(57)【要約】【課題】  主軸方向、横軸方向共に温度変化の影響を受けないひずみゲージを使用して、ひずみ量と共にひずみの主軸方向を解析できるひずみ解析システムを提供する。【解決手段】基板１０上に形成され、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージ（１および２）と、上記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ（３および４）との計４つのひずみゲージを備える。また、各ひずみゲージの端点同士を接続する４つの接続端子（Ｔ１〜Ｔ４）を備える。これら４つのひずみゲージは、電気抵抗値および抵抗温度係数を等しくする。これにより、周囲温度が変化した時に、上記の４つのひずみゲージにおける抵抗値の変化分は全て等しくなり、互いに相殺される、即ち、上述の等価ブリッジ回路の出力には、見掛け上のひずみ出力が生じないことになる。【選択図】      図１
2015094607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、正方形を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記対角線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された各二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された各二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴とするひずみゲージ。
【請求項２】
等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、円形を９０度間隔の分割線で区切って、４つの扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と、前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴とするひずみゲージ。
【請求項３】
等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、正方形を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記対角線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された二等辺三角形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された二等辺三角形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴とするひずみゲージ。
【請求項４】
等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、円形を９０度間隔の分割線で区切って、４つの扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された扇形の各斜辺部近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された扇形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて副軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と、前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴とするひずみゲージ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のひずみゲージを、３個以上の奇数個であるｎ個を用いて、３６０゜／ｎの等角度間隔で同心円上に、且つ基準とするひずみゲージの主軸方向を基準軸として配置すると共に、他の残り（ｎ−１）個のひずみゲージの主軸方向を、前記基準軸を基準に１８０゜／ｎずつ、ずらせて設置してなり、前記各ひずみゲージの各入力端子にブリッジ電圧を供給したとき、その各出力端子から出力されるひずみ出力が最大であるひずみゲージの出力および当該最大ひずみを出力するひずみゲージの設置角度位置に基づき、当該被測定対象物に出ずる最大ひずみ出力および主ひずみ方向を所定の精度をもって検出し得るように構成したことを特徴とするひずみ解析システム。
【請求項６】
請求項５に記載のひずみ解析システムにおいて、３個のひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃを１２０度間隔で同心円上に且つ、第１のひずみゲージＡの主軸方向を基準軸として配置すると共に、第２のひずみゲージＢおよび第３のひずみゲージＣを＋６０度および−６０度ずらせて配置してなり、前記ひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃの各入力端子にブリッジ電圧を供給することにより、前記第１のひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、前記第２のひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、前記第３のひずみゲージＣのひずみ出力がεｃであるとしたとき、最大の極値を示すひずみゲージから出力されるひずみ出力を、下記（１）式より求め、
【数１】
2015094607.tif 000015
さらに、被測定対象物における主ひずみ方向を、前記最大極値を示したひずみゲージの配置方向から求めることを特徴とするひずみ解析システム。
【請求項７】
請求項５に記載のひずみ解析システムにおいて、５個のひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを同心円上に７２度間隔であって且つ、第１のひずみゲージＡの主軸方向を基準軸として配置すると共に、第２のひずみゲージＢ、第３のひずみゲージＣ、第４のひずみゲージＤ、第５のひずみゲージＥを順次３６度ずらせて配置してなり、前記ひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各入力端子にブリッジ電圧を供給することにより、前記第１のひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、前記第２のひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、前記第３のひずみゲージＣのひずみ出力がεｃ、前記第４のひずみゲージＤのひずみ出力がεｄ、前記第５のひずみゲージＥのひずみ出力がεｅであるとしたとき、最大の極値を示すひずみゲージから出力される出力を、下記（２）式より求め、
【数２】
2015094607.tif 000016
被測定対象物における主ひずみ方向を、前記最大極値を示したひずみゲージの配置方向から求めることを特徴とするひずみ解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージおよびそのひずみゲージを用いたひずみ解析システムに関し、特に、温度変化を伴う環境での安定したひずみ計測を行い得るひずみゲージおよびそのひずみゲージを用いたひずみ解析システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｎｉ−Ｃｒ系の合金やＣｕ−Ｎｉ合金等より成るひずみ感応抵抗体を、基板の表面に添着形成したひずみゲージを用いてひずみ測定を行う場合には、この基板を被測定対象物表面に添着して、１つまたは２つもしくは４つのひずみ感応抵抗体を用いてホイートストンブリッジ回路を構成し、そのホイートストンブリッジ回路で抵抗値変化に対応するひずみ出力を検出するようにしている。
また、このようなひずみ感応抵抗体は、温度によって抵抗値が変化する。換言すれば抵抗温度係数を有しているために、所定の温度補償を施す必要がある。この温度補償の方法としては、従来から次のような各種の補償方法が採られている。
第１の方法は、最も多く用いられている「アクティブ・ダミー法」であり、回路構成としては、ブリッジの相隣る辺に、それぞれアクティブゲージと、ダミーゲージを挿入して構成されるものである。
第２の方法は、「ひずみ・温度２素子による回路補償法」であり、１枚のゲージに二つの素子を有し、一つはひずみと温度により、他方は主に温度により抵抗が変化し、それぞれブリッジの隣接２辺に接続され、外部抵抗を調整し温度影響を相殺するようにしたものである。
【０００３】
第３の方法は、高温のひずみ測定に多く用いられる熱電対法であり、ブリッジに直流電源を用い、熱電対の出力でひずみゲージの零点移動による出力電圧を相殺させて温度補償を行うものである。
第４の方法は、抵抗温度係数組合せ温度補償ゲージを用いる方法であり、抵抗温度係数の異なった二つの抵抗素子を組合せて、一つのゲージを形成したものであり、被測定材料に合せてそれぞれの抵抗と温度係数とが選択される。その構成としては、被測定材料に添着されたとき、所定の決められた温度範囲で正の温度係数を有する一つの素子と、負の温度係数を有する他の一つの素子とを、直列に接続してなるものである。
ところが、従来のひずみおよびひずみ解析システムでは、単軸ひずみゲージを推定されるひずみ方向への数ヶ所に計装して、測定を実行している。単軸ゲージでは、温度による見掛けひずみやドリフトによる経時変化が含まれるため、温度変化を伴う熱応力解析等への適用には十分な精度が得られない。また、４ゲージ式ひずみゲージに比べて、主軸方向での感度が低い等の問題点を有している。
【０００４】
また、アクティブ・ダミー法においては、ひずみ感応素子の位置と測温素子（ダミーゲージや熱電対）の位置とが離れた部位にあることや、抵抗素材の不均一性等の問題点を有している。このために、“温度によるひずみ感応素子の抵抗値変化の相殺”を完全に行うことができなかった。また、アクティブゲージとダミーゲージとを個々に被測定体へ添着させ、夫々を結線している。よって、測定準備に多くの作業が必要となる。
また、前記いずれの補償方法においても、ひずみ感応素子の電気抵抗温度係数と、被測定対象物となる構成材料の物理定数等の諸条件の係数とが、合致しなければならない。これを合致させるためには、鉄、ステンレス、鋼、アルミニウム材、プラスチック材、コンクリート材、等々の、被測定対象物の線膨張係数に合致するように、ひずみゲージのひずみ感応素子の材質そのものを、選択する必要がある。また、ひずみ感応素子に特殊な熱処理を施すようにして、ある特定被測定対象物の材質専用のひずみゲージとしなければならず、ひずみゲージの製作技術上に困難なことがあった。さらに、被測定対象物の線膨張係数には、方向性があるばかりか製作履歴により違いがあり、温度による影響を完全に無くして測定誤差を零にする、ことができなかった。
【０００５】
このような問題点に対処すべく、本発明者は、先に、特開平０７−２７０１０９号（特許文献１）を提案した。
この特許文献１に記載のひずみゲージは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと該二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記第１および第２の主軸ひずみゲージのそれぞれの受感軸方向を一致させ、前記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状を、前記受感軸方向とこれに直交する方向の熱ひずみ出力成分が均等になるように、前記第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの形状を、回転対称軸を中心とする回転対称の矩形のうず巻き状に形成すると共に、前記ブリッジ回路の二辺にそれぞれ接続される該第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージの両端末点と回転対称中心点との間のそれぞれの抵抗値を等しく設定したことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２７０１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみゲージは、第１および第２の主軸ひずみゲージが主軸方向のひずみを検出するのみで、第１および第２の等価回路バランス調整用のひずみゲージは、ひずみ検出には、殆ど機能せず、その分ひずみ感度を低下させるものとなっており、また、主軸方向のひずみゲージの形態と等価回路バランス調整用のひずみゲージとは、その形状が大きく異なっていることから、経時変化にドリフトの発生の虞れがある。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、温度環境変化によるひずみ測定誤差を確実に相殺されることができ、しかも、被測定対象物の材質を考慮せずに用いることができ、第２の目的は、ひずみ感度を増大させることができるひずみゲージを提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、被測定対象物における未知の主ひずみ方向を、所定の精度で求めることができると共に、当該主ひずみ方向最大ひずみ値を簡易に求め得るひずみ解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、正方形を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記対角線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された各二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された各二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係るブリッジゲージは、上述した目的を達成するために、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、円形を９０度間隔の分割線で区切って、４つの扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と、前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、正方形を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記対角線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された二等辺三角形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された二等辺三角形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、円形を９０度間隔の分割線で区切って、４つの扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記分割線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された扇形の各斜辺部近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された扇形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて副軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、且つ前記第１の主軸グリッド部の一端と前記第２の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第１の接続端子と、前記第１の主軸グリッド部の他端と前記第１の横軸グリッド部の一端との接続部に接続された第２の接続端子と、前記第１の横軸グリッド部の他端と、前記第２の主軸グリッド部の一端との接続部に接続された第３の接続端子と、前記第２の主軸グリッド部の他端と前記第２の横軸グリッド部の他端との接続点に接続された第４の接続端子と、を備え、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のひずみゲージを、３個以上の奇数個であるｎ個を用いて、３６０゜／ｎの等角度間隔で同心円上に、且つ基準とするひずみゲージの主軸方向を基準軸として配置すると共に、他の残り（ｎ−１）個のひずみゲージの主軸方向を、前記基準軸を基準に１８０゜／ｎずつ、ずらせて設置してなり、前記各ひずみゲージの各入力端子にブリッジ電圧を供給したとき、その各出力端子から出力されるひずみ出力が最大であるひずみゲージの出力および当該最大ひずみを出力するひずみゲージの設置角度位置に基づき、当該被測定対象物に出ずる最大ひずみ出力および主ひずみ方向を所定の精度をもって検出し得るように構成したことを特徴としている。
請求項６に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、３個のひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃを１２０度間隔で同心円上に且つ、第１のひずみゲージＡの主軸方向を基準軸として配置すると共に、第２のひずみゲージＢおよび第３のひずみゲージＣを＋６０度および−６０度ずらせて配置してなり、前記ひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃの各入力端子にブリッジ電圧を供給することにより、前記第１のひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、前記第２のひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、前記第３のひずみゲージＣのひずみ出力がεｃであるとしたとき、最大の極値を示すひずみゲージから出力されるひずみ出力を、下記（１）式より求め、
【００１３】
【数１】
2015094607.tif 000003
さらに、被測定対象物における主ひずみ方向を、前記最大極値を示したひずみゲージの配置方向から求めることを特徴としている。
請求項７に記載した発明に係るひずみゲージは、上述した目的を達成するために、５個のひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを同心円上に７２度間隔であって且つ、第１のひずみゲージＡの主軸方向を基準軸として配置すると共に、第２のひずみゲージＢ、第３のひずみゲージＣ、第４のひずみゲージＤ、第５のひずみゲージＥを順次３６度ずらせて配置してなり、前記ひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの各入力端子にブリッジ電圧を供給することにより、前記第１のひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、前記第２のひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、前記第３のひずみゲージＣのひずみ出力がεｃ、前記第４のひずみゲージＤのひずみ出力がεｄ、前記第５のひずみゲージＥのひずみ出力がεｅであるとしたとき、最大の極値を示すひずみゲージから出力される出力を、下記（２）式より求め、
【００１４】
【数２】
2015094607.tif 000004
被測定対象物における主ひずみ方向を、前記最大極値を示したひずみゲージの配置方向から求めることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージであって、正方形または円形を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域または扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージは、前記対角線の交点を対称として対向配置され、主軸方向または横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状または扇形状の第１および第２の主軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の横軸ひずみゲージは、前記交点を対称として、対向配置され、横軸方向または主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状または扇形状の第１および第２の横軸グリッド部に形成されてなり、前記第１および第２の主軸ひずみゲージと前記第１および第２の横軸ひずみゲージのそれぞれの電気抵抗値を均等にすると共に抵抗温度係数を均等にし、前記主軸方向とこれに直行する横軸方向のグリッドが被測定体とひずみゲージとの線膨張係数差から受感し発生する抵抗値変化と温度変化による抵抗温度係数から発生する二つの合成された抵抗値変化の熱ひずみ出力成分が均等になるように形成したことにより、
第１に、第１および第２の主軸グリッド部が縦方向のひずみを感知し、他の第１および第２の横軸グリッド部は、横方向のひずみにおいてもポアソン比に応じて、縦横比を確実にひずみを感知するために感度が高く、
第２に、第１、第２の主軸グリッド部と、第１、第２の横軸グリッド部の４つのグリッド部の形状が対称であり、電気抵抗が均等で且つ共に抵抗温度係数を均等になるようよ形成したことにより、回路内が等価回路となり、抵抗温度係数変化による零点変動が発生せず、被測定対象物と、ひずみゲージの線膨張率差から発生する熱出力に対しても影響がなく、安定した且つ正確なひずみ計測を行うことができ、
第３に、一枚の基板上に第１、第２の主軸グリッド部および第１、第２の横軸グリッド部を一体的にしかも同時的に形成してなるものであるから、比抵抗や抵抗温度係数と接続部で発生する熱起電力等が均一化されるという効果に加えて、小形化が可能で、４つのゲージ素子が極く狭い領域に配設でき、同一の温度条件に晒され、温度補償が極めて正確に行えると共に、従来のひずみゲージに比べて感度が高く（約２．６倍）、ひずみ測定の準備の際の、４枚のひずみゲージを被測定対象物に添着する手間とブリッジ結線時のゲージリードの半田付けの手間が、従来のひずみゲージの添着の場合に比べて、大幅に軽減化され、さらには、各ゲージ素子と被測定体との間の接着層も従来のように４枚別々に接着する場合に比べて、一度に添着されることから均質化される、という効果も得られる。
【００１６】
第４に、被測定対象物の材質によりゲージの抵抗素材の材質を整合させたり、特殊な熱処理や圧延を施す必要はないから、汎用性が極めて広いひずみゲージを安価に提供することができる。
また、本発明に係るひずみ計測システムによれば、３個以上の奇数個であるｎ個を用いて、３６０°／ｎの等角度間隔で同心円上に、且つ基準とするひずみゲージの主軸方向を基準軸として配置すると共に、他の残り（ｎ−１）個のひずみゲージの主軸方向を、前記基準軸を基準に１８０°／ｎずつ、ずらせて設置してなり、前記各ひずみゲージの各入力端子にブリッジ電圧を供給したとき、その各出力端子から出力されるひずみ出力が最大であるひずみゲージの出力および当該最大ひずみを出力するひずみゲージの設置角度位置に基づき、当該被測定対象物に出ずる最大ひずみ出力および主ひずみ方向を所定の精度をもって検出し得るように構成したことにより、被測定対象物に基準軸を定めて上記の特徴を有するひずみゲージを任意に添着するだけでなく、当該主ひずみ方向と、その最大ひずみ量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。
【図５】図１に示すひずみゲージで形成されるホイートストンブリッジ回路を示す等価回路図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る３個のひずみゲージを用いて行うひずみ解析システムの一例としての配置構成を示す平面図である。
【図７】３軸ひずみゲージのそれぞれのひずみ出力の位相関係を示すグラフである。
【図８】５個のひずみゲージを同心円上に７２°間隔で配置した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下発明の実施の形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明されている各特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージである。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。ひずみの測定時には、使用者が、このひずみゲージを被測定対象物あるいは変換器の起歪部（図示は省略）に接着、スパッタリング、溶射等の手段により直接または間接に添着する。
図１に示すひずみゲージは、その主要部として、基板１０上に一体的に形成され、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４と、の計４つのひずみゲージを備える。
前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４の各々は、ひずみ感応抵抗体によって形成される。しかも、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２は、前記ひずみ感応抵抗体が敷設される基板領域の正方形内を互いに直交する２本の対角線で区切った時に仮想される、４つの二等辺三角形領域に配設されるものである。
【００２０】
より具体的には、前記ひずみ感応抵抗体は、前記対角線の交点Ｐ１を点対称に（換言すれば、交点Ｐ１を通る主軸方向に直交する横軸と軸対称に）、それぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返して主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部Ｇ１およびＧ２を形成する。
また、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４も、前記と同様に、上述の正方形内を対角線で区切って、４つの二等辺三角形領域に設置されるものである。より具体的には、前記ひずみ感応抵抗体は、前記対角線の交点Ｐ１を中心とする点対称に（換言すれば、交点Ｐ１を通る主軸方向の軸を対称として）、それぞれ横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された二等辺三角形の斜辺および底辺近傍で順次折り返して横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部Ｇ３およびＧ４を形成する。
なお、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２の各々の受感軸方向は、本ひずみゲージの基準として示される小三角形状の指標Ｍ１とＭ２を結ぶ線分方向であり、この指標Ｍ１とＭ２を主軸方向と一致させるものとする。また、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４の各々の受感軸方向は、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２の各々の受感軸方向と直交する横軸方向と一致させるものとする。このとき、指標Ｍ３とＭ４とは、横軸方向と一致するように付設されている。
【００２１】
また、図１に示すひずみゲージは、他の構成要素として、基板１０上に形成され、前記第１主軸グリッド部Ｇ１の一端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ４の一端との接続部に接続された第１の接続端子Ｔ１と、前記第１の主軸グリッド部Ｇ１の他端と前記第１の横軸グリッド部Ｇ３の一端との接続部に接続された第２の接続端子Ｔ２と、前記第１の横軸グリッド部Ｇ３の他端と前記第２の主軸グリッド部Ｇ２の一端との接続部に接続された第３の接続端子Ｔ３と、前記第２の主軸グリッド部Ｇ２の他端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ４の他端との接続点に接続された第４の接続端子Ｔ４と、を備える（この第１の実施の形態に係るひずみゲージは、請求項１に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージは、上述のように、第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４とを、交点Ｐ１の点対称に配置する構成としたので、主軸方向のひずみ量の測定と、横軸方向のひずみ量の測定とを同時に行うことができ、等価回路内の感度Ｓは、一般的に主軸方向の感度は１．０であり、横軸方向は、ポアソン比νに依存し、一般的に感度は、−０．３である。
【００２２】
従って、ブリッジの等価回路内の感度Ｓは、一般的に
Ｓ＝（１ε＋１ε）−（−０．３ε−０．３ε）＝２．６
となり、２．６倍の感度を有し、ひずみ感応抵抗素材のゲージ率Ｋが、Ｋ＝２．０のとき、ブリッジ回路内のゲージ率は、５．２となる。
また、本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージは、前記のように構成すると共に、第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４は、点対称（または軸対称）の形状を呈しており、その各々のひずみゲージの電気抵抗値が均等になるようにする。さらに、第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４の各々の抵抗温度係数も均等になるようにする。また、図１に示すひずみゲージのパターン形状から、第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２の各々の受感軸方向は一致している。さらに、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４の各々の受感軸方向も、同様に一致している。
このように構成したことにより、本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージは、主軸方向とこれに直交する横軸方向の熱ひずみ出力成分は均等となる。これにより、主軸方向とこれに直交する横軸方向の温度変化による抵抗変化分の影響は均等に補償することができる。従って、周囲温度が変化した時に、前記の４つのひずみゲージにおける抵抗値の変化分は全て等しくなり、たとえ被測定対象物が如何なる線膨張率の材質のものであっても、互いに相殺されるので、上述の等価ブリッジ回路の出力には、見掛け上のひずみ出力と経時的変化のドリフトが生じないことになる。
【００２３】
この第１の主軸ひずみゲージ１と第２の主軸ひずみゲージ２は、図５に示す等価ブリッジ回路としてのホイートストンブリッジ回路（以下、単に「ブリッジ回路」という）の対向する二辺のそれぞれに接続され、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４は、これらに隣接する他の二辺のそれぞれに接続されている。この第１の主軸ひずみゲージ１と第２の横軸ひずみゲージ４との接続点ａと、第２の主軸ひずみゲージ２と、第１の横軸ひずみゲージ３との接続点ｂの間にブリッジ電圧Ｅｉｎが、第１の接続端子Ｔ１およびＴ３の接続端子Ｔ３をそれぞれ介して供給されるようになっている。
また、第２の主軸ひずみゲージ２と第２の横軸ひずみゲージ４との接続点ｃと、第１の主軸ひずみゲージ１と第１の横軸ひずみゲージ３との接続点ｄの間からは、ひずみ出力電圧Ｅｏｕｔが、第４の接端子Ｔ４および第２の接続端子Ｔ２をそれぞれ介して取り出せるようになっている。
このように、第１〜第４の接続端子Ｔ１〜Ｔ４は、ブリッジ電源と、ひずみ測定器との電気接続用の端子であり、ブリッジ電源をブリッジ回路に供給すると共に、ひずみ出力を該ひずみ測定器にまで導くためのゲージリードまたはリード線を電気抵抗溶接（例えばスポット溶接）、半田付け等により固着するのに適した面積を有している。
【００２４】
第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４と、配線パターン、接続端子Ｔ１〜Ｔ４の各々を形成するひずみ感応抵抗素材には、任意の抵抗素材を適用することができる。例えば、Ｎｉ−Ｃｒ（系）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（商品名：カルマ、Ｋアロイ、エバノーム、ＫＡＮＴＨＡＬ等）、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金（商品名：アドバンス、コンスタンタン、ユーリカ）、ＰｔおよびＴｉまたは半導体などを、用途に合わせて用いることができる。
基板１０を構成する素材としては、例えば、ポリミイド、ポリエステル、エポキシ、フェノールなどの樹脂および和紙を、用途に合わせて適宜の材質のものを用いることができる。
基板１０に形成された指標Ｍ１およびＭ２は、第１および第２の主軸ひずみゲージ１および２の主軸方向を示すものである。
また、指標Ｍ３とＭ４は、第１および第２の横軸ひずみゲージ３および４の横軸方向を示すものである。
これらの指標Ｍ１〜Ｍ４は、ひずみゲージを被測定対象物上に添着する際の目印となる。
【００２５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るひずみゲージは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージである。本発明の第２の実施形態に係るひずみゲージの特徴は、基板領域が円形領域であることである。被測定対象物の形状や状態によっては、このような円形のひずみゲージが必要となる。
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。ひずみの測定時には、使用者が、このひずみゲージを被測定対象物あるいは変換器の起歪部（図示は省略）に直接または間接に添着する。
図２に示すひずみゲージは、基板（図示は省略）上に形成され、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４と、の計４つのひずみゲージを備える。
前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々はひずみ感応抵抗体によって形成される。しかも、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２は、前記ひずみ感応抵抗体が敷設される基板領域の円形を互いに直交する２本の分割線で区切った時に示される、４つの扇形領域に配設されるものである。
【００２６】
より具体的には、前記ひずみ感応抵抗体は、円形基板内を９０度間隔の分割線で区切って４つの扇形領域を仮想したとき、その４つの扇形領域に４つのひずみゲージが形成される。前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２は、前記分割線の交点を対称としてそれぞれ主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて前記主軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の主軸グリッド部Ｇ１１およびＧ１２を形成する。
同様に、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４は、前記分割線の交点Ｐ１１を点対称に、それぞれ前記主軸方向に直交する横軸方向に沿って対向配置され、前記横軸方向に対向配置された扇形の斜辺部および円弧部近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する扇形状の第１および第２の横軸グリッド部Ｇ１３およびＧ１４を形成する。
なお、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２の各々の受感軸方向は、本ひずみゲージの基準として示される軸方向と一致させるものとする。また、第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々の受感軸方向は、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２の各々の受感軸方向と直交させるものとする。
【００２７】
また、図２に示すひずみゲージは、他の構成要素として、前記第１主軸グリッド部Ｇ１１の一端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ１４の一端との接続部に接続された第１の接続端子Ｔ１１と、前記第１の主軸グリッド部Ｇ１１の他端と前記第１の横軸グリッド部Ｇ１３の一端との接続部に接続された第２の接続端子Ｔ１２と、前記第１の横軸グリッド部Ｇ１３の他端と前記第２の主軸グリッド部Ｇ１２の一端との接続部に接続された第３の接続端子Ｔ１３と、前記第２の主軸グリッド部Ｇ１２の他端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ１４の他端との接続点に接続された第４の接続端子Ｔ１４と、を備える（この第２の実施の形態に係るひずみゲージは、請求項２に対応する）。
本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージは、上述のように、第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４とを、交点Ｐ１１の点対称に配置する構成としたので、主軸方向のひずみ量の測定と、横軸方向のひずみ量の測定とを上述したように同時に行うことができる。
【００２８】
また、本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージは、前記のように構成すると共に、第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々の電気抵抗値が均等になるようにする。さらに、第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々の抵抗温度係数も均等になるようにする。
また、図２に示すひずみゲージのパターン形状から、第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２の各々の受感軸方向は一致している。さらに、第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々の受感軸方向も、同様に一致している。
このように、第１の主軸グリッド部Ｇ１１と第２の主軸グリッド部Ｇ１３が共に軸対象に形成されており、同時に第１の横軸グリッド部Ｇ１２と第２の横軸グリッド部Ｇ１４の４つのグリッド部がすべて軸対象となるように構成したことにより、本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージは、主軸方向とこれに直行する横軸方向の熱ひずみ出力成分は均等となる。これにより、主軸方向とこれに直行する横軸方向の温度変化による抵抗変化分の影響は均等に補償することができる。即ち、このひずみゲージが如何なる線膨張係数の材質よりなる被測定対象物に添着された場合であっても、その周囲温度が変化した時に、前記の４つのひずみゲージにおける抵抗値の変化分は全て等しくなり、互いに相殺されるので、上述の等価ブリッジ回路の出力には、見掛け上のひずみ出力と経時的変化のドリフトが生じないことになる。換言すれば、温度による見掛けひずみが、被測定体の線膨張率の影響を受けないひずみゲージを実現することができる。
【００２９】
第１〜第４の接続端子Ｔ１１〜Ｔ１４は、図５において説明したように、電源を有するひずみ測定器との電気接続用の端子であり、ひずみ出力を該ひずみ測定器にまで導くためのゲージリードまたはリード線を電気抵抗溶接（例えばスポット溶接）、半田付け等により固着するのに適した面積を有している。
第１および第２の主軸ひずみゲージ１１および１２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ１３および１４の各々を形成する抵抗素材には、任意の抵抗素材を充当することができる。例えば、Ｎｉ−Ｃｒ（系）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（商品名：カルマ、Ｋアロイ、エバノーム、ＫＡＮＴＨＡＬ等）、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金（商品名：アドバンス、コンスタンタン、ユーリカ）、ＰｔおよびＴｉまたは半導体などを、用途に合わせて用いることができる。
前記基板を構成する素材としては、例えば、ポリミイド、ポリエステル、エポキシ、フェノールなどの樹脂および和紙を、用途に合わせて用いることができる。
【００３０】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージは、等価回路ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージである。本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージと比べると、本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージは、本発明の第１の実施の形態に係るひずみゲージとは各ひずみゲージのグリッドパターンが異なっており、二等辺三角形の領域の底辺に対し、第１の実施の形態では、グリッド部が垂直であるのに対し、第３の実施の形態では、グリッド部が平行である点が異なっている。
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。ひずみの測定時には、使用者が、このひずみゲージを被測定対象物あるいは変換器の起歪部（図示は省略）に接着、蒸着、融着等の手段により直接または間接に添着する。図３に示すひずみゲージは、その主要部として、基板２０上に形成され、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージＧ２３およびＧ２４と、の計４つのひずみゲージを備える。
【００３１】
前記第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、前記第１および第２の横軸ひずみゲージＧ２３およびＧ２４の各々は、ひずみ感応抵抗素材によって形成される。しかも、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２は、前記抵抗素材パターンが敷設される基板領域の正方形内を互いに直交する２本の対角線で区切った時に示される（仮想される）、４つの二等辺三角形領域に配設されるものである。
より具体的には、前記ひずみ感応抵抗素材パターンは、前記対角線の交点Ｐ２１から点対称（または軸対称）に、前記主軸方向に直交する横軸方向に対向配置された二等辺三角形の底辺に平行であって主軸方向に直線状の受感部を有し、斜辺部近傍で順次折り返された三角形状の第１および第２の主軸グリッド部Ｇ２１およびＧ２２を形成する。また、前記第１および第２の横軸ひずみゲージＧ２３およびＧ２４は、前記対角線の交点Ｐ２１を中心とする点対称に、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向する二等辺三角形の２つの斜辺近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部Ｇ２３およびＧ２４を形成する。
【００３２】
なお、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２の各々の受感軸方向は、本ひずみゲージの基準として示される軸方向と一致させるものとする。また、第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４の各々の受感軸方向は、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ２３および２４の各々の受感軸方向と直交させるものとする。
また、図３に示すひずみゲージは、他の構成要素として、基板２０上に形成され、前記第１の主軸グリッド部Ｇ２１の一端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ２４の一端との接続部に接続された第１の接続端子Ｔ２１と、前記第１の主軸グリッド部Ｇ２１の他端と前記第１の横軸グリッド部Ｇ２３の一端との接続部に接続された第２の接続端子Ｔ２２と、前記第１の横軸グリッド部Ｇ２３の他端と、前記第２の主軸グリッド部Ｇ２２の一端との接続部に接続された第３の接続端子Ｔ２３と、前記第２の主軸グリッド部Ｇ２２の他端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ２４の他端との接続点に接続された第４の接続端子Ｔ２４と、を備える（このように構成された第３の実施の形態に係るひずみゲージは、請求項３に対応する）。
【００３３】
本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージは、上述のように、第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４とを、交点Ｐ２１の点対称に配置する構成としたので、主軸方向のひずみ量の測定と、横軸方向のひずみ量の測定とを同時に行うことができる。
また、本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージは、前記のように構成すると共に、第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４の各々の電気抵抗値が均等になるようにする。さらに、第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４の各々の抵抗温度係数も均等になるようにする。また、図１に示すひずみゲージのパターン形状から、第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２の各々の受感軸方向は、一致している。さらに、第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４の各々の受感軸方向も、同様に一致している。
【００３４】
このように構成したことにより、本発明の第３の実施の形態に係るひずみゲージは、主軸方向とこれに直行する横軸方向の熱ひずみ出力成分は均等となる。これにより、主軸方向とこれに直行する横軸方向の温度変化による抵抗変化分の影響は均等に補償することができる。即ち、周囲温度が変化した時に、前記の４つのひずみゲージにおける抵抗値の変化分は全て等しくなり、互いに相殺されるので、たとえ、このひずみゲージが添着される被測定対象物の材質如何に拘わらず、上述の等価ブリッジ回路の出力には、見掛け上のひずみ出力が生じないことになる。
第１〜第４の接続端子Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４は、図５を用いて説明したように、電源およびひずみ測定器との電気接続用の端子であり、ブリッジ電源をひずみゲージに供給したり、ひずみ出力を該ひずみ測定器まで導くためのゲージリードまたはリード線を電気抵抗溶接（例えばスポット溶接）、半田付け等により固着するのに適した面積を有している。
第１および第２の主軸ひずみゲージ２１および２２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ２３および２４の各々を形成する抵抗素材には、任意の抵抗素材を充当することができる。例えば、Ｎｉ−Ｃｒ（系）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（商品名：カルマ、Ｋアロイ、エバノーム、ＫＡＮＴＨＡＬ等）、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金（商品名：アドバンス、コンスタンタン、ユーリカ）、ＰｔおよびＴｉまたは半導体などを、用途に合わせて用いることができる。
基板２０を構成する素材としては、例えば、ポリミイド、ポリエステル、エポキシ、フェノールなどの樹脂および和紙を、用途に合わせて用いることができる。
【００３５】
〔第４の実施形態〕
この第４の実施の形態に係るひずみゲージは、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージと、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージとを被測定対象物に添着される同一の基板に一体に形成したひずみゲージである。
本発明の第３の実施形態に係るひずみゲージの特徴は、基板領域が円形領域であることである。被測定対象物の形状や状態によっては、このような円形のひずみゲージが必要となる。なお、上述した第２の実施の形態に係るひずみゲージと比べると、本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージは、本発明の第２の実施の形態に係るひずみゲージとは、受感部であるグリッド部の形成方向が直交した関係となっている。
図４は、本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージのパターン形状を示す平面図である。ひずみの測定時には、使用者が、このひずみゲージを被測定対象物あるいは変換器の起歪部（図示は省略）に直接または間接に添着する。
図４に示すひずみゲージは、基板（図示は省略）上に形成され、等価ブリッジ回路のうちの対向する二辺のそれぞれに接続された第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２）と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４と、の計４つのひずみゲージを備える。
【００３６】
前記第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２と、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々は、ひずみ感応抵抗素材によって形成され、前記抵抗素材が敷設される基板領域の円形を互いに直交する２本の分割線で区切った時に示される（仮想される）、４つの扇形領域に配設されるものである。
より具体的には、円形を９０度間隔の分割線で区切って、４つの扇形領域を仮想したとき、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２は、前記分割線の交点Ｐ３１からの点対称に、対向配置され前記主軸方向に直交する横軸方向に対向配置された二等辺三角形の底辺に平行であって２つの斜辺部近傍及び円弧部近傍で順次折り返されて主軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の主軸グリッド部Ｇ３１およびＧ３２を形成する。
また、前記第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４は、前記分割線の交点Ｐ３１を中心とする点対称に、それぞれ前記主軸方向に沿って対向配置され、前記主軸方向に対向配置された二等辺三角形の２つの斜辺近傍及び円弧部近傍で順次折り返されて横軸方向に直線状の受感部を有する三角形状の第１および第２の横軸グリッド部Ｇ３３およびＧ３４を形成する。
【００３７】
なお、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２の各々の受感軸方向は、本ひずみゲージの基準として示される主軸方向と一致させるものとする。また、第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々の受感軸方向は、前記第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２の各々の受感軸方向と直交させるものとする。
また、図４に示すひずみゲージは、他の構成要素として、前記第１主軸グリッド部Ｇ３１の一端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ３４の一端との接続部に接続された第１の接続端子Ｔ３１と、前記第１の主軸グリッド部Ｇ３１の他端と前記第１の横軸グリッド部Ｇ３３の一端との接続部に接続された第２の接続端子Ｔ３２と、前記第１の横軸グリッド部Ｇ３３の他端と前記第２の主軸グリッド部Ｇ３２の一端との接続部に接続された第３の接続端子Ｔ３３と、前記第２の主軸グリッド部Ｇ３２の他端と前記第２の横軸グリッド部Ｇ３４の他端との接続点に接続された第４の接続端子Ｔ３４と、を備える。
本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージは、上述のように、第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２と、前記二辺に隣接する他の二辺のそれぞれに接続された第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４とを、交点Ｐ３１の点対称に配置する構成としたので、主軸方向のひずみ量の測定と、横軸方向のひずみ量の測定とを同時に行うことができる。
【００３８】
また、本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージは、前記のように構成すると共に、第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々の電気抵抗値が均等になるようにする。さらに、第１および第２の主軸ひずみゲージ３７および３２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々の抵抗温度係数も均等になるようにする。また、図４に示すひずみゲージのパターン形状から、第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２の各々の受感軸方向は一致している。さらに、第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々の受感軸方向も、同様に一致している。
このように構成したことにより、本発明の第４の実施の形態に係るひずみゲージは、主軸方向とこれに直行する横軸方向の熱ひずみ出力成分は均等となる。これにより、主軸方向とこれに直行する横軸方向の温度変化による抵抗変化分の影響は均等に補償することができる。即ち、周囲温度が変化した時に、前記の４つのひずみゲージにおける抵抗値の変化分は全て等しくなり、互いに相殺されるので、上述の等価ブリッジ回路の出力には、見掛け上のひずみ出力が生じないことになる。
【００３９】
第１〜第４の接続端子（Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４）は、電源およびひずみ測定器との電気接続用の端子であり、ブリッジ電源をひずみゲージに供給したり、ひずみ出力を該ひずみ測定器にまで導くためのゲージリードまたはリード線を電気抵抗溶接（例えばスポット溶接）、半田付け等により固着するのに適した面積を有している。
第１および第２の主軸ひずみゲージ３１および３２と、第１および第２の横軸ひずみゲージ３３および３４の各々を形成するひずみ感応抵抗素材には、任意の抵抗素材を充当することができる。例えば、Ｎｉ−Ｃｒ（系）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金（商品名：カルマ、Ｋアロイ、エバノーム、ＫＡＮＴＨＡＬ等）、Ｐｔ−Ｗ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金（商品名：アドバンス、コンスタンタン、ユーリカ）、ＰｔおよびＴｉまたは半導体などを、用途に合わせて用いることができる。
前記基板を構成する素材としては、例えば、ポリミイド、ポリエステル、エポキシ、フェノールなどの樹脂および和紙を、用途に合わせて用いることができる。
【００４０】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施の形態に係るひずみ解析システムは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のひずみゲージを、３個以上の奇数個を纏めて構成する。
図６は、本発明の第５の実施の形態に係るひずみ解析システムの一例としての構成を示す構成図である。本発明の第６の実施の形態に係るひずみ解析システムは、一般に、第１の実施の形態〜第４の実施の形態のいずれかのひずみゲージを、３個以上の奇数個であるｎ個を用い、これらを３６０゜／ｎの等角度間隔で同心円上に配設する。但し、図６では説明の都合上、ｎ＝３の場合を示している。即ち、図６に示すひずみ解析システムでは、基準となるひずみゲージＡの他に、ひずみゲージＢ、Ｃを備える。
一般のひずみ解析システムでは、基準となるひずみゲージＡの主軸方向を基準軸とすれば、他の残り（ｎ−１）個のひずみゲージＢ，Ｃの主軸方向は、前記基準軸を基準に１８０゜／ｎずつ、ずらせて設置したものとなる。
一般に、３個以上の奇数個であるｎ個のひずみゲージを備えるひずみ解析システムでは、該ｎ個のひずみゲージの各入力端子にブリッジ電圧を供給したとき、その各出力端子から出力されるひずみ出力が最大であるひずみゲージの出力および当該最大ひずみを出力するひずみゲージの設置角度位置に注目する。
【００４１】
即ち、当該ひずみ出力が最大であるひずみゲージの出力および当該最大ひずみを出力するひずみゲージの設置角度位置とに基づいて、当該被測定対象物に出ずる最大ひずみ出力および主ひずみ方向を、所定の精度で検出することができる。
本発明の第５の実施の形態に係るひずみ解析システムの具体例として、図６に示すように、３個のひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃを有するひずみゲージについて述べる。測定時、当該３個のひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃの各々の入力端子にブリッジ電圧を供給した時、ひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、ひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、ひずみゲージＣのひずみ出力がεｃ、を示したとする。
図６に示す０±６０°に等配されたこれらのひずみゲージの出力（εａ、εｂ、εｃ）は、ＣＯＳ２θで変化し、各ゲージの出力分岐点４５°で極性が変化する。この場合、最大の極値を示すひずみゲージから出力されるひずみ出力（ε）は、（１）式より求めることができる。
【００４２】
【数３】
2015094607.tif 000005
ここで、上記（１）式の誘導根拠を説明する。
今、０±６０゜に等配されたひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃの出力をεａ，εｂ，εｃとする。
０±６０゜に等配されたひずみゲージ［εａ］，［εｂ］，［εｃ］の出力はＣＯＳ２θで出力が変化し、各ゲージの出力分岐点４５゜で極性が逆転する。
０±６０゜に等配されたひずみゲージ［εａ］，［εｂ］，［εｃ］の±極性を無くするために各出力を二乗和し平方根をとる。その時の出力は１．０である。
今、３軸のひずみゲージεａ＝０゜，εｂ＝６０゜，εｃ＝−６０゜に配置されている。
主ひずみが１の時、出力値はεａ；εａ＝ＣＯＳ（０゜）＝１
主ひずみが１の時、出力値はεｂ；εｂ＝ＣＯＳ（６０゜）＝０．５
主ひずみが１の時、出力値はεｃ；εｃ＝ＣＯＳ（−６０゜）＝−０．５
今、±極性を無くするためにの二乗和し平方根をとる。
【００４３】
【数４】
2015094607.tif 000006
０±６０゜に等配されたひずみゲージ［εａ］，［εｂ］，［εｃ］の出力はの総和は出力１．０の時に１．２２４７４４９の関係である。
【００４４】
従って３軸ゲージの二乗和を平方根した時の値を１．０にする定数は１／１．２２４７４４９＝０．８１６４９６６
よって、上記（１）式が得られる。
また、被測定対象物における主ひずみ方向は、前記３つのひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃの内、最大極値を示したひずみゲージの配置方向から求めることができる。
即ち、３軸ひずみゲージのズレ角度による各ひずみゲージのひずみ出力位相のグラフを図６に示す。図６において、横軸は、ひずみ方向（度）を示し、縦軸は、出力感度（Ｒａｔｉｏ）であり、この図から、ひずみ軸方向に対して軸が±１５°ずれる毎に、主軸ゲージがＡ→Ｂ→Ｃへと移ることが分かる。
６０°に等配された３枚のひずみゲージＡ、Ｂ、Ｃの出力εａ、εｂ、εｃは、ＣＯＳ  ２θで出力が変化し、出力分岐点４５°で極性が逆転する。
この出力値の位相が図６に示されている。
また、３軸ゲージのズレ角度による出力と隣接するゲージの出力比率の関係を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2015094607.tif 000007
【００４６】
例えば、上記表１より、ひずみゲージＡが０°方向のとき、ひずみゲージＡの感度は、「１．００」であり、±６０°ズレた地点のひずみゲージＢとＣのゲージ感度は、それぞれ「０．５」であることが分かる。
出力分岐点が３枚の各ゲージ軸の４５°方向にあることから、４５°／３＝１５°となり、任意（未知）の方向からのひずみに対し、最大極値を示すひずみゲージは、１５°内で主軸方向を示すことが判る。
例えば、ひずみゲージＢが最大出力値を示した場合は、表１より、６０°±１５°または１５０°±１５°となり、基準軸（０°）に対し、４５°〜７５°または１３５°〜１６５°の角度方向に主軸（主ひずみ）方向が存在することが判る。
次に、３つのひずみゲージの３つの出力対象表（テーブル）を使用して、仮軸（Ａ軸）を基準角度位置として、ズレ角度とひずみ出力の補正値を求める手法について説明する。
表２は、ひずみゲージＡの出力対照表、表３は、ひずみゲージＣの出力対照表、表４は、ひずみゲージＢの出力対照表である。
【００４７】
【表２】
2015094607.tif 000008
【００４８】
【表３】
2015094607.tif 000009
【００４９】
【表４】
2015094607.tif 000010
【００５０】
表２の最も左列には、ひずみゲージの名称（ＧａｕｇｅＡ、ＧａｕｇｅＢ、ＧａｕｇｅＣ）、左から２列目は、主軸ゲージズレ角度（０°と９０°の主軸ゲージの角度±１５°）、左から３列目は、２列目の出力が逆転したときの出力で、主軸ゲージの角度９０°±１５°の出力、ＧａｕｇｅＡ、ＧａｕｇｅＢ、ＧａｕｇｅＣと隣辺の出力比（Ｂ／Ｃ、Ａ／Ｂ、Ｃ／Ａ）が記載されている。
ＧａｕｇｅＡは、０±１５°の出力と極性が逆の出力、９０±１５°を示している。この時、０°は１８０°−１８０°と同じ出力、９０°は２７０°−９０°と同じ出力である。
ＧａｕｇｅＣは、３０±１５°の出力と極性が逆の出力、１２０±１５°を示している。この時、３０°は２１０°−１５０°と同じ出力、１２０°は３００°−６０°と同じ出力である。
ＧａｕｇｅＢは、６０±１５°の出力と極性が逆の出力、１５０±１５°を示している。この時、６０°は２４０°−１２０°と同じ出力、１５０°は３３０°−３０°と同じ出力である。
【００５１】
ここで一つの出力例、即ち、ＧａｕｇｅＡ；−２４６０μεｈ、ＧａｕｇｅＢ；１３９４μεｈ、ＧａｕｇｅＣ；１０２９μεｈについて説明する。ここでμεｈは、本発明のひずみゲージの出力単位としてμεの約２．６倍高い出力単位である。
ここで、ＧａｕｇｅＡの出力が−２４６０μεｈ、ＧａｕｇｅＢの出力が１３９４μεｈ、ＧａｕｇｅＣの出力が１０２９μεｈであるとしたとき、表２〜表４の出力対照表を使用して、仮軸Ａを基準にズレ角度と補正値を以下のようにして求める。
１）ひずみゲージＡを仮軸（０°）としてひずみ測定対象物に添着したとき、この方向を、基準方向地点とする。
２）最大絶対値出力値を見て、ＧａｕｇｅＡが高いときは、表２（ＴａｂｌｅＡ）を、ＧａｕｇｅＢが高いときは、表３（ＴａｂｌｅＢ）を、ＧａｕｇｅＣが高いときは、表４（ＴａｂｌｅＣ）を使う。
３）最大出力値が表２〜表４のどこの範囲にあるかを探す。
ここでは、ＧａｕｇｅＡからの最大出力値がマイナス（−２４６０μεｈ）であることから、表２の最右欄のＧａｕｇｅＡ列が対象となる。
４）さらに、隣り合うひずみゲージＢとＣの出力比Ｂ／Ｃ＝１３９４μεｈ／１０２９μεｈ＝１．３５５の値が得られる。
５）そこで、表２の最右欄の出力比が１．３５５に近い値を探すと、左から三列目の８７°のとき、１．４５であり、左から二列目における８８°のとき１．２８であるので、その中間の８７．５°が求めるズレ角度となる。
【００５２】
６）次に、θ＝８７．５°のズレ角度のひずみ量ε＝２４６０μεｈから、補正値の主ひずみ量を求める。
ε／〔ＣＯＳ２θ〕＝２４６９μεｈ
を得る。
このことから、主ひずみの方向は、ひずみゲーＳジＡの基準軸から８７．５°の方向であり、２４６９μεｈのひずみが生じていることが推認（確認）することができる。
【００５３】
〔第６の実施形態〕
さらに、本発明の第６の実施の形態に係るひずみ解析システムのさらなる具体例として、図８に示すように、５個のひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを同心円上に７２°間隔で配したひずみ解析システムを構成することができる。
以下、図８に示すひずみ解析システムについて説明する。図８に示すひずみ解析システムは、ひずみゲージＡの主軸方向を基準軸（０°）として配置すると共に、その他のひずみゲージＢ〜Ｅを順次３６°ずらせて配置している。
測定時、ひずみゲージＡ〜Ｅの各入力端子にブリッジ電圧を供給した時に、ひずみゲージＡのひずみ出力がεａ、ひずみゲージＢのひずみ出力がεｂ、ひずみゲージＣのひずみ出力がεｃ、ひずみゲージＤのひずみ出力がεｄ、ひずみゲージＥのひずみ出力がεｅを示したとする。
図８に示す０±３６°に等配されたこれらのひずみゲージの出力εａ、εｂ、εｃ、εｃ、εｅも、回転角２θに対し、ＣＯＳ２θで変化し、各ゲージの出力分岐点３６°で極性が逆点する。
【００５４】
出力分岐点が、５枚の各ゲージ軸の４５°方向にあることから、４５°／５＝９°となりる。
任意の方向（未知の方向）からのひずみに対し、最大極値を示すゲージは、９°内で主軸（主ひずみ）を示すことが判る。
この場合には、最大の極値を示すひずみゲージから出力されるひずみ出力（ε）は、下記の下記の（２）式より求めることができる。
【００５５】
【数５】
2015094607.tif 000011
ここで、上記（２）式の誘導根拠を説明する。
今、０±３６゜に等配されたひずみゲージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの出力をεａ，εｂ，εｃ，εｄ，εｅとする。
０±３６゜に等配されたひずみゲージεａ，εｂ，εｃ，εｄ，εｅ出力は、ＣＯＳ２θで出力が変化し，各ゲージの出力分岐点４５゜で極性が逆転する。
０±３６゜に等配されたひずみゲージεａ，εｂ，εｃ，εｄ，εｅの±極性を無くすため、二乗和し平方根とる。その時の出力は１．０である。
今、５軸のひずみゲージεａ＝０゜、εｂ＝３６゜、εｃ＝７２゜、εｄ＝１０８゜、εｄ＝１４４゜に配置されている。
主ひずみが１の時、出力値εａは；  εａ＝ＣＯＳ（０゜）＝１
主ひずみが１の時、出力値εｂは；  εｂ＝ＣＯＳ（３６゜）＝０．８０９
主ひずみが１の時、出力値εｃは；  εｃ＝ＣＯＳ（７２゜）＝０．３０９
主ひずみが１の時、出力値εｄは；  εｄ＝ＣＯＳ（１０８゜）＝−０．３０９
主ひずみが１の時、出力値εｅは；  εｅ＝ＣＯＳ（１４４゜）＝−０．８０９
今、±極性を無くするために二乗和し平方根をとる。
【００５６】
【数６】
2015094607.tif 000012
３６゜に等配されたひずみゲージεａ，εｂ，εｃ，εｄ，εｅの出力の総和は、出力１．０の時に１．５８の関係である。
従って５軸ゲージの二乗和を平方根した時の値を１．０にする定数は、１／１．５８＝０．６３２である。
よって、上記（２）式が成立することとなる。
【００５７】
〔その他の実施の形態〕
本発明の実施の形態に係るひずみ解析システムは、上述し且つ図示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々に変形実施することができる。
例えば、上述したひずみゲージを５枚、７枚、９枚、１１枚と増やして、ひずみ解析システムを構成してもよい。
ひずみゲージの枚数を、１枚、３枚、５枚、７枚、９枚と増やした場合の「主ゲージが示すひずみ最大出力値の範囲」と、「主ゲージ感知軸±方向」と「出力演算定数」を表５に示す。
【００５８】
【表５】
2015094607.tif 000013
【００５９】
最大出力値の範囲は、ひずみ枚数の中の最大値のひずみ出力が示す出力の精度である。
上記表５から分かるように、「主ゲージ感知軸±方向」の精度が、ひずみゲージの枚数が３枚の場合、「±１５°方向」であったが５枚の場合「±９°方向」であり、７枚の場合、「±６．４°方向」、９枚の場合、「±５°方向」、１１枚の場合、「±４°方向」の如く、検出精度が向上する。
因に、７枚のひずみゲージを等角度間隔で被測定対象物に添着した場合の、ひずみ出力は、上記表５から、出力演算定数を用いて、下記（３）式の通りとなる。
【００６０】
【数７】
2015094607.tif 000014
尚、複数（奇数に限る）のひずみゲージは、図６に示すように、１点を中心として半径方向に間隔を開けて、被測定体に添着するようにしたが、１点（同心軸）を中心としてすべてのひずみゲージを３段、５段、７段というように、重ね合わせてもよい。このようにした場合、より狭い範囲（極部的）でのひずみ解析をより高精度に行うことができる。
【符号の説明】
【００６１】
１，１１，２１，３１  第１の主軸ゲージ
２，１２，２２，３２  第２の主軸ゲージ
３，１３，２３，３３  第１の横軸ゲージ
４，１４，２４，３４  第２の横軸ゲージ
１０，２０  基板
Ｇ１，Ｇ１１，Ｇ２１，Ｇ３１  第１の主軸グリッド
Ｇ２，Ｇ１２，Ｇ２２，Ｇ３２  第２の主軸グリッド
Ｇ３，Ｇ１３，Ｇ２３，Ｇ３３  第１の横軸グリッド
Ｇ４，Ｇ１４，Ｇ２４，Ｇ３４  第２の横軸グリッド
Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１  交点
Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ１１〜Ｔ１４，Ｔ２１〜Ｔ２４，Ｔ３１〜Ｔ３４  接続端子
【図１】
2015094607.tif 000017
【図２】
2015094607.tif 000018
【図３】
2015094607.tif 000019
【図４】
2015094607.tif 000020
【図５】
2015094607.tif 000021
【図６】
2015094607.tif 000022
【図７】
2015094607.tif 000023
【図８】
2015094607.tif 000024