JPS59190603A - Strain gage - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To facilitate the measurement of temperature in a wide range, by attaching thin metal to a gage base made of an insulating brittle material, breaking the metal foil together with the gage base at a value exceeding the limit strain, and measuring the amount of change in electric resistance. CONSTITUTION:A ceramic material is used as an insulating brittle material, which is broken at a value exceeding the limit strain for a gage base 2. A thin metal 3 made of a conductor of nickel chromium alloy or the like is attached to the ceramic gage base 2. When strain is applied to a strain gage and the strain exceeding a limit is yielded, the ceramic gage base 2 is broken. Since the strain is concentrated at the broken part of the gage base, the metal foil 3 is broken at the corresponding part of the strain concentration. Owing to the breakdown of the metal foil 3, the amount of change in electric resistance between gage terminals 6 moves to the state, at which the amount is increased to infinity in a step state, from the state, at which the amount is increased in proportion to the magnitude of the applied strain.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はひずみ測定ゲージに係り、特にゲージベースに
絶縁脆性材であるセラミックスを用いて低温から高温の
広範囲温度領域で使用できるひすみケージに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a strain measurement gauge, and more particularly to a strain cage that uses ceramics, which is an insulating brittle material, for the gauge base and can be used in a wide temperature range from low to high temperatures.

〔従来技術〕[Prior art]

脆性材を利用してひずみ計測を行なう従来のひずみ測定
法としては応力塗料を用いる方法が存在する。応力塗料
は塗料の割れ状況から応力の大きさあるいは主応力方向
を推定する方法であり、応力の太きさは目で見て判断す
る。そのため精度良く測定することは困難であり、また
使用に熟練を要し７簡易に利用できにくい欠点があった
。さらに高温状態で実機プラントのひずみ測定を行なう
ことも困難である。As a conventional strain measurement method that uses a brittle material to measure strain, there is a method that uses stress paint. Stress paint is a method of estimating the magnitude of stress or principal stress direction from the state of cracks in the paint, and the thickness of stress is determined by visual inspection. Therefore, it is difficult to measure with high accuracy, and it requires skill to use, making it difficult to use easily. Furthermore, it is difficult to measure strain in an actual plant at high temperatures.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は低温域から高温域の広範囲温度領域にわたって
簡易にひずみ測定可能なひすみケージを提供するにある
。The present invention provides a strain cage that can easily measure strain over a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は低温域から高温域にわたって広範囲に精度良く
簡易にひずみ測定が行なえるひずみケ〜ジを得るために
なされたものである。特に従来困ｆｆ１ｌｌｉ’＆極め
ている高温でのひずみ測定を容易としたその目的上、低
温域から高温域にわたって材料の特性が比較的安定して
いるセラミックス等の絶縁脆性材をゲージベースに使用
し、ゲージベースに薄く金属を付着させた構造のひずみ
ケージである。The present invention has been made in order to obtain a strain cage that can easily and accurately measure strain over a wide range from a low temperature range to a high temperature range. In particular, for the purpose of facilitating strain measurement at high temperatures, which has traditionally been difficult, we use an insulating brittle material such as ceramics, whose material properties are relatively stable from low to high temperatures, as the gauge base. It is a strain cage with a structure in which a thin layer of metal is attached to the gauge base.

ケージベースの絶縁脆性材がある限界ひすみ以上で脆性
破壊する性質を利用して、ケージベースの破断と共にゲ
ージベースに付着している金属箔を破断せしめ、金属箔
切断による電気抵抗の変化量を計測してひずみ値を求め
ることを％徴としたひすみゲージである。Utilizing the property of brittle fracture of the insulating brittle material of the cage base above a certain limit strain, the metal foil attached to the gauge base is fractured at the same time as the cage base is fractured, and the amount of change in electrical resistance caused by cutting the metal foil is reduced. It is a strain gauge whose percentage sign is to measure and determine the strain value.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第１図、第２図にひすみケージ１の全体及び構成図を示
ず。絶縁脆性材料からなるゲージベース２は被測定物９
に接着剤４にエリ同１定され、絶縁体のケージベース２
は導電体の金属３が薄く塗布されている。被測定物９が
変形するとき金属３の電気抵抗が端子６間で変化するこ
とを利用して定量的にひずみ測定を行なうものである。The entire Hisumi cage 1 and its configuration are not shown in FIGS. 1 and 2. The gauge base 2 made of insulating brittle material is the object to be measured 9
Attach the adhesive 4 to the insulator cage base 2.
A conductive metal 3 is applied thinly. The strain is quantitatively measured by utilizing the fact that the electrical resistance of the metal 3 changes between the terminals 6 when the object to be measured 9 is deformed.

本発明によるひずみゲージはゲージベース２にある限界
ひずみ以上で脆性破壊する絶縁脆性材としてセラミック
ス全使用し、セラミックスのケージベース２に導電体の
金属３を薄く付着させる。The strain gauge according to the present invention uses ceramic as an insulating brittle material that undergoes brittle fracture at a strain exceeding a certain limit strain in the gauge base 2, and a conductive metal 3 is thinly adhered to the ceramic cage base 2.

金属３けどのような金属でも使用可能であるが、特に高
温域での使用に耐える必要がある。そのため例えば高温
に強いニッケルークロム合金を使用すると良い。また接
着剤４も高温に耐える例えはセラミックス接着剤を用い
被測定物９とセラミックスケージベース２を固定する。Although metals such as metals can be used, they must be able to withstand use in particularly high temperature ranges. Therefore, for example, it is recommended to use a nickel-chromium alloy that is resistant to high temperatures. Further, the adhesive 4 is made of a ceramic adhesive that can withstand high temperatures, and the object to be measured 9 and the ceramic cage base 2 are fixed together.

本発明のひずみケージにひずみが付加されると特にケー
ジ幅を小さくした場合は、第３図に示すように６る限界
以上のひずみ発生と同時にセラミックスのゲージベース
２が破断する。ゲージベース２に薄く付着された金属箔
３はゲージベース破断箇処でのひずみ集中のため当該部
に対応する箇処で破断する。金属箔３の破断によってケ
ージ端子６間の電気抵抗の変化量ΔΩは第４図に示すよ
うに付加ひずみの大きさに比例して増大するステージＩ
の状態からステップ状に無限大に増大するステージ■に
移行する。この現象Ｊ：リイ皮ｉｌ！Ｉ定物９には、ケ
ージベース２のセラミックス７５−脆＝イ波壊する１鼓
界ひずみεｒｓが生じていることを検ｔＢ−ｊ−ること
かできる。When strain is applied to the strain cage of the present invention, especially when the cage width is made small, the ceramic gauge base 2 breaks at the same time as strain exceeding the limit occurs, as shown in FIG. The metal foil 3 thinly attached to the gauge base 2 breaks at a location corresponding to the breakage point of the gauge base because of strain concentration at the breakage point of the gauge base. Stage I, in which the amount of change ΔΩ in the electrical resistance between the cage terminals 6 due to the breakage of the metal foil 3 increases in proportion to the magnitude of the added strain, as shown in FIG.
It moves from the state to stage (2), which increases stepwise to infinity. This phenomenon J: Rei skin ill! It can be detected that the ceramic 75 of the cage base 2 is subjected to a field strain εrs that causes the wave to break.

この基本的な特性を応用することに、Ｘ：り第５１ＥＩ
に示す五つにケージ幅を大きくし面積を犬きくすること
に、ｌ：す、ひすみ値を連続的に泪ＩＩ　′Ｉ＝するこ
とができる。つまり第５図のようにひずみの増大と共に
、ゲージベース２と金属箔３の害１ｊ′ｉ″Ｉ−は応カ
イ乍用方向に対して口角に発生増力口する。その際、ゲ
ージ端子６間の電気抵抗の変化量ΔΩは第６図に示すご
とく、割れの増加と共にステーｕｌ’　　のよりにステ
ップ状に増加する現象を示し、第４図１のケージ幅が小
さい場合見もノ］２な力λつだ挙動を示す。In applying this basic characteristic,
By increasing the cage width and increasing the area as shown in Figure 5, it is possible to continuously increase the obscurity value. In other words, as the strain increases as shown in FIG. As shown in Figure 6, the change in electrical resistance ΔΩ of the stay ul' increases in a stepwise manner with increasing cracking. The force λ shows the behavior.

ケージ幅を太きくシ、あらかじめゲージベース２の割れ
によるひずみεと電気抵抗の変イヒ量ΔΩの関係を把握
しておくことにより、被ｉ１＋１定物のひずみを連続的
に求めることができる。ケージベース２のセラミックス
の特性として脆１生破壊するＷ丈界ひ１′みε。１の値
を適切に選択することによりＪ＼さなひずみから比較的
大きなひずみ領域捷で泪１１定力；可能である。By increasing the cage width and understanding in advance the relationship between the strain ε due to the cracking of the gauge base 2 and the amount of change in electrical resistance ΔΩ, the strain of the i1+1 constant object can be continuously determined. As a characteristic of the ceramics of the cage base 2, it is brittle and fractures. By appropriately choosing the value of 1, it is possible to obtain a constant force of 11 in a relatively large strain range from a small strain.

本発明の応用変形例として第７図１、第８図１に示すよ
うにゲージベース２に２種以上の脆性破壊強度の異なる
絶縁脆性材２　ａ　＋　２　ｂ＋・・・、　２ｔ　全ｆ
１ｍべて用いることによっても第６図１のような特性７
５毫得られる。As an applied variation of the present invention, as shown in FIG. 7 1 and FIG. 8 1, two or more types of insulating brittle materials 2 a + 2 b + .
Characteristics 7 as shown in Figure 6 1 can be obtained by using the entire length of 1 m.
You can get 5 strokes.

本発明のひずみゲージにケージ端子６を２対以上の複数
対設は多軸応力状態のびずみＩ１１定カミできる。第９
図は２輔、第１０図は３軸方１句のひずみ測定用のひず
みゲージを示したものである。By providing two or more pairs of cage terminals 6 in the strain gauge of the present invention, strain I11 in a multiaxial stress state can be maintained constant. 9th
Two figures are shown, and FIG. 10 shows a strain gauge for measuring strain in one direction in three axes.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のひずみゲージ金１吏用することにより、低温域
から高温域の広い範囲にわたって簡易にひずみ測定が可
能であり、特に従来困離であった高温でのひずみ測定に
威力を発揮する。By using the strain gauge metal of the present invention, it is possible to easily measure strain over a wide range from low to high temperatures, and it is particularly effective in measuring strain at high temperatures, which has been difficult to do in the past.

また、多軸ひすみ測定には、従来のワイヤ式ひずみゲー
ジのように方向性を考慮し複雑に設置−ｒる必要がなく
、ゲージ端子を複数設置するのみで容易に測定できる利
点がある。Moreover, multi-axis strain measurement has the advantage that it is not necessary to take directionality into consideration and perform complicated installation unlike conventional wire-type strain gauges, and measurement can be performed easily by simply installing a plurality of gauge terminals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図及び第２図は本発明ひずみゲージの上面図及び側
面図、第３図はケージ幅が小さい場合でゲージベースが
破断し７た状態図、第４図は第３図の状態壕での電気抵
抗の変化量とひすみの関係図（、ｆ！、５図はゲージ幅
が大きい場合のり゛−ジ割れ状況図、第６図は第５図に
おけるひずみと電気抵抗の変化量の関係を示す線図、第
７図、第８図は本発明ひずみゲージで２称以上の異なる
ゲージベースを使用したひずみケージ説明図、第９図は
本発明ひずみケージの２　’Ｉｌｌひずみゲージ説明図
、第１０図は３軸の多軸ひずみを測定する方法を示す図
である。 １・・・ひずみゲージ、２・・・ケージベース、２ａ・
・・ケージベースａ、２ｂ・・・ゲージベースｂ、２Ｃ
・・・ケージベースｃ、２ｄ・・・ゲージベースｄ、２
ｅ・・・ゲージベースｅ、２ｆ・・・ケージベースｆ、
３・・・金属箔、４・・・接着剤、５・・・リード線、
６・・・ゲージ端子、７・・・電気抵抗測定器、８・・
・ケーブル、９・・・被測定物。 ＄８日 ９Figures 1 and 2 are top and side views of the strain gauge of the present invention, Figure 3 is a diagram of the gauge base broken when the cage width is small, and Figure 4 is the state of the strain gauge shown in Figure 3. A diagram showing the relationship between the amount of change in electrical resistance and strain (,f!, Figure 5 is a diagram of the strain cracking situation when the gauge width is large, and Figure 6 is the relationship between the amount of change in electrical resistance and strain in Figure 5. 7 and 8 are strain cage explanatory diagrams of the strain gauge of the present invention using different gauge bases of second or higher order, and Figure 9 is an explanatory diagram of the 2'Ill strain gauge of the present invention strain cage. Fig. 10 is a diagram showing a method for measuring multiaxial strain in three axes. 1... Strain gauge, 2... Cage base, 2a.
...Cage base a, 2b...Gauge base b, 2C
...cage base c, 2d...gauge base d, 2
e...gauge base e, 2f...cage base f,
3...Metal foil, 4...Adhesive, 5...Lead wire,
6...Gauge terminal, 7...Electric resistance measuring device, 8...
・Cable, 9...Object to be measured. $8 day 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １　被測定物にゲージベースを固定し当該ゲージベース
面に導電体を付着させたひずみゲージにおいて、上記ゲ
ージベースを脆性破壊する絶縁脆性材により構成するこ
とによって、被測定物のひずみ量を導電体破断による導
電体の電気抵抗の変化量に基づいて検出することを特徴
としたひずみゲージ。 ２、特許請求の範囲第１項において、ゲージベースｆ２
種以上の異なる絶縁脆性材を並べ＋１４用したことを特
徴としたひずみケージ。 ３、特許請求の範囲第１項及び第２項において、導電体
の電気抵抗を計測する端子を２対以上の複数対設けて多
軸ひすみ測定を可としたことを％徴としたひずみゲージ
。[Scope of Claims] 1. A strain gauge in which a gauge base is fixed to an object to be measured and a conductor is attached to the surface of the gauge base, in which the gauge base is made of an insulating brittle material that causes brittle fracture. A strain gauge that detects the amount of strain based on the amount of change in electrical resistance of a conductor due to conductor breakage. 2. In claim 1, the gauge base f2
A strain cage characterized by using more than 14 types of insulating brittle materials arranged side by side. 3. In claims 1 and 2, a strain gauge characterized in that a plurality of two or more pairs of terminals for measuring the electrical resistance of a conductor are provided to enable multi-axis strain measurement. .