JP2014085259A - Strain gauge, strain measuring device and strain gauge type converter - Google Patents

Strain gauge, strain measuring device and strain gauge type converter Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a strain gauge, a strain measuring device and a strain gauge type converter capable of suppressing influence of noise and improving the accuracy of measurement with a simple configuration.SOLUTION: A strain gauge 1 includes: a sensor unit 10 having a base part 11 composed of an insulating material and a pattern part 12 composed of a resistive element disposed on one surface side of the base part 11; and a filmy intermediate member 2 having an insulator layer 21 and a shield layer 22 formed by a conductor which is disposed on one side of the insulator layer 21 so as to be opposed to the other surface side of the base part 11 of the sensor unit 10.

Description

本発明は、ひずみゲージを用いて測定対象物のひずみを測定する場合において、外乱ノイズの影響を抑制することができるひずみゲージ、ひずみ測定装置及びひずみゲージ式変換器に関する。   The present invention relates to a strain gauge, a strain measuring apparatus, and a strain gauge transducer that can suppress the influence of disturbance noise when measuring strain of a measurement object using a strain gauge.

ひずみゲージは、金属等に生じた微小な変形（ひずみ）を電気的信号に置き換えて検出するセンサであり、例えば、各種構造物や機械等の表面にひずみゲージを貼り付けておくことにより、ひずみから任意の場所の応力を計測することができ、強度、安全性の確認等の有用な手段として知られている（例えば、非特許文献１）。   Strain gauges are sensors that detect and detect minute deformations (strains) that occur in metals, etc., by replacing them with electrical signals. It is known as a useful means such as confirmation of strength and safety (for example, Non-Patent Document 1).

このようなひずみゲージは、一般的には、図９及び図１０に示すように構成されている。図９（ａ）は、ひずみゲージの斜視図であり、図９（ｂ）は、同断面図であり、図１０（ａ）は、ひずみゲージを使ったひずみ測定装置の構成を示す図であり、図１０（ｂ）は、ひずみゲージ測定装置におけるノイズの影響を示す説明図である。   Such a strain gauge is generally configured as shown in FIGS. 9A is a perspective view of a strain gauge, FIG. 9B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 10A is a diagram showing a configuration of a strain measuring apparatus using the strain gauge. FIG.10 (b) is explanatory drawing which shows the influence of the noise in a strain gauge measuring apparatus.

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ひずみゲージ（受感部）１０は、概略的には、絶縁性の材料によって形成されたベース部１１と、このベース部１１の上に形成された抵抗体からなるパターン部１２と、このパターン部１２に接続されたリード線１３とを備えている。また、パターン部１２は、カバーフィルム１８によって被覆されおり、前記ベース部１１は、構造物等の測定対象物１４の表面に接着剤Ａによって貼着されるようになっている。   As shown in FIGS. 9A and 9B, the strain gauge (sensing part) 10 is schematically formed on a base part 11 formed of an insulating material and on the base part 11. And a lead wire 13 connected to the pattern portion 12. Moreover, the pattern part 12 is coat | covered with the cover film 18, and the said base part 11 is stuck by the adhesive agent A on the surface of the measuring objects 14, such as a structure.

図１０（ａ）に示すように、ひずみゲージ１０は、ホイートストンブリッジ回路１５に組込まれ、このブリッジ回路１５の入力端にブリッジ電源部１７によってブリッジ電圧が印加され、出力端には増幅器１６が接続されている。   As shown in FIG. 10A, the strain gauge 10 is incorporated in a Wheatstone bridge circuit 15, a bridge voltage is applied to the input terminal of the bridge circuit 15 by a bridge power supply unit 17, and an amplifier 16 is connected to the output terminal. Has been.

このような構成において、例えば、ひずみゲージ１０が金属製の測定対象物１４に貼着されている状態では、ひずみゲージ１０のベース部１１は絶縁体（誘電体）であるため、パターン部１２と測定対象物１４との間に静電容量Ｃが発生する。すなわち、パターン部１２が一方の電極となり、測定対象物１４が他方の電極となって、これらの間に静電容量Ｃが発生する。   In such a configuration, for example, in a state where the strain gauge 10 is adhered to the metal measurement object 14, the base portion 11 of the strain gauge 10 is an insulator (dielectric). A capacitance C is generated between the object 14 to be measured. That is, the pattern portion 12 serves as one electrode and the measurement object 14 serves as the other electrode, and a capacitance C is generated therebetween.

ところで、測定対象物１４が電界、磁界や電磁波にさらされる場合があり、図１０（ｂ）に示すように、この電界、磁界や電磁波によって測定対象物１４からノイズＮがひずみゲージ１０側に侵入することがある。つまり、ノイズＮが測定対象物１４から静電容量Ｃを介してひずみゲージ１０のパターン部１２へと伝達される。また、測定対象物がノイズを受けてなくても他の機器から回り込むなどして増幅器１６側にノイズＭが発生している場合もある。この場合は、増幅器を基準とすれば、測定対象物側がノイズを受けているのと等価である。   By the way, the measurement object 14 may be exposed to an electric field, a magnetic field, or an electromagnetic wave. As shown in FIG. 10B, the noise N enters the strain gauge 10 side from the measurement object 14 by the electric field, the magnetic field, or the electromagnetic wave. There are things to do. That is, the noise N is transmitted from the measurement object 14 to the pattern portion 12 of the strain gauge 10 via the capacitance C. In addition, even if the measurement object does not receive noise, noise M may be generated on the side of the amplifier 16 due to wrapping around from another device. In this case, using the amplifier as a reference is equivalent to receiving noise on the measurement object side.

ひずみゲージは、微小な変形を電気抵抗の変化として検出し、微弱な電気信号として出力するものであり、ブリッジ回路１５から出力される電圧は、一般にμＶ単位のレベルであり極めて小さい。そのため、出力電圧は、ノイズの影響を受けやすく、測定誤差やばらつきが生じやすい。   The strain gauge detects a minute deformation as a change in electric resistance and outputs it as a weak electric signal. The voltage output from the bridge circuit 15 is generally at a level of μV and is extremely small. For this reason, the output voltage is susceptible to noise, and measurement errors and variations are likely to occur.

このため、ひずみゲージにおいて、ノイズの影響を抑制するため、種々の対策が考えられている。例えば、増幅器を含む電子回路を金属製部材で覆うシールド構造を採用し、電磁波ノイズを遮断するものが提案されている（特許文献１参照）。   For this reason, various countermeasures have been considered in the strain gauge in order to suppress the influence of noise. For example, there has been proposed a shield structure in which an electronic circuit including an amplifier is covered with a metal member to block electromagnetic noise (see Patent Document 1).

（社）日本非破壊検査協会編集、「ひずみ測定１」、「ひずみ測定２」、「ひずみ測定３」Edited by Japan Nondestructive Inspection Association, “Strain Measurement 1”, “Strain Measurement 2”, “Strain Measurement 3”

特開２０１０−１３３７３６号公報JP 2010-133736 A

しかしながら、上記のようなシールド構造の場合でも、増幅器のコモン端子が他の機器に接続された場合は、測定対象物が受けるノイズを抑制することができない。さらに、増幅器が測定対象物から離れている場合等、一体的にシールド構造を構成することが困難な場合にもノイズを抑制することができない。   However, even in the case of the shield structure as described above, when the common terminal of the amplifier is connected to another device, the noise received by the measurement object cannot be suppressed. Furthermore, noise cannot be suppressed even when it is difficult to form a shield structure integrally, such as when the amplifier is away from the measurement object.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能なひずみゲージ、ひずみ測定装置及びひずみゲージ式変換器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a strain gauge, a strain measurement device, and a strain gauge transducer that can suppress the influence of noise and increase measurement accuracy with a simple configuration. With the goal.

請求項１に記載のひずみゲージは、絶縁性の材料によって形成されたベース部と、このベース部の一面側に設けられた抵抗体からなるパターン部とを備えた受感部と、絶縁体層と、この絶縁体層の一面側に設けられるとともに、前記受感部におけるベース部の他面側と対向して配設される導電体で形成されたシールド層とを備えた薄膜状の中間部材と、を具備したことを特徴とする。   The strain gauge according to claim 1 includes a sensing portion including a base portion formed of an insulating material, and a pattern portion made of a resistor provided on one surface side of the base portion, and an insulating layer. A thin-film intermediate member provided on one surface side of the insulator layer and a shield layer formed of a conductor disposed opposite to the other surface side of the base portion in the sensitive portion It was characterized by comprising.

中間部材は、一般的には、受感部と測定対象物との間に介在される。シールド層は、金属箔やスパッタリング等によって形成できるが、その形成方法や構成は格別限定されるものではない。導電性を有する材料によって形成されていればよい。
かかる発明によれば、簡単な構成で、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能なひずみゲージを提供することができる。
請求項２に記載のひずみゲージは、請求項１に記載のひずみゲージにおいて、前記受感部と中間部材とは、一体化されていることを特徴とする。 The intermediate member is generally interposed between the sensing part and the measurement object. The shield layer can be formed by metal foil, sputtering, or the like, but the formation method and configuration are not particularly limited. What is necessary is just to be formed with the material which has electroconductivity.
According to this invention, it is possible to provide a strain gauge capable of suppressing the influence of noise and increasing the measurement accuracy with a simple configuration.
The strain gauge according to claim 2 is the strain gauge according to claim 1, wherein the sensing part and the intermediate member are integrated.

かかる発明によれば、シールド層を有するひずみゲージを単一の部品として取り扱うことが可能で、部品点数を増加させることなく取扱いに有利となる効果が期待できる。   According to this invention, a strain gauge having a shield layer can be handled as a single component, and an advantageous effect for handling can be expected without increasing the number of components.

請求項３に記載のひずみゲージは、請求項１に記載のひずみゲージにおいて、前記中間部材が測定対象物に貼着され、その後、中間部材におけるシールド層に受感部が貼着されることを特徴とする。   The strain gauge according to claim 3 is the strain gauge according to claim 1, wherein the intermediate member is attached to the measurement object, and then the sensing part is attached to the shield layer of the intermediate member. Features.

かかる発明によれば、受感部と中間部材とが分離されているので、例えば、種々のパターンのゲージ（受感部）を適宜選択して用いることができ、適応性を向上することが期待できる。   According to this invention, since the sensitive part and the intermediate member are separated, for example, various patterns of gauges (sensitive part) can be appropriately selected and used, and it is expected to improve adaptability. it can.

請求項４に記載のひずみ測定装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のひずみゲージの中間部材におけるシールド層と受感部の出力が接続される増幅器側とがコモン接続されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the strain measuring apparatus, the shield layer in the intermediate member of the strain gauge according to any one of the first to third aspects and the amplifier side to which the output of the sensing part is connected are connected in common. It is characterized by that.

請求項５に記載のひずみゲージ式変換器は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のひずみゲージと、このひずみゲージが貼着された測定対象物と、ひずみゲージが用いられて構成されたブリッジ回路と、を具備したことを特徴とする。   A strain gauge transducer according to a fifth aspect includes a strain gauge according to any one of the first to third aspects, a measuring object to which the strain gauge is attached, and a strain gauge. And a configured bridge circuit.

ひずみゲージ式変換器は、力の大きさを電気信号に変える機器であり、ロードセル、圧力センサ、トルクセンサや変位センサ等がある。例えば、ロードセルにおける測定対象物は、いわゆる起歪体が該当する。また、ロードセルには、コラム型やダイヤフラム型等、各種型式があるが、適用型式が格別限定されるものではない。   A strain gauge transducer is a device that changes the magnitude of force into an electric signal, and includes a load cell, a pressure sensor, a torque sensor, a displacement sensor, and the like. For example, a measurement object in a load cell corresponds to a so-called strain body. In addition, there are various types of load cells such as a column type and a diaphragm type, but the applicable type is not particularly limited.

本発明によれば、簡単な構成で、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能なひずみゲージ、ひずみ測定装置及びひずみゲージ式変換器を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a strain gauge, a strain measurement device, and a strain gauge transducer that can suppress the influence of noise and increase the measurement accuracy with a simple configuration.

本発明の第１の実施形態に係るひずみゲージを示す模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a strain gauge according to a first embodiment of the present invention. 同ひずみゲージを示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the strain gauge. 同ひずみゲージを示す模式的な断面図である。It is a typical sectional view showing the strain gauge. 同ひずみゲージを分解して示す斜視図である。It is a perspective view which decomposes | disassembles and shows the same strain gauge. 同ひずみ測定装置におけるノイズの影響を抑制する構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure which suppresses the influence of the noise in the distortion measuring device. 同じく、別の実施例の構成を示す説明図である。Similarly, it is explanatory drawing which shows the structure of another Example. 本発明の第２の実施形態に係るひずみゲージ式変換器を示し、測定対象物（起歪体）にひずみゲージが貼着された状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the strain gauge type converter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and shows the state by which the strain gauge was affixed on the measuring object (strain body). 同ひずみ測定装置のブロック構成図である。It is a block block diagram of the distortion measuring device. 一般的なひずみゲージ（受感部）を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。A general strain gauge (sensitive part) is shown, (a) is a perspective view, and (b) is a sectional view. 同ひずみゲージ（受感部）を使ったひずみゲージ測定装置を示し、（ａ）は構成図であり、（ｂ）はノイズの影響を示す説明図である。The strain gauge measuring apparatus using the same strain gauge (sensitive part) is shown, (a) is a block diagram, (b) is explanatory drawing which shows the influence of noise.

以下、本発明の第１の実施形態に係るひずみゲージ及びひずみ測定装置について図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態は、本発明の基本的な実施形態を示している。   Hereinafter, a strain gauge and a strain measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows a basic embodiment of the present invention.

図１は、ひずみゲージの模式的な斜視図を示し、図２は、同平面図を示し、図３は、同断面図を示し、図４は、同分解斜視図を示している。また、図５は、ひずみ測定装置におけるノイズの影響を抑制する構成を示す説明図であり、図６は、同じく別の実施例を示す説明図である。
図１乃至図４に示すように、ひずみゲージ１は、受感部１０と中間部材２とを備えている。 1 shows a schematic perspective view of the strain gauge, FIG. 2 shows the same plan view, FIG. 3 shows the same sectional view, and FIG. 4 shows the same exploded perspective view. FIG. 5 is an explanatory view showing a configuration for suppressing the influence of noise in the strain measuring apparatus, and FIG. 6 is an explanatory view showing another embodiment.
As shown in FIGS. 1 to 4, the strain gauge 1 includes a sensitive part 10 and an intermediate member 2.

受感部１０は、いわゆる既存のひずみゲージに相当し、ベース部１１と、このベース部１１の一面側に形成されたパターン部１２と、このパターン部１２に接続されて導出されるリード線１３とを備えて薄膜状に形成されている。   The sensing part 10 corresponds to a so-called existing strain gauge, a base part 11, a pattern part 12 formed on one surface side of the base part 11, and a lead wire 13 connected to the pattern part 12 and led out. Are formed in a thin film shape.

ベース部１１は、絶縁性の材料、例えば、ポリイミド樹脂によって略矩形状に形成されており、厚さ寸法は、２０μｍ程度である。なお、ベース部１１は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性を有する材料によって形成されていてもよく、また、形状は、矩形状に限らず、円弧状等に形成されていてもよい。   The base portion 11 is formed in a substantially rectangular shape by an insulating material, for example, a polyimide resin, and the thickness dimension is about 20 μm. The base portion 11 may be formed of an insulating material such as phenol resin or epoxy resin, and the shape is not limited to a rectangular shape, and may be formed in an arc shape or the like.

パターン部１２は、ベース部１２の一面側、すなわち、面上に形成された抵抗体である。パターン部１２は、ベース部１１の長手方向に沿って連続的に折り返されて蛇行状に形成されていて、一端部側には、一対のリード線接続部１２ａが形成されている。なお、パターン部１２は、蛇行状に形成される場合に限るものではない。所定の抵抗値が得られれば、他のパターンによって形成されていてもよい。   The pattern portion 12 is a resistor formed on one surface side of the base portion 12, that is, on the surface. The pattern portion 12 is continuously folded along the longitudinal direction of the base portion 11 to form a meandering shape, and a pair of lead wire connecting portions 12a is formed on one end portion side. The pattern portion 12 is not limited to being formed in a meandering shape. If a predetermined resistance value is obtained, it may be formed by another pattern.

また、パターン部１２は、抵抗材料である金属箔で形成されており、例えば、フォトエッジングされた銅ニッケル系合金箔によって厚さ寸法５μｍ程度に形成されている。このパターン部１２は、測定対象物１４に生じるひずみに対応して、その抵抗値が変化するようになっている。   Moreover, the pattern part 12 is formed with the metal foil which is a resistance material, for example, is formed with the thickness dimension of about 5 micrometers by the photonicked copper nickel type alloy foil. The resistance value of the pattern portion 12 changes in accordance with the strain generated in the measurement object 14.

リード線１３は、パターン部１２におけるリード線接続部１２ａに半田付け等によって接続されている。また、前記パターン部１２及びリード線接続部１２ａを被覆するようにカバーフィルム１８が設けられている。このカバーフィルム１８の材料には、ポリイミド樹脂やポリエステル樹脂等を用いることができる。
中間部材２は、絶縁体層２１と、この絶縁体層２１の一面側に設けられシールド層２２とを備えて薄膜状に形成されている。 The lead wire 13 is connected to the lead wire connecting portion 12a in the pattern portion 12 by soldering or the like. A cover film 18 is provided so as to cover the pattern portion 12 and the lead wire connecting portion 12a. As a material of the cover film 18, a polyimide resin, a polyester resin, or the like can be used.
The intermediate member 2 includes an insulator layer 21 and a shield layer 22 provided on one surface side of the insulator layer 21 and is formed in a thin film shape.

絶縁体層２１は、受感部１０におけるベース部１１と同様に、例えば、ポリイミド樹脂によって略矩形状に形成され、ベース部１１より大きい寸法を有して厚さ寸法２０μｍ程度に形成されている。また、絶縁体層２１は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性を有する材料によって形成することができる。   The insulator layer 21 is formed in, for example, a substantially rectangular shape with polyimide resin, like the base portion 11 in the sensing portion 10, and has a size larger than the base portion 11 and a thickness of about 20 μm. . The insulator layer 21 can be formed of an insulating material such as a phenol resin or an epoxy resin.

シールド層２２は、導電体によって形成され、具体的には、導電性を有する薄い金属箔で形成されており、絶縁体層２１の一面側の略全面に設けられている。また、このシールド層２２の一端部側には、リード線２３が接続される一対のリード線接続部２２ａが形成されている。このリード線接続部２２ａは、後述する増幅器１６側とコモン接続する場合や複数のひずみゲージ１が用いられる場合に相互のシールド層２２を接続する際に使用される。   The shield layer 22 is formed of a conductor, specifically, is formed of a thin metal foil having conductivity, and is provided on substantially the entire surface of one surface side of the insulator layer 21. A pair of lead wire connecting portions 22 a to which the lead wires 23 are connected are formed on one end side of the shield layer 22. This lead wire connecting portion 22a is used when connecting the shield layers 22 to each other when a common connection is made with the amplifier 16 side described later or when a plurality of strain gauges 1 are used.

詳しくは、シールド層２２の金属箔は、導電性を有する銅、アルミニウム合金やニッケル合金等の材料で作られており、絶縁体層２１に貼着されて設けられている。このシールド層２２の厚さ寸法は、５μｍ程度である。なお、シールド層２２は、スパッタリングによって膜状に形成するようにしてもよい。   Specifically, the metal foil of the shield layer 22 is made of a material such as conductive copper, an aluminum alloy, or a nickel alloy, and is attached to the insulator layer 21. The thickness dimension of the shield layer 22 is about 5 μm. The shield layer 22 may be formed in a film shape by sputtering.

このように構成される中間部材２は、そのシールド層２２が受感部１０におけるベース部１１の他面側と対向して配設されている。具体的には、受感部１０と中間部材２とが分解された態様を示す図４に代表して示すように、中間部材２のシールド層２２側と受感部１０におけるベース部１１の他面側との間に所定の接着剤が介在されて、これにより受感部１０は、中間部材２に貼着され一体化される。なお、受感部１０と中間部材２とを一体化する手段は、接着剤を用いる場合に限定されるものではない。他の手段を用いてもよい。   The intermediate member 2 configured as described above has the shield layer 22 disposed so as to face the other surface side of the base portion 11 in the sensing portion 10. Specifically, as representatively shown in FIG. 4 showing a state in which the sensing part 10 and the intermediate member 2 are disassembled, the shield layer 22 side of the intermediate member 2 and the base part 11 in the sensing part 10 A predetermined adhesive is interposed between the surface side and the sensing part 10, thereby being bonded to the intermediate member 2 and integrated. The means for integrating the sensing part 10 and the intermediate member 2 is not limited to the case where an adhesive is used. Other means may be used.

この受感部１０と中間部材２とが一体化された状態では、中間部材２のシールド層２２が形成された領域は、少なくとも受感部１０のパターン部１２が形成された領域と対向するようになるとともに、リード線接続部２２ａが受感部１０の一端からはみ出して延出するようになっている。   In a state where the sensing part 10 and the intermediate member 2 are integrated, the region where the shield layer 22 of the intermediate member 2 is formed is opposed to at least the region where the pattern part 12 of the sensing part 10 is formed. At the same time, the lead wire connecting portion 22a protrudes from one end of the sensing portion 10 and extends.

また、受感部１０の面積Ｓ１と、シールド層２２の面積Ｓ２と、絶縁体層２１の面積Ｓ３との関係は、受感部１０の面積Ｓ１＜シールド層２２の面積Ｓ２＜絶縁体層２１の面積Ｓ３となっていて、順に寸法が大きくなっている。したがって、絶縁体層２１の面積Ｓ３を大きくすることにより、絶縁性を確保し向上することができる。 Further, the area S 1 of the sensing part 10, the area S 2 of the shielding layer 22, the relationship between the area S 3 of the insulator layer 21, the area of the area S 1 <shielding layer 22 of the sensing part 10 S 2 <it becomes the area S 3 of the insulator layer 21, are sequentially dimension increases. Therefore, by increasing the area S 3 of the insulator layer 21 can be improved ensuring insulation.

以上のように構成されたひずみゲージ１は、可撓性を有し、構造物等の測定対象物１４の表面に貼着される。具体的には、中間部材２の絶縁体層２１と測定対象物１４の表面との間に熱硬化性の接着剤Ａが介在され、ひずみゲージ１は、測定対象物１４の表面に貼着される。   The strain gauge 1 configured as described above has flexibility and is attached to the surface of the measurement object 14 such as a structure. Specifically, a thermosetting adhesive A is interposed between the insulator layer 21 of the intermediate member 2 and the surface of the measurement object 14, and the strain gauge 1 is attached to the surface of the measurement object 14. The

このようにひずみゲージ１が測定対象物１４の表面に貼着された状態では、中間部材２は、受感部１０と測定対象物１４との間に介在されるようになる。そして、測定対象物１４にひずみが生じると、そのひずみが中間部材２を介して受感部１０のパターン部１２に伝達され、ひずみに対応してパターン部１２の抵抗値が変化する。   Thus, in a state where the strain gauge 1 is adhered to the surface of the measurement object 14, the intermediate member 2 is interposed between the sensing part 10 and the measurement object 14. And if distortion arises in the measuring object 14, the distortion will be transmitted to the pattern part 12 of the sensitive part 10 via the intermediate member 2, and the resistance value of the pattern part 12 will change according to distortion.

なお、上述のひずみゲージ１においては、受感部１０と中間部材２とを予め一体化し、これを測定対象物１４に貼着する場合について説明したが、受感部１０と中間部材２とが分離しているひずみゲージ１であってもよい。この場合には、図４を参照して示すように、まず、中間部材２を測定対象物１４に貼着し、その後、その上から受感部１０を貼着するようにして、中間部材２をそのシールド層２２が受感部１０におけるベース部１１の他面側と対向して配設されるようにする。   In addition, in the above-mentioned strain gauge 1, although the perception part 10 and the intermediate member 2 were integrated previously, and the case where this was affixed on the measuring object 14 was demonstrated, the perception part 10 and the intermediate member 2 exist. The strain gauge 1 may be separated. In this case, as shown with reference to FIG. 4, first, the intermediate member 2 is attached to the measurement object 14, and then the sensing part 10 is attached from the intermediate member 2. The shield layer 22 is disposed so as to face the other surface side of the base portion 11 in the sensing portion 10.

以上のようにひずみゲージ１は、既存の受感部１０に中間部材２を組み合わせることにより構成できる。また、受感部１０と中間部材２とを一体化する場合には、ひずみゲージ１を単一の部品として取り扱うことが可能で、部品点数を増加させることなく取扱いに有利となる。   As described above, the strain gauge 1 can be configured by combining the intermediate member 2 with the existing sensing part 10. In addition, when the sensing part 10 and the intermediate member 2 are integrated, the strain gauge 1 can be handled as a single component, which is advantageous for handling without increasing the number of components.

一方、受感部１０と中間部材２とが分離している場合には、各種型式のひずみゲージ（受感部）の寸法等にに適合する中間部材２を用意しておくことにより、種々のパターンのゲージ（受感部１０）を適宜選択して用いることができ、適応性を向上することができる。   On the other hand, when the sensitive part 10 and the intermediate member 2 are separated, by preparing the intermediate member 2 suitable for the dimensions of various types of strain gauges (sensitive part), various A pattern gauge (sensitive part 10) can be appropriately selected and used, and adaptability can be improved.

以上のような本実施形態のひずみゲージ１は、各種構造物や機械等の表面に貼着したり、ひずみゲージ式変換器としてのロードセルの測定対象物（起歪体）等に貼着して用いることができる。   The strain gauge 1 of the present embodiment as described above is attached to the surface of various structures or machines, or attached to a measurement object (straining body) of a load cell as a strain gauge transducer. Can be used.

次に、図５を参照してひずみ測定装置のブロック構成について説明する。図は、ひずみ測定装置のブロック構成の一部を示し、ノイズの影響を抑制する構成を示している。   Next, the block configuration of the strain measuring apparatus will be described with reference to FIG. The figure shows a part of the block configuration of the strain measuring apparatus and shows a configuration for suppressing the influence of noise.

本実施形態は、１ゲージ２線法によるものであり、上記ひずみゲージ１と、このひずみゲージが用いられて固定抵抗素子Ｒとで構成されたホイートストンブリッジ回路１５と、このブリッジ回路１５の一対の出力端に接続された増幅器１６とを備えている。   The present embodiment is based on the one-gauge two-wire method, and a Wheatstone bridge circuit 15 composed of the strain gauge 1 and the fixed resistance element R using the strain gauge, and a pair of bridge circuits 15. And an amplifier 16 connected to the output terminal.

ひずみゲージ１における中間部材２のシールド層２２と増幅器１６とは、リード線２３によってコモン接続されている。詳しくは、シールド層２２のリード線接続部２２ａと増幅器１６のコモン端子とがリード線２３によって接続されている。   The shield layer 22 of the intermediate member 2 in the strain gauge 1 and the amplifier 16 are connected in common by a lead wire 23. Specifically, the lead wire connecting portion 22 a of the shield layer 22 and the common terminal of the amplifier 16 are connected by the lead wire 23.

このように構成されたひずみ測定装置の動作の概略を説明する。ひずみゲージ１が測定対象物１４に貼着された状態において、測定対象物１４にひずみが生じると、受感部１０のパターン部１２の抵抗値が変化し、ブリッジ回路１５の出力端に微弱な測定信号電圧が出力される。この測定信号電圧は、増幅器１６によって増幅される。   An outline of the operation of the strain measuring apparatus configured as described above will be described. In the state where the strain gauge 1 is attached to the measurement object 14, if strain occurs in the measurement object 14, the resistance value of the pattern portion 12 of the sensing unit 10 changes and is weak at the output end of the bridge circuit 15. A measurement signal voltage is output. This measurement signal voltage is amplified by the amplifier 16.

この場合、図９及び図１０に基づいて前述した場合と同様に、ノイズＮ、Ｍが測定対象物１４や増幅器１６側に発生している場合がある。しかしながら、本実施形態では、ひずみゲージ１と増幅器１６とは、リード線２３によってコモン接続されているので、例えノイズＮ、Ｍが侵入したとしても、ひずみゲージ１と増幅器１６とは同電位にあるため、ノイズＮ、Ｍによって測定値が影響されることを抑制できる。つまり、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能となる。   In this case, as in the case described above with reference to FIGS. 9 and 10, noises N and M may be generated on the measurement object 14 or the amplifier 16 side. However, in this embodiment, since the strain gauge 1 and the amplifier 16 are connected in common by the lead wire 23, even if the noises N and M enter, the strain gauge 1 and the amplifier 16 are at the same potential. Therefore, it can suppress that a measured value is influenced by noise N and M. That is, the influence of noise can be suppressed and the measurement accuracy can be increased.

なお、図６に示すように、ひずみゲージ１における中間部材２のシールド層２２をアース接続し接地するようにしてもよい。この場合には、測定対象物１４から侵入するノイズＮは、リード線２３を伝わってアースラインに流れ、ひずみゲージ１へのノイズＮの侵入を阻止することができ、上記と同様に、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能となる。
また、本実施形態のひずみ測定装置の形式は格別特定のものに限定されるものではない。 As shown in FIG. 6, the shield layer 22 of the intermediate member 2 in the strain gauge 1 may be grounded and grounded. In this case, the noise N that enters from the measurement object 14 flows through the lead wire 23 to the ground line, and can prevent the noise N from entering the strain gauge 1. It is possible to suppress the influence and increase the measurement accuracy.
Moreover, the format of the strain measuring device of the present embodiment is not limited to a specific one.

次に、本発明の第２の実施形態に係るひずみ測定装置について図７及び図８を参照して説明する。本実施形態は、上記のようなひずみゲージ１をひずみゲージ式変換器としてのロードセル５に適用するものである。   Next, a strain measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the strain gauge 1 as described above is applied to a load cell 5 as a strain gauge type transducer.

図７は、測定対象物としての起歪体にひずみゲージが貼着された状態を示す斜視図であり、図８は、ひずみ測定装置のブロック図の一部を示している。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。   FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a strain gauge is attached to a strain generating body as a measurement object, and FIG. 8 shows a part of a block diagram of the strain measuring device. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same as that of 1st Embodiment, or an equivalent part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図７に示すように、測定対象物１４としての起歪体は、金属製であり略円柱状に形成されている。この円柱状の周面に略等間隔で縦方向及び横方向に交互に４枚のひずみゲージ１が配設されている。つまり、４枚のひずみゲージ１が縦方向に位置するものと横方向に位置するもの同士が対向するように貼着されており、４枚の受感部１０（Ｇ１〜Ｇ４）が用いられている。   As shown in FIG. 7, the strain body as the measurement object 14 is made of metal and is formed in a substantially cylindrical shape. Four strain gauges 1 are alternately arranged in the vertical direction and the horizontal direction at substantially equal intervals on the cylindrical peripheral surface. That is, the four strain gauges 1 are attached so that the ones positioned in the vertical direction and the ones positioned in the horizontal direction face each other, and the four sensing parts 10 (G1 to G4) are used. Yes.

図８に示すように、本実施形態は、４ゲージ法によるものであり、各受感部１０（Ｇ１〜Ｇ４）によりホイートストンブリッジ回路１５が構成されている。このようにロードセル５は、測定対象物１４の起歪体と、ひずみゲージ１及びホイートストンブリッジ回路１５を図示しないケースに内蔵して備えている。   As shown in FIG. 8, this embodiment is based on a 4-gauge method, and the Wheatstone bridge circuit 15 is comprised by each sensing part 10 (G1-G4). As described above, the load cell 5 includes the strain generating body of the measurement object 14, the strain gauge 1, and the Wheatstone bridge circuit 15 built in a case (not shown).

また、各ひずみゲージ１における中間部材２のシールド層２２は、リード線２３ｂによって相互に接続されており、さらに、特定の１枚のひずみゲージ１における中間部材２のシールド層２２（図８における左下側）と増幅器１６とは、リード線２３ａによってコモン接続されている。   Further, the shield layer 22 of the intermediate member 2 in each strain gauge 1 is connected to each other by a lead wire 23b, and further, the shield layer 22 of the intermediate member 2 in a specific one strain gauge 1 (lower left in FIG. 8). Side) and the amplifier 16 are connected in common by a lead wire 23a.

なお、第１の実施形態において説明したように、受感部１０と中間部材２とが分離しているひずみゲージ１を適用してもよい。また、ひずみゲージ１における中間部材２のシールド層２２をアース接続し接地するようにしてもよい。
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ノイズの影響を抑制し、測定精度を高めることが可能となる。 As described in the first embodiment, the strain gauge 1 in which the sensing part 10 and the intermediate member 2 are separated may be applied. Further, the shield layer 22 of the intermediate member 2 in the strain gauge 1 may be grounded and grounded.
As described above, according to this embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the influence of noise and increase the measurement accuracy.

本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記各実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していないものである。   The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. The above embodiments are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention.

例えば、上記実施形態においては、受感部は、既存のひずみゲージを用いる場合について説明したが、新たに設計製作された受感部を用いることを妨げるものではない。また、受感部の結線法は、１ゲージ法、２ゲージ法及び４ゲージ法等が適用でき、格別結線法が限定されるものではない。   For example, in the above-described embodiment, the case where the sensitive part uses an existing strain gauge has been described, but this does not prevent the newly designed and manufactured sensitive part from being used. Moreover, the 1 gauge method, the 2 gauge method, the 4 gauge method, etc. can be applied to the connection method of the sensing part, and the special connection method is not limited.

１・・・ひずみゲージ
２・・・中間部材
５・・・ひずみゲージ式変換器（ロードセル）
１０・・・受感部
１１・・・ベース部
１２・・・パターン部
１２ａ・・・ひずみゲージのリード線接続部
１３、２３・・・リード線
１４・・・測定対象物
１５・・・ホイートストンブリッジ回路
１６・・・増幅器
２１・・・絶縁体層
２２・・・シールド層
２２ａ・・・中間部材のリード線接続部
Ａ・・・接着剤
Ｎ・・・ノイズ
Ｍ・・・ノイズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Strain gauge 2 ... Intermediate member 5 ... Strain gauge type converter (load cell)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sensitive part 11 ... Base part 12 ... Pattern part 12a ... Strain gauge lead wire connection part 13, 23 ... Lead wire 14 ... Measurement object 15 ... Wheatstone Bridge circuit 16 ... Amplifier 21 ... Insulator layer 22 ... Shield layer 22a ... Lead wire connecting portion A of intermediate member ... Adhesive N ... Noise M ... Noise

Claims (5)

絶縁性の材料によって形成されたベース部と、このベース部の一面側に設けられた抵抗体からなるパターン部とを備えた受感部と、
絶縁体層と、この絶縁体層の一面側に設けられるとともに、前記受感部におけるベース部の他面側と対向して配設される導電体で形成されたシールド層とを備えた薄膜状の中間部材と、
を具備したことを特徴とするひずみゲージ。 A sensing part comprising a base part made of an insulating material and a pattern part made of a resistor provided on one surface side of the base part;
A thin film comprising an insulator layer, and a shield layer formed of a conductor provided on one surface side of the insulator layer and disposed opposite to the other surface side of the base portion in the sensing part An intermediate member of
A strain gauge characterized by comprising: 前記受感部と中間部材とは、一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ。   The strain gauge according to claim 1, wherein the sensing part and the intermediate member are integrated. 前記中間部材が測定対象物に貼着され、その後、中間部材におけるシールド層に受感部が貼着されることを特徴とする請求項１に記載のひずみゲージ。   The strain gauge according to claim 1, wherein the intermediate member is attached to the measurement object, and then the sensitive part is attached to the shield layer of the intermediate member. 請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のひずみゲージの中間部材におけるシールド層と受感部の出力が接続される増幅器側とがコモン接続されることを特徴とするひずみ測定装置。   4. The strain measuring apparatus according to claim 1, wherein the shield layer of the intermediate member of the strain gauge according to any one of claims 1 to 3 and the amplifier side to which the output of the sensing part is connected are connected in common. 請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載のひずみゲージと、
このひずみゲージが貼着された測定対象物と、
ひずみゲージが用いられて構成されたブリッジ回路と、
を具備したことを特徴とするひずみゲージ式変換器。 A strain gauge according to any one of claims 1 to 3,
A measuring object to which the strain gauge is attached;
A bridge circuit configured using a strain gauge;
A strain gauge type transducer characterized by comprising:
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