JPH09297073A - 曲げモーメント検出器 - Google Patents
曲げモーメント検出器Info
- Publication number
- JPH09297073A JPH09297073A JP11076196A JP11076196A JPH09297073A JP H09297073 A JPH09297073 A JP H09297073A JP 11076196 A JP11076196 A JP 11076196A JP 11076196 A JP11076196 A JP 11076196A JP H09297073 A JPH09297073 A JP H09297073A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bending moment
- electrode
- measurement
- piezoelectric film
- plate
- 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.)
- Withdrawn
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、計測時の検出器取付誤差に起因した
差分近似誤差及び、計測用電気回路の位相差に起因した
計測誤差の低減ができる曲げモーメント検出器を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】本発明に係る曲げモーメント検出器は、
（Ａ）高分子圧電膜１と、（Ｂ）前記高分子圧電膜１に
蒸着された複数の電極２、３と、（Ｃ）前記複数の電極
を結ぶ結線６と、（Ｄ）前記高分子圧電膜１と前記電極
２と前記結線６とを包み込むような形に形成された保護
膜４と、（Ｅ）前記保護膜４（４１、４２）と計測対象
部材８を接着する接着剤５から成ることを特徴とする。
差分近似誤差及び、計測用電気回路の位相差に起因した
計測誤差の低減ができる曲げモーメント検出器を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】本発明に係る曲げモーメント検出器は、
（Ａ）高分子圧電膜１と、（Ｂ）前記高分子圧電膜１に
蒸着された複数の電極２、３と、（Ｃ）前記複数の電極
を結ぶ結線６と、（Ｄ）前記高分子圧電膜１と前記電極
２と前記結線６とを包み込むような形に形成された保護
膜４と、（Ｅ）前記保護膜４（４１、４２）と計測対象
部材８を接着する接着剤５から成ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、板構造部材の任意
の点における曲げ変形による曲げモーメントＭの計測に
利用される検出器に関する。
の点における曲げ変形による曲げモーメントＭの計測に
利用される検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４および図５に従来の加速度計を用い
た曲げモーメント計測器を示す。図４〜図５において、
８は計測対象の板要素、９（９１、９２．９３、９４、
９５）は加速度計、１０（１０１、１０２、１０３、１
０４、１０５）は計測用アンプである。
た曲げモーメント計測器を示す。図４〜図５において、
８は計測対象の板要素、９（９１、９２．９３、９４、
９５）は加速度計、１０（１０１、１０２、１０３、１
０４、１０５）は計測用アンプである。
【０００３】加速度計９は、板要素８の表面に等間隔に
配置されている。計測用アンプ１０は、夫々加速度計９
に結線されている。板構造の曲げ変形による曲げモーメ
ントは、式（１）で表わされる。
配置されている。計測用アンプ１０は、夫々加速度計９
に結線されている。板構造の曲げ変形による曲げモーメ
ントは、式（１）で表わされる。
【０００４】
【数１】
【０００５】但し、Ｍ：曲げモーメント Ｄ：曲げ剛性＝Ｅｈ3 ／１２（１−ν2 ） （板の場
合） Ｅ：梁、板のヤング率、 ν：梁、板のポアソン比 ｈ：梁、板の高さ、厚さ、 ｗ：梁、板の面外変位 面外変位の空間微分項
合） Ｅ：梁、板のヤング率、 ν：梁、板のポアソン比 ｈ：梁、板の高さ、厚さ、 ｗ：梁、板の面外変位 面外変位の空間微分項
【０００６】
【数２】 は板要素８で計測された面外方向加速度を差分近似して
式（２）で求めている。
式（２）で求めている。
【０００７】
【数３】
【０００８】但し、δ：加速度計間隔 ａi ：ｉ点の加速度（ｗi を時間ｔで２回微分したも
の） ｗi ：ｉ点のｗ（梁、板の面外変位）
の） ｗi ：ｉ点のｗ（梁、板の面外変位）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の曲げモーメント
検出器では、計測信号が加速度であるため、変位に変換
するためには積分する必要がある。また、式（２）のよ
うな差分近似を用いる場合、加速度計９の間隔の取付誤
差が計測誤差に大きな影響を及ぼす。
検出器では、計測信号が加速度であるため、変位に変換
するためには積分する必要がある。また、式（２）のよ
うな差分近似を用いる場合、加速度計９の間隔の取付誤
差が計測誤差に大きな影響を及ぼす。
【００１０】さらに、加速度計９に接続される計測用ア
ンプ内の電気回路特性による出力信号間の位相差も計測
誤差の原因となっている。本発明は、これらの問題を解
決するために、曲げモーメントに比例した電圧を直接出
力するようにすることにより、計測誤差を無くことが出
来る曲げモーメント検出器を提供することを目的とす
る。
ンプ内の電気回路特性による出力信号間の位相差も計測
誤差の原因となっている。本発明は、これらの問題を解
決するために、曲げモーメントに比例した電圧を直接出
力するようにすることにより、計測誤差を無くことが出
来る曲げモーメント検出器を提供することを目的とす
る。
【００１１】
（第１の手段）本発明に係る曲げモーメント検出器は、
（Ａ）高分子圧電膜と、（Ｂ）前記高分子圧電膜に蒸着
された複数の電極と、（Ｃ）前記複数の電極を結ぶ結線
と、（Ｄ）前記高分子圧電膜と前記電極と前記結線とを
包み込むような形に形成された保護膜と、（Ｅ）前記保
護膜と計測対象部材を接着する接着剤から成ることを特
徴とする。
（Ａ）高分子圧電膜と、（Ｂ）前記高分子圧電膜に蒸着
された複数の電極と、（Ｃ）前記複数の電極を結ぶ結線
と、（Ｄ）前記高分子圧電膜と前記電極と前記結線とを
包み込むような形に形成された保護膜と、（Ｅ）前記保
護膜と計測対象部材を接着する接着剤から成ることを特
徴とする。
【００１２】従って、次のように作用する。対象部材が
曲げ変形すると高分子圧電膜１が伸縮し、電極２と電極
３との間に、部材の歪みε、すなわち
曲げ変形すると高分子圧電膜１が伸縮し、電極２と電極
３との間に、部材の歪みε、すなわち
【００１３】
【数４】 に比例した電圧が発生する。部材に作用する曲げモーメ
ントＭは．部材の面外変形ｗの空間微分を差分近似し
て、式（３）で求める事ができる。
ントＭは．部材の面外変形ｗの空間微分を差分近似し
て、式（３）で求める事ができる。
【００１４】
【数５】
【００１５】但し、εi は電極位置における部材表面の
歪み 従って、電極と電極との間に発生した電圧の平均が出力
されるように、高分子圧電膜１の下面電極と高分子圧電
膜の上面電極を各々結線し、その出力をリード線７から
計測用アンプ８に入力し計測する事によつて、電極間の
中心位置（ｘ＝０）における部材の表面に作用する曲げ
モーメントＭを計測することができる。
歪み 従って、電極と電極との間に発生した電圧の平均が出力
されるように、高分子圧電膜１の下面電極と高分子圧電
膜の上面電極を各々結線し、その出力をリード線７から
計測用アンプ８に入力し計測する事によつて、電極間の
中心位置（ｘ＝０）における部材の表面に作用する曲げ
モーメントＭを計測することができる。
【００１６】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態に係る
曲げモーメントの計測を、図１〜図３に示す。図１〜図
３において、１は高分子圧電膜、２（２１、２２、２
３、２４）は電極、３（３１、３２、３３、３４）は電
極、４（４１．４２）は保護膜、５は接着剤、６（６
１．６２）は結線、７（７１、７２）はリード線、８は
計測対象部材（板要素）、１０は計測用アンプである。
曲げモーメントの計測を、図１〜図３に示す。図１〜図
３において、１は高分子圧電膜、２（２１、２２、２
３、２４）は電極、３（３１、３２、３３、３４）は電
極、４（４１．４２）は保護膜、５は接着剤、６（６
１．６２）は結線、７（７１、７２）はリード線、８は
計測対象部材（板要素）、１０は計測用アンプである。
【００１７】本発明の曲げモーメント検出器は、構造物
の歪みを計測するために、分極処理したＰＶＤＦ（ポリ
フッ化ビニリデン）等の高分子圧電膜１の両面に、電極
２（２１、２２．２３、２４）と、電極３（３１、３
２、３３、３４）を間隔δで２組蒸着させる。
の歪みを計測するために、分極処理したＰＶＤＦ（ポリ
フッ化ビニリデン）等の高分子圧電膜１の両面に、電極
２（２１、２２．２３、２４）と、電極３（３１、３
２、３３、３４）を間隔δで２組蒸着させる。
【００１８】高分子圧電膜１及び電極２、３は板の計測
対象部材８との絶縁を兼ねたエボキシ樹脂等の保護膜４
（４１、４２）で覆われている。保護膜４と計測対象部
材８は、接着剤５で接着されいてる。そのため、対象部
材８が曲げ変形すると、高分子圧電膜１が伸縮し各電極
２、と電極３との間に、部材の歪みε、すなわち、
対象部材８との絶縁を兼ねたエボキシ樹脂等の保護膜４
（４１、４２）で覆われている。保護膜４と計測対象部
材８は、接着剤５で接着されいてる。そのため、対象部
材８が曲げ変形すると、高分子圧電膜１が伸縮し各電極
２、と電極３との間に、部材の歪みε、すなわち、
【００１９】
【数６】 に比例した電圧が発生する。
【００２０】部材８に作用する曲げモーメンＭは、部材
の面外変形ｗの空間微分を差分近似して、前記、式
（３）で求めることができる。従って、電極２と電極３
との間に発生した電圧の平均が出力されるように、図２
の如く電極２（２１、２２、２３、２４）と、図３の如
く電極３（３１、３２、３３、３４）を各々６（６１、
６２）で結線し、その出力をリード線７（７１、７２）
から計測用アンプ１０に入力し、計測することにより、
電極２と３間の中心位置（ｘ＝０）における部材８の表
面に作用する曲げモーメントＭを計測することができ
る。
の面外変形ｗの空間微分を差分近似して、前記、式
（３）で求めることができる。従って、電極２と電極３
との間に発生した電圧の平均が出力されるように、図２
の如く電極２（２１、２２、２３、２４）と、図３の如
く電極３（３１、３２、３３、３４）を各々６（６１、
６２）で結線し、その出力をリード線７（７１、７２）
から計測用アンプ１０に入力し、計測することにより、
電極２と３間の中心位置（ｘ＝０）における部材８の表
面に作用する曲げモーメントＭを計測することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）２点の検出点（電極位置）を１枚の圧電フィルム
上に設けることにより、計測時の検出器取付誤差に起因
した差分近似誤差及び、計測用電気回路の位相差に起因
した計測誤差の低減が可能になる。 （２）又、曲げモーメントに比例した電圧を直接出力す
るように電極を詰線することにより、計測用電気回路と
計測用アンプを少なくすることが出来る。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）２点の検出点（電極位置）を１枚の圧電フィルム
上に設けることにより、計測時の検出器取付誤差に起因
した差分近似誤差及び、計測用電気回路の位相差に起因
した計測誤差の低減が可能になる。 （２）又、曲げモーメントに比例した電圧を直接出力す
るように電極を詰線することにより、計測用電気回路と
計測用アンプを少なくすることが出来る。
【図１】本発明の第１の実施の態様に係る曲げモーメン
ト検出器を示す図。
ト検出器を示す図。
【図２】本発明の高分子圧電膜の上面側電極の結線図。
【図３】本発明の高分子圧電膜の下面側電極の結線図。
【図４】従来の加速度計による曲げモーメント計測器を
示す図（１）。
示す図（１）。
【図５】従来の加速度計による曲げモーメント計測器を
示す図（２）。
示す図（２）。
１…高分子圧電膜 ２（２１、２２、２３、２４、）…電極 ３（３１、３２、３３、３４、）…電極 ４（４１、４２）…保護フィルム ５…接着剤・ ６（６１、６２）…結線 ７（７１、７２）…リード線 ８…計測対象部材（板要素） ９（９１、９２、９３、９４、９５）…加速度計 １０（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）…計
測用アンプ Ｍ…曲げモーメント Ｄ…曲げ剛性＝Ｅｈ3 ／１２（１−ν2 ） （板の場
合） Ｅ…梁、板のヤング率、 ν…梁、板のポアソン比 ｈ…梁、板の高さ、厚さ、 ｗ…梁、板の面外変位 δ…加速度計の間隔 ａi …ｉ点の加速度（ｗi を時間ｔで２回微分したも
の） ｗi …ｉ点のｗ（梁、板の面外変位） εi …ｉ点のε（電極位置における部材表面の歪み）
測用アンプ Ｍ…曲げモーメント Ｄ…曲げ剛性＝Ｅｈ3 ／１２（１−ν2 ） （板の場
合） Ｅ…梁、板のヤング率、 ν…梁、板のポアソン比 ｈ…梁、板の高さ、厚さ、 ｗ…梁、板の面外変位 δ…加速度計の間隔 ａi …ｉ点の加速度（ｗi を時間ｔで２回微分したも
の） ｗi …ｉ点のｗ（梁、板の面外変位） εi …ｉ点のε（電極位置における部材表面の歪み）
Claims (1)
- 【請求項１】（Ａ）高分子圧電膜（１）と、（Ｂ）前記
高分子圧電膜（１）に蒸着された複数の電極（２、３）
と、（Ｃ）前記複数の電極（２、３）を結ぶ結線（６）
と、（Ｄ）前記高分子圧電膜（１）と前記電極（２）と
前記結線（６）とを包み込むような形に形成された保護
膜（４）と、（Ｅ）前記保護膜（４）と計測対象部材
（８）を接着する接着剤（５）から成ることを特徴とす
る曲げモーメント検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076196A JPH09297073A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 曲げモーメント検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11076196A JPH09297073A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 曲げモーメント検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297073A true JPH09297073A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14543906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11076196A Withdrawn JPH09297073A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 曲げモーメント検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09297073A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8573808B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-11-05 | Endure Medical, Inc. | Retractable beam splitter for microscope |
-
1996
- 1996-05-01 JP JP11076196A patent/JPH09297073A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8573808B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-11-05 | Endure Medical, Inc. | Retractable beam splitter for microscope |
| US9268125B2 (en) | 2008-11-07 | 2016-02-23 | Alcon Research, Ltd. | Retractable beam splitter for microscope |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |