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JPS5847002B2 - Digital strain measurement device - Google Patents
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JPS5847002B2 - Digital strain measurement device - Google Patents

Digital strain measurement device

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Publication number
JPS5847002B2
JPS5847002B2 JP7979576A JP7979576A JPS5847002B2 JP S5847002 B2 JPS5847002 B2 JP S5847002B2 JP 7979576 A JP7979576 A JP 7979576A JP 7979576 A JP7979576 A JP 7979576A JP S5847002 B2 JPS5847002 B2 JP S5847002B2
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JP
Japan
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output
bridge
voltage
converter
polarity
Prior art date
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JP7979576A
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Japanese (ja)
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久 安藤
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Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディジタルひずみ測定装置の改良に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in digital strain measuring devices.

第1図は従来装置の構成を示すブロック図、第2図は第
1図の従来装置の動作説明図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional device, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the conventional device shown in FIG.

第1図において、R1−R4なるひずみゲージで構成さ
れたホイートストンブリッジは、ブリッジ電源スィッチ
S1を経て、ブリッジ電圧E□が供給されている。
In FIG. 1, a Wheatstone bridge composed of strain gauges R1-R4 is supplied with a bridge voltage E□ via a bridge power switch S1.

ひずみゲージが機械的ひずみを受けたとき、その機械的
ひずみに比例したホイートストンブリッジ出力をR8と
し、ホイートストンブリッジ回路内、延長ケーブルL0
〜L4の接続端および増幅器2の入力回路内に存在する
不要な熱起電力を一括、等何曲に表現してETとする。
When the strain gauge receives mechanical strain, the Wheatstone bridge output proportional to the mechanical strain is R8, and the extension cable L0 is connected to the Wheatstone bridge circuit.
The unnecessary thermoelectromotive force present at the connection end of ~L4 and the input circuit of the amplifier 2 is collectively expressed as ET.

説明の便宜上、増幅器2は増幅度が1(実際には100
〜500)で、入出力の極性反転はないものと仮定し、
増幅器2の零点変動によって、増幅器2の出力端にあら
れれる不要な電圧ED、また増幅器2の出力の極性を反
転させるための符号変換器1の零点変動によって、符号
変換器1の出力にあられれる不要な電圧をEOとする(
これらのE T yED、Ecには仮りに極性を付加し
て図示した)。
For convenience of explanation, amplifier 2 has an amplification degree of 1 (actually 100
~500), assuming that there is no polarity reversal of input and output,
An unnecessary voltage ED is generated at the output terminal of the amplifier 2 due to the zero point variation of the amplifier 2, and an unnecessary voltage ED is generated at the output of the code converter 1 due to the zero point variation of the code converter 1 for reversing the polarity of the output of the amplifier 2. Let the unnecessary voltage be EO (
These E T yED and Ec are shown with polarity added temporarily).

スイッチS2は符号変換器1の出力■、増幅器の出力■
、基準電源3の出力■をこの順に順次切り換えて時分割
的に積分器4の入力を選択するスイッチである。
Switch S2 is the output of the code converter 1, and the output of the amplifier.
, the output of the reference power source 3 in this order, and selects the input of the integrator 4 in a time-division manner.

積分器4の出力側に配置されたコンパレータおよびゲー
ト5、クロック発信器6、カウンタ7等は、積分器4お
よび基原電源3とともに一点鎖線で示す積分型A/D変
換器8を構成している。
The comparator, gate 5, clock oscillator 6, counter 7, etc. arranged on the output side of the integrator 4 together with the integrator 4 and the basic power source 3 constitute an integral type A/D converter 8 shown by a dashed line. There is.

なおりウンタ7の出力は表示および印字装置9に送る。The output of the naori counter 7 is sent to a display and printing device 9.

いまスイッチS1が0FF1S2が■を選択した状態で
の動作は、第2図のT1なる区間で示すように、第1同
種分区間で等価熱起電力ETと増幅器の零点変動分ED
が逆極性になったーET−EDと符号変換器の零点変動
分ECが加えあわされたET−ED+ECなる電圧が積
分される。
The operation with the switch S1 selected as 0FF1 and S2 selected as ■ is as shown in the section T1 in FIG.
The voltage ET-ED+EC, which is the sum of -ET-ED and the zero-point fluctuation EC of the code converter, which has the opposite polarity, is integrated.

つづいて、スイッチS1がON、スイッチS2が■の状
態に切り換えられて、第2図のT2で示す第2同種分区
間の動作となるが、このときは、ホイートストンブリッ
ジの出力でひずみゲージの検出した機械的ひずみに比例
した電圧E8と、等価熱起電力ETおよび増幅器の零点
変動分EDの加算値が積分され、第2同種分が終了した
時点では、積分器出力E2−1は第2同種分の結果(E
8+ET+ED)と第1同種分の結果(−ET−BD+
E、o)の和となる。
Subsequently, the switch S1 is turned on and the switch S2 is switched to the state (■), resulting in the operation in the second homogeneous division section indicated by T2 in Fig. 2. At this time, the strain gauge is detected by the output of the Wheatstone bridge. The added value of the voltage E8 proportional to the mechanical strain generated, the equivalent thermoelectromotive force ET, and the zero-point variation ED of the amplifier is integrated, and when the second homogeneous component is completed, the integrator output E2-1 becomes the second homogeneous component. Minute result (E
8+ET+ED) and the result of the first similar type (-ET-BD+
It is the sum of E and o).

すなわち となり、 これを第2図のT3で示す第3同種分を実施して、R2
−1なる電圧をT3なる時間におきかえて以下従来公知
の積分型A/D変換手法によりR2−1をディジタル量
に変換した後、機械的ひずみ量として表示、印字するよ
うになっている。
In other words, by carrying out the third homogeneous test indicated by T3 in Fig. 2, we obtain R2
After replacing the voltage -1 with the time T3, R2-1 is converted into a digital quantity using a conventionally known integral type A/D conversion method, and then displayed and printed as a mechanical strain quantity.

第3図は、第1図とは異なる従来装置の原理を示す説明
図で、ブリッジ電源の極性切換えスイッチS3.S4の
ほかは、第1図と同様な記号を用いて示しである。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of a conventional device different from that in FIG. 1, in which the polarity changeover switch S3. Other than S4, the same symbols as in FIG. 1 are used.

この場合には、ブリッジ電源を正極性にしたときのホイ
ートストンブリッジ出力E。
In this case, the Wheatstone bridge output E when the bridge power supply is set to positive polarity.

1とブリッジ電源を負極性にしたときのホイートストン
ブリッジ出力E。
1 and Wheatstone bridge output E when the bridge power supply is set to negative polarity.

2との差をとって、(2)式に示すようにEs を得たのち、割り算をほどこして、(2で割る)Esを
求めるような手法がとられている。
2 to obtain Es as shown in equation (2), and then performs division to obtain Es (divided by 2).

以上説明した従来装置には次のような欠点がある。The conventional device described above has the following drawbacks.

第1図の装置においては、 (1)符号変換器の零点変動が除去されない。In the device shown in Figure 1, (1) Zero point fluctuations of the code converter are not removed.

(2)ホイートストンブリッジおよびその延長ケーブル
L1〜L4に商用周波数のコモンモードノイズまたはノ
ーマルモードノイズが重量するような場所での測定では
、スイッチS1のON、OFF’で、これら外来ノイズ
の影響度合が変化し、積分時間T1.T2を商用電源周
期の整数倍に選んでも、その影響を完全に除去すること
は困難で、測定誤差を誘発する。
(2) When measuring in a place where the Wheatstone bridge and its extension cables L1 to L4 are subject to heavy commercial frequency common mode noise or normal mode noise, the degree of influence of these external noises can be adjusted by turning switch S1 ON or OFF'. The integration time T1. Even if T2 is selected to be an integer multiple of the commercial power supply period, it is difficult to completely eliminate its influence, which induces measurement errors.

(3)第1同種分時はホイートストンブリッジに電源電
圧を印加せず、第2同種分時のみ、ブリッジ電源電圧を
印加するので、ひずみゲージの自己加熱の影響は第2同
種分時にのみ、ホイートストンブリッジの零点変動とし
てあられれるので、この成分をαとすれば、(1)式は
(3)式のように変形され、さらに測定誤差が大きくな
る。
(3) The power supply voltage is not applied to the Wheatstone bridge during the first homogeneous minute, and the bridge power voltage is applied only during the second homogeneous minute, so the effect of self-heating of the strain gauge is only affected by the Wheatstone bridge during the second homogeneous minute. Since this occurs as a zero point fluctuation of the bridge, if this component is α, equation (1) is transformed into equation (3), which further increases the measurement error.

Eニー1=E8+E、。E knee 1 = E8 + E,.

+α ・・・・・・・・・・・・ (3)また第3図に
基づく装置においては、 (1)割り算を行う演算回路が不可欠となり高価となる
+α ・・・・・・・・・・・・ (3) Furthermore, in the device based on FIG. 3, (1) an arithmetic circuit for performing division is essential and becomes expensive.

(2)ブリッジ電源は通常DCZV時として5〜12V
が用いられるが、このため、ひずみゲージの自己加熱の
影響を十分回避できず、熱伝導の悪いプラスチック等を
対象とするひずみ測定では、零点変動が生じてしまう。
(2) The bridge power supply is normally 5 to 12V at DCZV.
However, for this reason, the influence of self-heating of the strain gauge cannot be sufficiently avoided, and zero point fluctuations occur when measuring strain on materials such as plastics with poor thermal conductivity.

等の欠点があり、本発明はこのような従来装置のの欠点
を排除して不要な熱起電力、増幅器の零点変動、ひずみ
ゲージの自己加熱等の影響を受けることなく、正確なひ
ずみ測定が可能で、かつ安価なひずみ沖淀器を提供しよ
うとするものである。
The present invention eliminates these drawbacks of conventional devices and enables accurate strain measurement without being affected by unnecessary thermoelectromotive force, zero point fluctuation of the amplifier, self-heating of the strain gauge, etc. The purpose of this invention is to provide a strained Oki-dōdō device that is both possible and inexpensive.

以下図面により本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第4図は本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

第4図において、R1−R4なる4枚のひずみゲージで
構成されたホイートストンブリッジの一対の入力端子に
は、電圧可変のブリッジ電源から極性切換えスイッチS
3.S4を経て、ホイートストンブリッジの電源電圧E
Iが印加され、一方、一対の出力端子には、ひずみゲー
ジが検出した機械的ひずみεに正しく比例した出力電圧
E8が現われるが、同時にひずみゲージが接続されるホ
イートストンブリッジ内の電気的接続個所、延長ケーブ
ルL2 、L’4と増幅器入力端子の接続点および増幅
器入力回路に存在する配線の接続個所等は、一種の熱電
対を形成し、それぞれ使用時の周辺温度で定まる不要な
等価熱起電力ETを常時発生している。
In Fig. 4, a pair of input terminals of the Wheatstone bridge composed of four strain gauges R1-R4 are connected to a polarity changeover switch S from a variable voltage bridge power supply.
3. Through S4, the Wheatstone bridge power supply voltage E
I is applied, while an output voltage E8 exactly proportional to the mechanical strain ε detected by the strain gauge appears at the pair of output terminals, but at the same time, the electrical connection point in the Wheatstone bridge to which the strain gauge is connected, The connection points between the extension cables L2 and L'4 and the amplifier input terminals and the connection points of the wiring in the amplifier input circuit form a type of thermocouple, and each generates an unnecessary equivalent thermoelectromotive force determined by the ambient temperature during use. ET is constantly occurring.

また、増幅器は、時間の経過とともに零点が変動して、
前記熱起電力同様、有害な電圧EDの成分を発生し、し
かもこれら不要、有害な電圧成分は、機械的ひずみに比
例したR8と混然一体となって存在し、個々に分離図示
することは困難であるから、等何曲にEs、ET、ED
として、仮りに極性を付加して示している。
Also, the zero point of an amplifier fluctuates over time,
Similar to the thermoelectromotive force described above, harmful voltage ED components are generated, and these unnecessary and harmful voltage components exist mixedly with R8, which is proportional to mechanical strain, and cannot be illustrated separately. Because it is difficult, how many songs have Es, ET, ED etc.
, the polarity is temporarily added.

説明の便宜上、増幅器は増幅度1(実際には100〜5
00)で入出力の極性反転はないものと仮定する。
For convenience of explanation, the amplifier has an amplification degree of 1 (actually 100 to 5
00) and there is no polarity reversal of input and output.

いま、極性切換えスイッチS3.S4が第4図に示すよ
うに、正極性側にある場合を考えると、増幅器出力に接
続されたA/D変換器10の示すディジタ#iM、は、
第5図aに示すように、となる。
Now, polarity changeover switch S3. Considering the case where S4 is on the positive polarity side as shown in FIG. 4, the digit #iM indicated by the A/D converter 10 connected to the amplifier output is:
As shown in FIG. 5a,

一方、ひずみゲージに与えられた機械的ひずみは一定不
変のまま、ブリッジ電源の極性切換えスイッチを負極性
側に切換えて、前記と同様に測定を行えば、A/D変換
器の示すディジタル量M2は、第5図すに示すように、 となる。
On the other hand, if the mechanical strain applied to the strain gauge remains constant and the polarity selector switch of the bridge power supply is switched to the negative polarity side and measurements are performed in the same manner as above, the digital quantity M2 indicated by the A/D converter is As shown in Figure 5,

これは、ホイートストンブリッジの電源の極性を切換え
ることにより、機械的ひずみに比例した成分E8のみ絶
対値不変のまま極性を反転させるが、各接続個所の等価
熱起電力ETや増幅器の零点変動による不要、有害な電
圧EDは、絶対値、極性とも変化しないことを示してい
る。
By switching the polarity of the Wheatstone bridge's power supply, only the component E8 proportional to mechanical strain can have its polarity reversed while its absolute value remains unchanged. However, this is unnecessary due to the equivalent thermoelectromotive force ET at each connection point and the zero point fluctuation of the amplifier. , it is shown that the harmful voltage ED does not change in absolute value or polarity.

ここで第1回測定で得た(4)式のMlをあらかじめ第
4図のレジスタ11に蓄えておき(以下これを6前の測
定”という)、第2回測定で(5)式のM2を得た上で
(以下これを“後の測定”という)演算回路12を用い
て、両者の差をディジタル的に求めると、演算回路12
の出力は、 となり、求める機械的ひずみに比例したR8の2倍が得
られることになる。
Here, Ml of equation (4) obtained in the first measurement is stored in advance in the register 11 in FIG. When the difference between the two is calculated digitally using the calculation circuit 12 (hereinafter referred to as "later measurement"), the calculation circuit 12
The output is as follows, which means that twice R8, which is proportional to the required mechanical strain, is obtained.

従ってこの値2E8を演算回路のはたらきで2で除し、
R8を得て、これを表示および印字装置9で表示、印字
すれば、不要、有害なET、EDを除去して機械的ひず
みを知ることができる。
Therefore, this value 2E8 is divided by 2 by the function of the arithmetic circuit,
By obtaining R8 and displaying and printing it using the display and printing device 9, unnecessary and harmful ET and ED can be removed and mechanical strain can be determined.

ここまでは、前記第3図の従来装置と同様で、したがっ
てひずみゲージの自己加熱に基因する零点変動は排除さ
れないま\残る。
Up to this point, it is the same as the conventional device shown in FIG. 3, and therefore zero point fluctuations due to self-heating of the strain gauge remain.

しかしながら、この(6)式で示された2E8が求める
機械的ひずみ量の2倍である点に着目して、ブリッジ電
圧を下げる一方で前記“前の測定”、”後の測定”の回
数を増やして、単純な加減算でも直ちにR8そのものを
示すように制御回路13と演算回路12を構成すること
ができ、例えば被測定体がガラス、プラスチックのよう
な熱の不良導体でもブリッジ電圧を下げる機能を制御回
路13に与えてひずみゲージ自体の自己加熱による零点
ドリフトをも同時に除去しながら、簡戦確実にひずみ測
定をすることが可能であり、これが本発明の要旨である
However, focusing on the fact that 2E8 shown in equation (6) is twice the amount of mechanical strain required, the number of "previous measurements" and "later measurements" can be reduced while lowering the bridge voltage. The control circuit 13 and arithmetic circuit 12 can be configured so that even simple addition and subtraction can immediately indicate R8 itself. The gist of the present invention is that it is possible to easily and reliably measure strain while simultaneously eliminating zero point drift due to self-heating of the strain gauge itself by applying it to the control circuit 13.

すなわち、一般にひずみゲージで構成したホイートスト
ンブリッジの出力BSは、よく知られているようにブリ
ッジ電圧EIを2■、ひずみゲージのゲージファクタに
8を2.00に設定すると、E8=ε(ホイートストン
ブリッジの出力電圧二機械的ひずみ量)なる単純な形に
なるので、回路構成上、また使用上の便宜のためブリッ
ジ電圧E工は通常2■に調整されており、(6)式の2
E8もこのような考え方が前提となっている。
In other words, as is well known, the output BS of a Wheatstone bridge composed of strain gauges is calculated by setting the bridge voltage EI to 2■ and the gauge factor of the strain gauge to 8 to 2.00. Therefore, for convenience in circuit configuration and use, the bridge voltage E is usually adjusted to 2, and the 2 in equation (6) is
E8 is also based on this kind of thinking.

そこで、仮りに電圧可変なブリッジ電源の電圧をE、=
IVに設定したとすれば、(6)式で示す演算回路出力
は、R8として直接得られることになり、割り算は不要
で好都合であると同時に、ひずみゲージに印加される電
源電圧が前述のHに低下するので、ひずみゲージ自体の
発熱量は、第6図に示すように、aではP 2=E、/
R=4/Rとなり、bではP、=E□’/R=1/Rと
なり、後者は前者のKとなり、それだけひずみゲージの
自己加熱による零点変動も減少する。
Therefore, suppose the voltage of the variable voltage bridge power supply is E, =
If it is set to IV, the arithmetic circuit output shown by equation (6) can be obtained directly as R8, which is convenient because no division is necessary, and at the same time, the power supply voltage applied to the strain gauge is As shown in Fig. 6, the amount of heat generated by the strain gauge itself is P 2 = E, /
R = 4/R, and in b, P, =E□'/R = 1/R, the latter being K in the former, and the zero point fluctuation due to self-heating of the strain gauge is reduced accordingly.

なお第6図においては、第4図のR0〜R4をR1−R
2=R3=R4=Rとし、Pl、P2はブリッジ電圧が
IV、2Vのときそれぞれのホイートストンブリッジ全
体での電力消費量(発熱量)としている。
In addition, in FIG. 6, R0 to R4 in FIG. 4 are replaced by R1-R.
2=R3=R4=R, and Pl and P2 are the power consumption (heat amount) of the entire Wheatstone bridge when the bridge voltage is IV and 2V, respectively.

この考え方をさらに発展させれば、ブリッジ電圧をさら
に低下せしめ、同時にその分だけ、”前の測定”、”後
のm1ffl”の回数を増やし、例えばブリッジ電圧E
□が0.5Vなら(”前の測定″“後の測定”)を2回
行い、それぞれの結果を単純に加算すれば、演算回路内
に割算回路をもっことなく、結果としてはEsが得られ
ることになり、しかもその結果は第1表に示すように何
回もの測定値を平均したのと同じ意味をもつので、測定
値の1バラツキ″が減って、統計的に測定精度を向上さ
せることが可能となる。
If this idea is further developed, the bridge voltage can be further reduced, and at the same time, the number of "previous measurements" and "later m1ffl" can be increased accordingly, for example, the bridge voltage E
If □ is 0.5V, perform the process twice ("previous measurement" and "later measurement") and simply add the results, and as a result, Es will be Moreover, as shown in Table 1, the result has the same meaning as the average of many measured values, so the 1 variation in measured values is reduced and the measurement accuracy is statistically improved. It becomes possible to do so.

以上説明したように、本発明のディジタルひずみ測定装
置は、従来装置にない次のような利点がある。
As explained above, the digital strain measuring device of the present invention has the following advantages over conventional devices.

(1) ブリッジ電源電圧をDCI Vとして、その
極性を切換えて各1回計2回の測定を1組として行うこ
とにより、割り算を行うことなく各部に存在する不要な
熱起電力、増幅器の零点変動を確実に除去して、ひずみ
を直読することができる。
(1) By setting the bridge power supply voltage to DCI V and making two measurements each by switching the polarity, you can eliminate unnecessary thermoelectromotive force existing in each part and the zero point of the amplifier without performing division. Variations can be reliably removed and strain can be directly read.

(2)演算回路は割り算が不要であるから、単なるカウ
ンタで構成することもでき、安価にできる。
(2) Since the arithmetic circuit does not require division, it can be constructed from a simple counter and can be made inexpensive.

(3)増幅器の零点は、極めて短い時間不変であればよ
く、過酷な環境条件下でも安価な装置で正確なひずみ測
定を行うことができる。
(3) The zero point of the amplifier need only remain unchanged for a very short time, and accurate strain measurement can be performed with inexpensive equipment even under harsh environmental conditions.

(4)ブリッジ電源の電圧を設定した後、極性のみを切
り換えて前後2回の測定を1組として行うので、常にホ
イートストンブリッジ回路の測定条件が統一され、商用
電源によるコモンモード、ノーマルモードノイズの影響
があっても、排除することが容易である。
(4) After setting the voltage of the bridge power supply, only the polarity is switched and the two measurements before and after are performed as one set, so the measurement conditions of the Wheatstone bridge circuit are always unified, and the common mode and normal mode noise caused by the commercial power supply is Even if there is an effect, it is easy to eliminate.

(5)ブリッジ電圧を1■以下にして、測定回数を増や
すことにより、ひずみゲージの自己加熱による零点変動
を最小限に抑えることができるのみならず、多数回の測
定で一つの測定値を得るので、測定値を統計的に高精度
化できる。
(5) By reducing the bridge voltage to 1■ or less and increasing the number of measurements, not only can zero point fluctuations due to self-heating of the strain gauge be minimized, but also one measurement value can be obtained from multiple measurements. Therefore, the measurement values can be statistically highly accurate.

また、本発明には、多くの変更を加えることが可能で、
たとえば本文説明では、ブリッジ電源を正極性にしたと
きの測定値M1と、負極性にしたときの測定値M2の差
をレジスタおよび演算回路のはたらきでディジタル的に
求めているが、このMl−M2の演算は必ずしもディジ
タル的に求める必要はなく、従来公知の積分型A/D変
換器の積分器の特性を利用してアナログ的に演算させる
ことも可能である。
Moreover, many modifications can be made to the present invention.
For example, in the text explanation, the difference between the measured value M1 when the bridge power supply is set to positive polarity and the measured value M2 when set to negative polarity is calculated digitally by the functions of registers and arithmetic circuits, but this Ml - M2 It is not necessarily necessary to calculate the calculation digitally, but it is also possible to calculate the calculation analogously using the characteristics of the integrator of a conventionally known integral type A/D converter.

すなわち第7図において、tlで示した第1同種分段階
で、ブリッジ電源が正極性のときの(4)式MエニE8
−E ’r−EDを積分し、つづいてt2で示す第2同
種分段階では、ブリッジ電源が負極性のときの(5)式
のM2−− BS、−E ’i’−B、を極性を考慮し
て積分し以下、公知の手法で、t3に示す第3同種分段
階では、A/D変換器に内蔵している基準電源EKを積
分することにより、E8を直ちにディジタル化(ひずみ
量直読)することは容易に可能であり、さらに、ブリッ
ジ電源に定電圧電源でなく、定電流電源を用いたり、正
負二つの電源を用意し、これを切換え使用する等はもち
論容易に可能である。
That is, in FIG. 7, at the first homogeneous division stage indicated by tl, when the bridge power supply has positive polarity, the formula (4) M any E8
-E 'r-ED is integrated, and then in the second homogeneous division stage indicated by t2, M2-- BS of equation (5) when the bridge power supply has negative polarity, -E 'i'-B, is polarized. In the third homogeneous division stage shown at t3, E8 is immediately digitized (distortion amount Furthermore, it is easily possible to use a constant current power supply instead of a constant voltage power supply for the bridge power supply, or to prepare two positive and negative power supplies and switch between them. be.

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

第1図は従来装置の構成を示すブロック図、第2図は従
来装置の動作説明図、第3図は第1図とは異なる従来装
置の説明図、第4図は本発明の一実施例を示すブロック
図、第5図は本発明の原理を示す説明図、第6図はホイ
ートストンブリッジの電力消費(発熱)の説明図、第7
図は本発明による演算回路の一演算例の説明図である。 2・・・・・・増幅器、9・・・・・・表示および印字
装置、10・・・・・・A/D変換器、11・・・・・
・レジスタ、12・・・・・・演算回路、13・・・・
・・制御回路、R0〜R4・・・・・・ひずみゲージ、
Sl、S2・・・・・・極性切換スイッチ、E□・・・
・・・ホイートストンブリッジの電源電圧(電圧可変)
、E8・・・・・・機械的ひずみに比例したホイートス
トンブリッジの出力電圧、ET・・・・・・ホイートス
トンブリッジ内、延長ケーブルの接続点および増幅器入
力回路に存在する不要な等価熱起電力、ED’・・・・
・・増幅器の零点変動により増幅器出力にあられれる不
要な電圧、 L1〜L4・・・・・・延長ケーブル。
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional device, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the conventional device, Fig. 3 is an explanatory diagram of a conventional device different from Fig. 1, and Fig. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of power consumption (heat generation) of the Wheatstone bridge.
The figure is an explanatory diagram of an example of an operation of an arithmetic circuit according to the present invention. 2...Amplifier, 9...Display and printing device, 10...A/D converter, 11...
・Register, 12... Arithmetic circuit, 13...
...Control circuit, R0-R4...Strain gauge,
SL, S2...Polarity changeover switch, E□...
...Wheatstone bridge power supply voltage (voltage variable)
, E8... Output voltage of the Wheatstone bridge proportional to mechanical strain, ET... Unnecessary equivalent thermoelectromotive force present in the Wheatstone bridge, at the connection point of the extension cable and in the amplifier input circuit, ED'...
...Unnecessary voltage that appears at the amplifier output due to the zero point fluctuation of the amplifier, L1 to L4...Extension cable.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力端にブリッジ電圧E0が印加され機械的ひずみ
εを受けたとき、その抵抗値がそれぞれRからR+、J
Rに変化し、ゲージファクタ拘=2のひずみゲージで構
成され、出力端からE、、、JR−見・R8・ε−影・
さなる出力電圧E8%tA”る2 ホイートストンブリッジと、このホイートストンブリッ
ジの入力端に所定のブリッジ電圧E工を供給する電圧可
変なブリッジ電源と、このブリッジ電源の出力E■を受
けてその出力E□の極性を正負切り換えて、前記ホイー
トストンブリッジの入力端に印加する極性切換スイッチ
と、前記ホイートストンブリッジの出力端にあられれる
出力電圧Esを増幅する増幅器と、この増幅器の出力を
受けその出力をA/D変換するA/D変換器と、このA
/D変換器によって得られた機械的ひずみεに比例した
ディジタル量を一時的に蓄えるレジスタと、このレジス
タの出力と前記〜勺変換器の出力を受は所定の演算を行
い前記機械的ひずみεを得る演算回路と、この演算回路
の出力を受けて該機械的ひずみεを表示および印字する
表示および印字装置と、“前のm1ffl”では前記極
性切換スイッチを一方の極性に切り換え、前記A/D変
換器の出力を前記レジスタに入力させ、これに引き続く
“後の測定″では前記極性切換スイッチを他方の極性に
切り変え、前記A/D変換器の出力を前記演算回路に入
力させ、前記演算回路に(前の測定値−後の測定値)/
(ブリッジ電圧)なる演算を行うよう指令し、または前
記ブリッジ電源のブリッジ電圧E0を1■より小さく設
定したとき、その電圧降下の程度に応じて前記”前の測
定″とパ後の測定”の回数を逆比例的に増加させて、(
前の測定値−後の測定値)の結果を、所定回数加算する
よう指令し、さらに前記A/D変換器、前記レジスタ、
前記表示および印字装置と演算回路をそれぞれ所定の手
順で制御する制御回路とを具備し、前記ホイートストン
ブリッジ回路内、延長ケーブルの接続端、増幅回路内等
に存在する不要な熱起電力および増幅器の零点変動によ
る測定誤差を除去して真の機械的ひずみを測定し得るよ
うに構成したことを特徴とするディジタルひずみ測定装
置。
[Claims] 1. When a bridge voltage E0 is applied to the input terminal and mechanical strain ε is applied, the resistance values vary from R to R+ and J, respectively.
It changes to R, and is composed of a strain gauge with gauge factor constraint = 2, and from the output end E, , JR-view, R8, ε-shadow,
A Wheatstone bridge, a variable voltage bridge power supply that supplies a predetermined bridge voltage E to the input terminal of the Wheatstone bridge, and an output E that receives the output E of this bridge power supply. a polarity changeover switch that switches the polarity of □ between positive and negative and applies it to the input terminal of the Wheatstone bridge; an amplifier that amplifies the output voltage Es that appears at the output terminal of the Wheatstone bridge; and an amplifier that receives the output of this amplifier and converts the output to A. /D converter and this A/D converter
A register temporarily stores a digital amount proportional to the mechanical strain ε obtained by the /D converter, and the output of this register and the output of the above-mentioned converter are subjected to a predetermined calculation to calculate the mechanical strain ε. an arithmetic circuit that obtains the mechanical strain ε; a display and printing device that receives the output of the arithmetic circuit and displays and prints the mechanical strain ε; The output of the D converter is input to the register, and in the subsequent "later measurement", the polarity selector switch is switched to the other polarity, the output of the A/D converter is input to the arithmetic circuit, and the output of the A/D converter is input to the arithmetic circuit. In the calculation circuit (previous measured value - subsequent measured value) /
(bridge voltage), or when the bridge voltage E0 of the bridge power supply is set to be smaller than 1■, the "previous measurement" and the "after measurement" are determined according to the degree of voltage drop. Increase the number of times inversely proportionally, (
The A/D converter, the register,
The display and printing device and the arithmetic circuit are each controlled according to a predetermined procedure. A digital strain measuring device characterized in that it is configured to measure true mechanical strain by removing measurement errors due to zero point fluctuations.
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