圧
電材料を、少なくとも２方向に異方性の向きを変えて貼
り付けた応力分布測定テープを構造部材表面に接着し
て、表面電位計を用いて異方性圧電材料の表面電位を非
接触方式で測定し、その表面電位を圧電方程式に代入し
て部材応力分布を求める。また、表面電位計の計測プロ
ーブを保持具に取り付けて異方性圧電材料の上面に置
き、保持具を移動させて多数箇所で表面電位を手早く測
定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機械や構造物等の応
力測定において、部材表面の特定の２点を結ぶ直線上、
折線上あるいは曲線上の応力分布を簡単に測定すること
のできる応力分布測定テープと、その応力分布測定テー
プを用いた応力分布測定方法に関する。
力測定において、部材表面の特定の２点を結ぶ直線上、
折線上あるいは曲線上の応力分布を簡単に測定すること
のできる応力分布測定テープと、その応力分布測定テー
プを用いた応力分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械や構造物の応力測定には歪ゲージが
多く用いられてきたが、歪ゲージで測定できるのは歪ゲ
ージ接着箇所の応力であるので、部材表面の特定の線上
あるいは面上の応力分布を測定するには多数の歪ゲージ
を接着する必要があった。また、二次元応力状態にある
部材の応力成分を求めるには２軸又は３軸の歪ゲージを
用いる必要があり、多数箇所の歪測定では電気配線や歪
測定器のチャンネル数が増加して装置が大掛かりになる
という問題があった。
多く用いられてきたが、歪ゲージで測定できるのは歪ゲ
ージ接着箇所の応力であるので、部材表面の特定の線上
あるいは面上の応力分布を測定するには多数の歪ゲージ
を接着する必要があった。また、二次元応力状態にある
部材の応力成分を求めるには２軸又は３軸の歪ゲージを
用いる必要があり、多数箇所の歪測定では電気配線や歪
測定器のチャンネル数が増加して装置が大掛かりになる
という問題があった。
【０００３】構造部材表面の特定の線上あるいは面上の
応力分布を測定する方法として、最近、光ファイバー、
サーモグラフィーあるいはモアレ縞を利用した光学的手
法などが提案されている。これらは、非接触で応力分布
が測定できることや多点測定が可能であるという長所を
有するが、測定装置が高価で温度や振動などの環境に影
響を受けやすいので、実構造物の現場測定が容易でない
という問題があった。
応力分布を測定する方法として、最近、光ファイバー、
サーモグラフィーあるいはモアレ縞を利用した光学的手
法などが提案されている。これらは、非接触で応力分布
が測定できることや多点測定が可能であるという長所を
有するが、測定装置が高価で温度や振動などの環境に影
響を受けやすいので、実構造物の現場測定が容易でない
という問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では歪感知に圧
電材料を用いることにより、構造物表面の特定の直線
上、折線上あるいは曲線上の応力分布を簡単に測定する
ことが課題である。
電材料を用いることにより、構造物表面の特定の直線
上、折線上あるいは曲線上の応力分布を簡単に測定する
ことが課題である。
【０００５】圧電材料に歪を与えると圧電材料は分極
し、圧電材料の特定の表面に電位を生じる。この電位は
圧電方程式によると与えた歪に比例したものになる。そ
こで圧電材料を構造部材に接着し、圧電材料表面の電位
を非接触方式の表面電位計で測定すると部材応力を求め
ることができる。
し、圧電材料の特定の表面に電位を生じる。この電位は
圧電方程式によると与えた歪に比例したものになる。そ
こで圧電材料を構造部材に接着し、圧電材料表面の電位
を非接触方式の表面電位計で測定すると部材応力を求め
ることができる。
【０００６】構造部材表面は一般に二次元応力状態にあ
るので、応力成分を分離して求めるには歪感知に方向性
を有する異方性圧電材料を設置する必要がある。例えば
異方性主軸の向きが０度、４５度、９０度になるように
接着した３枚の異方性圧電材料（ＰＶＤＦ）の表面電位
Ｖｘ、Ｖ４５、ＶＹを測定すると、部材表面のσＸ、σ
Ｙおよびせん断応力τＸＹは数１の連立方程式を解くこ
とで得られることが特願２０００−３６６２６９号に示
されている。
るので、応力成分を分離して求めるには歪感知に方向性
を有する異方性圧電材料を設置する必要がある。例えば
異方性主軸の向きが０度、４５度、９０度になるように
接着した３枚の異方性圧電材料（ＰＶＤＦ）の表面電位
Ｖｘ、Ｖ４５、ＶＹを測定すると、部材表面のσＸ、σ
Ｙおよびせん断応力τＸＹは数１の連立方程式を解くこ
とで得られることが特願２０００−３６６２６９号に示
されている。
【０００７】
【数１】
上式でａ１、ａ２は異方性圧電材料の特性および構造部
材のヤング率とポアソン比、及び接着条件に依存する係
数である。
材のヤング率とポアソン比、及び接着条件に依存する係
数である。
【０００８】ところで、構造部材表面の特定の直線上、
折線上あるいは曲線上の応力分布を測定するには、多数
の異方性圧電材料を部材表面に簡単な方法で精度良く接
着する方法が必要である。本発明は、複数の異方性圧電
材料を異方性の向きを変えて精度良く接着した応力分布
測定テープを提供することにより、簡単に構造部材の応
力分布を測定することが課題である。
折線上あるいは曲線上の応力分布を測定するには、多数
の異方性圧電材料を部材表面に簡単な方法で精度良く接
着する方法が必要である。本発明は、複数の異方性圧電
材料を異方性の向きを変えて精度良く接着した応力分布
測定テープを提供することにより、簡単に構造部材の応
力分布を測定することが課題である。
【０００９】構造部材に接着された多数の圧電材料の表
面電位を測定するには、非接触方式の表面電位計の適用
が有効である。高速型の表面電位計にはミリ秒以下の高
速度で表面電位を測定できるものがある（例えばトレッ
クジャパンのカタログによるとＭｏｄｅ１３６２Ａの応
答時間は２００μｓｅｃ）。しかしながら、表面電位計
の計測プローブを手に持って多数箇所の表面電位を測定
すると、手ぶれなどの問題が生じる。このため本発明
は、計測プローブを保持具に取り付けて効率的に表面電
位を測定する方法を提供することが課題である。
面電位を測定するには、非接触方式の表面電位計の適用
が有効である。高速型の表面電位計にはミリ秒以下の高
速度で表面電位を測定できるものがある（例えばトレッ
クジャパンのカタログによるとＭｏｄｅ１３６２Ａの応
答時間は２００μｓｅｃ）。しかしながら、表面電位計
の計測プローブを手に持って多数箇所の表面電位を測定
すると、手ぶれなどの問題が生じる。このため本発明
は、計測プローブを保持具に取り付けて効率的に表面電
位を測定する方法を提供することが課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第一の応力分布測定テープは、［１］歪感
知部としての圧電材料を支持体テープの片方の面に規則
正しく並べて接着した応力分布測定テープであって、絶
縁材料の支持体テープと、前記支持体テープの片方の面
に少なくとも２方向に異方性の向きを変えて並べて接着
された複数の異方性圧電材料と、前記支持体テープの異
方性圧電材料が接着されていない側の表面にマークされ
た異方性圧電材料の形状と異方性の向きを表すマークと
を具備し、前記応力分布測定テープを異方性圧電材料の
マークが見えるように構造部材表面に接着して応力測定
を行うことを特徴とする。
め、本発明の第一の応力分布測定テープは、［１］歪感
知部としての圧電材料を支持体テープの片方の面に規則
正しく並べて接着した応力分布測定テープであって、絶
縁材料の支持体テープと、前記支持体テープの片方の面
に少なくとも２方向に異方性の向きを変えて並べて接着
された複数の異方性圧電材料と、前記支持体テープの異
方性圧電材料が接着されていない側の表面にマークされ
た異方性圧電材料の形状と異方性の向きを表すマークと
を具備し、前記応力分布測定テープを異方性圧電材料の
マークが見えるように構造部材表面に接着して応力測定
を行うことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の第二の応力分布測定テープ
は、［２］歪感知部としての圧電材料を支持体テープの
片方の面に規則正しく並べて剥離可能な粘着剤で粘着し
た応力分布測定テープであって、透明な支持体テープ
と、前記支持体テープの片方の面に少なくとも２方向に
異方性の向きを変えて並べて粘着された複数の異方性圧
電材料と、前記異方性圧電材料の粘着剤との接触面にマ
ークされた前記異方性圧電材料の異方性の向きを表すマ
ークとを具備し、前記応力分布測定テープを異方性圧電
材料のマークが見えるように構造部材表面に接着した後
に、前記支持体テープと異方性圧電材料の間の粘着剤を
剥がして支持体テープを取り除き異方性圧電材料表面を
露出させた状態で応力測定を行うことを特徴とする。
は、［２］歪感知部としての圧電材料を支持体テープの
片方の面に規則正しく並べて剥離可能な粘着剤で粘着し
た応力分布測定テープであって、透明な支持体テープ
と、前記支持体テープの片方の面に少なくとも２方向に
異方性の向きを変えて並べて粘着された複数の異方性圧
電材料と、前記異方性圧電材料の粘着剤との接触面にマ
ークされた前記異方性圧電材料の異方性の向きを表すマ
ークとを具備し、前記応力分布測定テープを異方性圧電
材料のマークが見えるように構造部材表面に接着した後
に、前記支持体テープと異方性圧電材料の間の粘着剤を
剥がして支持体テープを取り除き異方性圧電材料表面を
露出させた状態で応力測定を行うことを特徴とする。
【００１２】また、非導電性構造物で応力分布測定を行
うために、［３］上記［１］または［２］記載の応力分
布測定テープにおいて、支持体テープの片方の面に貼り
付けられた異方性圧電材料の表面に、さらに、前記異方
性圧電材料の全ての表面を覆い一部が支持体テープの外
側にはみ出す形状に一枚の金属フィルムを接着し、前記
金属フィルムに表面電位計の接地端子を接続して基準電
位とすることを特徴とする。
うために、［３］上記［１］または［２］記載の応力分
布測定テープにおいて、支持体テープの片方の面に貼り
付けられた異方性圧電材料の表面に、さらに、前記異方
性圧電材料の全ての表面を覆い一部が支持体テープの外
側にはみ出す形状に一枚の金属フィルムを接着し、前記
金属フィルムに表面電位計の接地端子を接続して基準電
位とすることを特徴とする。
【００１３】また、本発明の第一の応力分布測定方法
は、［４］上記［１］乃至［３］記載の応力分布測定テ
ープを用いた応力測定において、異方性圧電材料の表面
電位測定に振動容量型で距離補償型の表面電位計を用い
たこと、該表面電位計の計測プローブを保持具に取り付
け前記保持具を構造部材に接着された異方性圧電材料の
上面に置いて計測プローブの位置を保持したこと、前記
保持具を異方性圧電材料の上面で移動させて表面電位を
測定したことを特徴とする。
は、［４］上記［１］乃至［３］記載の応力分布測定テ
ープを用いた応力測定において、異方性圧電材料の表面
電位測定に振動容量型で距離補償型の表面電位計を用い
たこと、該表面電位計の計測プローブを保持具に取り付
け前記保持具を構造部材に接着された異方性圧電材料の
上面に置いて計測プローブの位置を保持したこと、前記
保持具を異方性圧電材料の上面で移動させて表面電位を
測定したことを特徴とする。
【００１４】また、本発明の第二の応力分布測定方法
は、［５］上記［１］乃至［３］記載の応力分布測定テ
ープを用いた応力測定において、金属板５７ａを底面に
取り付けた保持具を前記異方性圧電材料の上面に置いて
金属板５７ａの位置を保持したこと、金属板５７ａに電
気配線を接続して応力測定位置から離れた場所に置かれ
た別の金属板５７ｂに一方の端を接続したこと、金属板
５７ｂに表面電位計の計測プローブを接近させて該金属
板５７ｂとの間隔を固定したこと、前記保持具を異方性
圧電材料の上面で移動させて表面電位を測定したことを
特徴とする。
は、［５］上記［１］乃至［３］記載の応力分布測定テ
ープを用いた応力測定において、金属板５７ａを底面に
取り付けた保持具を前記異方性圧電材料の上面に置いて
金属板５７ａの位置を保持したこと、金属板５７ａに電
気配線を接続して応力測定位置から離れた場所に置かれ
た別の金属板５７ｂに一方の端を接続したこと、金属板
５７ｂに表面電位計の計測プローブを接近させて該金属
板５７ｂとの間隔を固定したこと、前記保持具を異方性
圧電材料の上面で移動させて表面電位を測定したことを
特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に発明の実施の形態について
図を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の一実
施例に係わる応力分布測定テープの構成を示した図であ
る。樹脂フィルムなど絶縁材料の薄い支持体テープ１の
片方の面に、異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃを異方性
主軸が支持体テープ１の長さ方向に対して０度、４５度
および９０度方向を向くように３枚一組として並べ、こ
れと同じ組を支持体テープ１の長さ方向に繰り返し並べ
て接着剤３で接着したものである。
図を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の一実
施例に係わる応力分布測定テープの構成を示した図であ
る。樹脂フィルムなど絶縁材料の薄い支持体テープ１の
片方の面に、異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃを異方性
主軸が支持体テープ１の長さ方向に対して０度、４５度
および９０度方向を向くように３枚一組として並べ、こ
れと同じ組を支持体テープ１の長さ方向に繰り返し並べ
て接着剤３で接着したものである。
【００１６】異方性圧電材料としては例えば高分子異方
性圧電材料ＰＶＤＦがある。ＰＶＤＦは薄く柔軟性があ
り加工も容易である。ＰＶＤＦには表面が電極処理され
たものと電極処理されていないものがあり、どちらも応
力測定に使用できるが接着力を考えると電極処理されて
いないものが良い。
性圧電材料ＰＶＤＦがある。ＰＶＤＦは薄く柔軟性があ
り加工も容易である。ＰＶＤＦには表面が電極処理され
たものと電極処理されていないものがあり、どちらも応
力測定に使用できるが接着力を考えると電極処理されて
いないものが良い。
【００１７】異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃが接着さ
れた面の背面にあたる前記支持体テープ１の表面には、
異方性圧電材料の形状と異方性主軸の方向を表すマーク
６が印刷などでマークされている。図中の矩形のマーク
６が異方性圧電材料の形状と接着位置を表し、矩形内部
の直線が異方性主軸の方向を表す。
れた面の背面にあたる前記支持体テープ１の表面には、
異方性圧電材料の形状と異方性主軸の方向を表すマーク
６が印刷などでマークされている。図中の矩形のマーク
６が異方性圧電材料の形状と接着位置を表し、矩形内部
の直線が異方性主軸の方向を表す。
【００１８】図１（ｂ）は応力分布測定テープを構造物
へ接着する方法を説明した図である。まず、部材表面を
エメリー紙などで研摩した後、支持体テープにマークさ
れた圧電材料のマーク６が見えるように構造部材表面に
置いて、圧電材料表面を接着剤４で部材に接着する。図
１（ａ）の応力分布測定テープでは、任意の隣接する３
枚の異方性圧電材料の異方性主軸が０度、４５度及び９
０度の向きを構成する配置になっているので、隣接する
３枚の表面電位Ｖｘ、Ｖ４５、ＶＹを測定し、それらを
数１に代入して求めたσＸ、σＹおよびτＸＹを３枚の
重心位置での応力とする。隣接する３枚の組をずらして
表面電位を測定すると、支持体テープ長さ方向に離散的
応力分布を求めることができる。
へ接着する方法を説明した図である。まず、部材表面を
エメリー紙などで研摩した後、支持体テープにマークさ
れた圧電材料のマーク６が見えるように構造部材表面に
置いて、圧電材料表面を接着剤４で部材に接着する。図
１（ａ）の応力分布測定テープでは、任意の隣接する３
枚の異方性圧電材料の異方性主軸が０度、４５度及び９
０度の向きを構成する配置になっているので、隣接する
３枚の表面電位Ｖｘ、Ｖ４５、ＶＹを測定し、それらを
数１に代入して求めたσＸ、σＹおよびτＸＹを３枚の
重心位置での応力とする。隣接する３枚の組をずらして
表面電位を測定すると、支持体テープ長さ方向に離散的
応力分布を求めることができる。
【００１９】なお、応力分布測定テープは複数のテープ
を直列に接着して長いテープとして使用しても良いし、
鋏みなどで必要長さに切断して使用することもできる。
また、ロール状に巻いた長い応力分布測定テープを作製
しておいてもよい。
を直列に接着して長いテープとして使用しても良いし、
鋏みなどで必要長さに切断して使用することもできる。
また、ロール状に巻いた長い応力分布測定テープを作製
しておいてもよい。
【００２０】図２（ａ）は異方性圧電材料を支持体テー
プに剥離可能な粘着剤５で貼り付けた応力分布測定テー
プの一実施例を示した図である。異方性圧電材料２ａ、
２ｂ、２ｃの片方の表面に印刷等で異方性主軸の方向が
マークされた圧電材料を、透明な支持体テープに粘着剤
５で規則正しく張り付けたものである。これを異方性圧
電材料２ａ、２ｂ、２ｃのマーク６が見えるように構造
部材の表面において接着剤４で接着する。接着剤が乾燥
した後に、支持体テープ１と異方性圧電材料の間の粘着
剤５を剥がして支持体テープ１を取り除き、異方性圧電
材料の表面が露出するようにする。
プに剥離可能な粘着剤５で貼り付けた応力分布測定テー
プの一実施例を示した図である。異方性圧電材料２ａ、
２ｂ、２ｃの片方の表面に印刷等で異方性主軸の方向が
マークされた圧電材料を、透明な支持体テープに粘着剤
５で規則正しく張り付けたものである。これを異方性圧
電材料２ａ、２ｂ、２ｃのマーク６が見えるように構造
部材の表面において接着剤４で接着する。接着剤が乾燥
した後に、支持体テープ１と異方性圧電材料の間の粘着
剤５を剥がして支持体テープ１を取り除き、異方性圧電
材料の表面が露出するようにする。
【００２１】図２（ｂ）は、支持体テープ１の粘着剤５
を剥がす途中の異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃの断面
を示したものである。この応力分布測定テープでは支持
体テープを取り除いた後は異方性圧電材料の表面が露出
するので、表面電位計の計測プローブをより圧電材料表
面に接近させて表面電位測定を行うことができる。ま
た、異方性圧電材料の上面に塗装等を施して表面電位を
測定することもできる。
を剥がす途中の異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃの断面
を示したものである。この応力分布測定テープでは支持
体テープを取り除いた後は異方性圧電材料の表面が露出
するので、表面電位計の計測プローブをより圧電材料表
面に接近させて表面電位測定を行うことができる。ま
た、異方性圧電材料の上面に塗装等を施して表面電位を
測定することもできる。
【００２２】図３（ａ）は非導電性構造物での応力分布
測定を行う場合の、本発明の応力分布測定テープの一実
施形態例を示した図である。非導電性構造物では構造物
自体の電位を基準電位にすることができないので、応力
分布測定テープの異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃの上
面に、異方性圧電材料の全面を覆う形状の一枚の金属フ
ィルム７を接着する。また、金属フィルム７に表面電位
計の接地端子を接続するために金属フィルム７の一部が
支持体テープ１の外側にはみ出した構造とする。構造物
への接着においては、図３（ｂ）に示すように、支持体
テープ１にマークされた異方性圧電材料のマーク６が見
えるように構造部材表面に置いて、金属フィルム７を部
材表面に接着剤４で接着する。
測定を行う場合の、本発明の応力分布測定テープの一実
施形態例を示した図である。非導電性構造物では構造物
自体の電位を基準電位にすることができないので、応力
分布測定テープの異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃの上
面に、異方性圧電材料の全面を覆う形状の一枚の金属フ
ィルム７を接着する。また、金属フィルム７に表面電位
計の接地端子を接続するために金属フィルム７の一部が
支持体テープ１の外側にはみ出した構造とする。構造物
への接着においては、図３（ｂ）に示すように、支持体
テープ１にマークされた異方性圧電材料のマーク６が見
えるように構造部材表面に置いて、金属フィルム７を部
材表面に接着剤４で接着する。
【００２３】図４は異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃの
配置を２列横に並べた応力分布測定テープの一実施例を
示した図である。一方の異方性圧電材料の列２ａ、２
ｂ、２ｃともう一方の異方性圧電材料の列１２ａ、１２
ｂ、１２ｃを千鳥状にずらせて配置することにより、異
方性主軸が０度、４５度および９０度方向を向く３枚の
異方性圧電材料の組を３角形状にも選ぶことができる。
なお、圧電材料の列を３列、４列とさらに増やした応力
分布測定テープを用いると平面上の応力分布を測定する
ことができる。
配置を２列横に並べた応力分布測定テープの一実施例を
示した図である。一方の異方性圧電材料の列２ａ、２
ｂ、２ｃともう一方の異方性圧電材料の列１２ａ、１２
ｂ、１２ｃを千鳥状にずらせて配置することにより、異
方性主軸が０度、４５度および９０度方向を向く３枚の
異方性圧電材料の組を３角形状にも選ぶことができる。
なお、圧電材料の列を３列、４列とさらに増やした応力
分布測定テープを用いると平面上の応力分布を測定する
ことができる。
【００２４】図５は異方性主軸が支持体テープ１の長さ
方向に対して０度、４５度および９０度を向くように切
り出した細長い異方性圧電材料のストリップ２２ａ、２
２ｂ、２２ｃを支持体テープ１の長手方向に沿う縦縞状
になるように接着した応力分布測定テープの一実施例を
示す図である。この応力分布測定テープでは異方性圧電
材料が支持体テープの長さ方向に連続して接着されてい
るので、支持体テープ長さ方向の任意の位置で異方性圧
電材料のストリップ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ上の３点の
表面電位を測定することにより、支持体テープの長さ方
向に連続的な応力分布を求めることが可能である。
方向に対して０度、４５度および９０度を向くように切
り出した細長い異方性圧電材料のストリップ２２ａ、２
２ｂ、２２ｃを支持体テープ１の長手方向に沿う縦縞状
になるように接着した応力分布測定テープの一実施例を
示す図である。この応力分布測定テープでは異方性圧電
材料が支持体テープの長さ方向に連続して接着されてい
るので、支持体テープ長さ方向の任意の位置で異方性圧
電材料のストリップ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ上の３点の
表面電位を測定することにより、支持体テープの長さ方
向に連続的な応力分布を求めることが可能である。
【００２５】なお、異方性主軸が支持体テープの長さ方
向に対して０度および９０度の２種類の異方性圧電材料
を接着した応力分布測定テープを用いると、部材表面の
２方向の軸応力σＸ、σＹを測定することができる。
向に対して０度および９０度の２種類の異方性圧電材料
を接着した応力分布測定テープを用いると、部材表面の
２方向の軸応力σＸ、σＹを測定することができる。
【００２６】図６は振動容量型で距離補償型の表面電位
計８０を用いた圧電材料の表面電位の測定方法を説明し
た図である。構造物が導電性材料である場合には表面電
位計の基準電位になる接地端子８２を構造物表面に接続
する。構造物が非導電性材料である場合には、基準電位
になる接地端子８２を応力分布測定テープの金属フィル
ム７に接続する。
計８０を用いた圧電材料の表面電位の測定方法を説明し
た図である。構造物が導電性材料である場合には表面電
位計の基準電位になる接地端子８２を構造物表面に接続
する。構造物が非導電性材料である場合には、基準電位
になる接地端子８２を応力分布測定テープの金属フィル
ム７に接続する。
【００２７】次に、表面電位計８０の本体に接続された
計測プローブ８１の振動電極を異方性圧電材料に接近さ
せて表面電位を測定するが、振動容量型で距離補償型の
非接触方式の表面電位計は、計測プローブ８１の筐体電
位を制御することにより、振動電極と圧電材料表面の間
の静電容量の影響を打ち消して測定する方式であるの
で、振動電極と圧電材料表面の間に絶縁材料の支持体テ
ープ１があっても表面電位を測定することができる。計
測プローブ８１を手に持って支持体テープ１の上で移動
させると、複数箇所で順次表面電位を測定することがで
きるが、手ぶれ等の影響で多数箇所の表面電位を手早く
測定することが困難である。
計測プローブ８１の振動電極を異方性圧電材料に接近さ
せて表面電位を測定するが、振動容量型で距離補償型の
非接触方式の表面電位計は、計測プローブ８１の筐体電
位を制御することにより、振動電極と圧電材料表面の間
の静電容量の影響を打ち消して測定する方式であるの
で、振動電極と圧電材料表面の間に絶縁材料の支持体テ
ープ１があっても表面電位を測定することができる。計
測プローブ８１を手に持って支持体テープ１の上で移動
させると、複数箇所で順次表面電位を測定することがで
きるが、手ぶれ等の影響で多数箇所の表面電位を手早く
測定することが困難である。
【００２８】図７は計測プローブ８１を保持具５０に取
り付け、保持具５０を支持体テープ１の上面で滑らすよ
うに移動させて表面電位を測定する方法の一実施例を示
した図である。保持具５０を手で押す方法、あるいは保
持具５０に車輪を取り付けて押す方法で移動させると、
計測プローブ８１を直接手に持って測定する場合と比べ
て、手早くかつ精度良く表面電位を測定することができ
る。また、保持具５０自体に自力移動手段と構造物への
密着機能を持たせても良い。また、表面電位計に例えば
３チャンネルの表面電位計を使用し、保持具５０に３つ
の計測プローブを取り付け、３枚の異方性圧電材料の表
面電位を同時に測定すると、より高速な応力分布測定が
可能になる。
り付け、保持具５０を支持体テープ１の上面で滑らすよ
うに移動させて表面電位を測定する方法の一実施例を示
した図である。保持具５０を手で押す方法、あるいは保
持具５０に車輪を取り付けて押す方法で移動させると、
計測プローブ８１を直接手に持って測定する場合と比べ
て、手早くかつ精度良く表面電位を測定することができ
る。また、保持具５０自体に自力移動手段と構造物への
密着機能を持たせても良い。また、表面電位計に例えば
３チャンネルの表面電位計を使用し、保持具５０に３つ
の計測プローブを取り付け、３枚の異方性圧電材料の表
面電位を同時に測定すると、より高速な応力分布測定が
可能になる。
【００２９】図８は計測プローブ８１自体を応力分布測
定テープに近づけることなく、表面電位を測定する方法
の一実施例を示した図である。金属板５７ａを保持具５
０の底面に取り付け、該保持具５０を支持体テープ上面
に置いて金属板５７ａの位置を保持し、金属板５７ａに
電気配線を接続して応力測定位置から離れた場所に置か
れた別の金属板５７ｂに一方の端を接続する。次に金属
板５７ｂに表面電位計の計測プローブ８１を接近させて
金属板５７ｂとの間隔を固定する。この応力測定方法の
回路は、圧電材料表面と支持体の上に置いた金属板５７
ａからなる静電容量と、計測プローブ前方に置いた金属
板５７ｂとプローブ先端の振動電極からなる静電容量を
直列に接続した静電容量になるが、振動容量型で距離補
償型の表面電位計では、プローブ筐体の電圧を変化させ
て静電容量の影響を打ち消して測定するので表面電位を
測定することができる。
定テープに近づけることなく、表面電位を測定する方法
の一実施例を示した図である。金属板５７ａを保持具５
０の底面に取り付け、該保持具５０を支持体テープ上面
に置いて金属板５７ａの位置を保持し、金属板５７ａに
電気配線を接続して応力測定位置から離れた場所に置か
れた別の金属板５７ｂに一方の端を接続する。次に金属
板５７ｂに表面電位計の計測プローブ８１を接近させて
金属板５７ｂとの間隔を固定する。この応力測定方法の
回路は、圧電材料表面と支持体の上に置いた金属板５７
ａからなる静電容量と、計測プローブ前方に置いた金属
板５７ｂとプローブ先端の振動電極からなる静電容量を
直列に接続した静電容量になるが、振動容量型で距離補
償型の表面電位計では、プローブ筐体の電圧を変化させ
て静電容量の影響を打ち消して測定するので表面電位を
測定することができる。
【００３０】なお、本発明の応力分布測定テープは図９
に示すように、異方性の向きを０度、４５度および９０
度に変えた３枚の異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃを支
持体テープ１に接着あるいは粘着した応力測定テープと
して、３軸歪ゲージと同様に一箇所の応力測定にも使用
することができる。
に示すように、異方性の向きを０度、４５度および９０
度に変えた３枚の異方性圧電材料２ａ、２ｂ、２ｃを支
持体テープ１に接着あるいは粘着した応力測定テープと
して、３軸歪ゲージと同様に一箇所の応力測定にも使用
することができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明の応力分布測定テープを用いる
と、歪感知部となる多数の異方性圧電材料を構造部材に
簡単かつ精度良く接着することができる。また、表面電
位計の計測プローブあるいは金属板を保持具に取り付
け、保持具を異方性圧電材料の上面で移動させることに
より、応力分布測定を高速に行うことができる。また保
持具自体に自力移動手段と構造物への密着機能を具備し
た測定方法や、構造物点検マニピュレータのアーム先端
に保持具を取り付けて構造物表面を移動させる測定方法
など種々の発展形が可能である。
と、歪感知部となる多数の異方性圧電材料を構造部材に
簡単かつ精度良く接着することができる。また、表面電
位計の計測プローブあるいは金属板を保持具に取り付
け、保持具を異方性圧電材料の上面で移動させることに
より、応力分布測定を高速に行うことができる。また保
持具自体に自力移動手段と構造物への密着機能を具備し
た測定方法や、構造物点検マニピュレータのアーム先端
に保持具を取り付けて構造物表面を移動させる測定方法
など種々の発展形が可能である。
【図１】本発明の応力分布測定テープの一実施例を示し
た図である。
た図である。
【図２】異方性圧電材料を支持体テープに剥離可能な粘
着剤で貼り付けた応力分布測定テープの一実施例を示し
た図である。
着剤で貼り付けた応力分布測定テープの一実施例を示し
た図である。
【図３】非導電性構造物に適用する応力分布測定テープ
の一実施例を示した図である。
の一実施例を示した図である。
【図４】応力分布測定テープにおける異方性圧電材料の
配置例を示した図である。
配置例を示した図である。
【図５】異方性圧電材料のストリップを配置した応力分
布測定テープの一実施例を示した図である。
布測定テープの一実施例を示した図である。
【図６】表面電位計を用いて圧電材料の表面電位を測定
する方法を示した図である。
する方法を示した図である。
【図７】計測プローブを保持具に取り付けて表面電位を
測定する方法である。
測定する方法である。
【図８】計測プローブ自体を異方性圧電材料に接近させ
ることなく応力分布測定を行う方法を示した図である。
ることなく応力分布測定を行う方法を示した図である。
【図９】異方性の向きを変えて圧電材料を３枚貼り付け
た応力測定テープの図である。
た応力測定テープの図である。
１ 支持体テープ
２ａ、２ｂ、２ｃ 異方性圧電材料
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 異方性圧電材料
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 異方性圧電材料のストリップ
３ 接着剤
４ 接着剤
５ 粘着剤
６ 圧電材料の形状と異方性の向きを表すマーク
７ 金属フィルム
５０ 保持具
５７ａ、５７ｂ 金属板
８０ 表面電位計
８１ 計測プローブ
８２ 接地端子
Claims (5)
- 【請求項１】 歪感知部としての圧電材料を支持体テー
プの片方の面に規則正しく並べて接着した応力分布測定
テープであって、絶縁材料の支持体テープと、前記支持
体テープの片方の面に少なくとも２方向に異方性の向き
を変えて並べて接着された複数の異方性圧電材料と、前
記支持体テープの異方性圧電材料が接着されていない側
の表面にマークされた異方性圧電材料の形状と異方性の
向きを表すマークとを具備し、前記応力分布測定テープ
を異方性圧電材料のマークが見えるように構造部材表面
に接着したことを特徴とする応力分布測定テープ。 - 【請求項２】 歪感知部としての圧電材料を支持体テー
プの片方の面に規則正しく並べて剥離可能な粘着剤で粘
着した応力分布測定テープであって、透明な支持体テー
プと、前記支持体テープの片方の面に少なくとも２方向
に異方性の向きを変えて並べて粘着された複数の異方性
圧電材料と、前記異方性圧電材料の粘着剤との接触面に
マークされた異方性圧電材料の異方性の向きを表すマー
クとを具備し、前記応力分布測定テープを異方性圧電材
料のマークが見えるように構造部材表面に接着した後
に、前記支持体テープと異方性圧電材料の間の粘着剤を
剥がして支持体テープを取り除いて異方性圧電材料の表
面を露出させたことを特徴とする応力分布測定テープ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の応力分布測定テ
ープにおいて、支持体テープの片方の面に貼り付けられ
た異方性圧電材料の表面に、さらに、前記異方性圧電材
料の全ての表面を覆い一部が支持体テープの外側にはみ
出す形状に一枚の金属フィルムを接着したことを特徴と
する応力分布測定テープ。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の応力分布測定テー
プを用いた応力測定において、異方性圧電材料の表面電
位測定に振動容量型で距離補償型の表面電位計を用いた
こと、該表面電位計の計測プローブを保持具に取り付け
前記保持具を構造部材に接着された異方性圧電材料の上
面に置いて計測プローブの位置を保持したこと、前記保
持具を前記異方性圧電材料の上面で移動させて表面電位
を測定したことを特徴とする応力分布測定方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至３記載の応力分布測定テー
プを用いた応力測定において、金属板５７ａを底面に取
り付けた保持具を前記異方性圧電材料の上面に置いて金
属板５７ａの位置を保持したこと、金属板５７ａに電気
配線を接続して応力測定位置から離れた場所に置かれた
別の金属板５７ｂに一方の端を接続したこと、金属板５
７ｂに表面電位計の計測プローブを接近させて該金属板
５７ｂとの間隔を固定したこと、前記保持具を前記異方
性圧電材料の上面で移動させて表面電位を測定したこと
を特徴とする応力分布測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001402921A JP2003185507A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 応力分布測定テープおよび応力分布測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001402921A JP2003185507A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 応力分布測定テープおよび応力分布測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003185507A true JP2003185507A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=27605741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001402921A Pending JP2003185507A (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 応力分布測定テープおよび応力分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003185507A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008122215A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Aisin Seiki Co Ltd | 圧電センサ及びその製造方法 |
| JP2009042059A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Honda Motor Co Ltd | センサ組立体 |
| JP2009264852A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Wakayama Univ | 格子画像の位相解析方法およびそれを用いた物体の変位測定方法ならびに物体の形状測定方法 |
| JP2009300096A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Minebea Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法並びにひずみゲージの取付方法 |
| JP2010230442A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Japan Research Institute Ltd | 外力方向検出システム |
| JP2016138803A (ja) * | 2015-01-27 | 2016-08-04 | 三井化学株式会社 | 圧電特性測定装置及び圧電特性測定方法 |
| WO2022239434A1 (ja) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | 株式会社村田製作所 | センサユニットおよびセンサユニット取付方法 |
-
2001
- 2001-12-19 JP JP2001402921A patent/JP2003185507A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8314536B2 (en) | 2006-11-13 | 2012-11-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Piezoelectric sensor and method for manufacturing the same |
| JP2009042059A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Honda Motor Co Ltd | センサ組立体 |
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| JP2009300096A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Minebea Co Ltd | ひずみゲージ及びその製造方法並びにひずみゲージの取付方法 |
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