(57)【要約】【課題】  簡単かつ迅速に、しかも正確にひずみを測定することを可能とすると共に、測定対象となる現象波に重畳された不要な周波数成分のカットオフを簡単かつ迅速に調整することを可能とする。【解決手段】  このひずみゲージの出力ユニット１１は、ひずみゲージ１の抵抗成分Ｒａとホイートストンブリッジ回路を構成するために接続されたダミー固定抵抗Ｒｂｃ、ＲｃｃおよびＲｄｃと、ホイートストンブリッジ回路の後段に接続されるハイパスフィルタを構成するためのフィルタコンデンサＣｆ１、Ｃｆ２、Ｃｆ３およびフィルタ抵抗Ｒｆｃと、フィルタコンデンサＣｆ１、Ｃｆ２、Ｃｆ３のいずれか１個とフィルタ抵抗Ｒｆｃとの接続状態を切り替えて所定の遮断周波数を有するハイパスフィルタを構成するためのロータリースイッチＳＷとを備えている。【選択図】  図１
0003107306.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ひずみゲージとホイートストンブリッジ回路を構成するために接続されたダミー固定抵抗と、
前記ホイートストンブリッジ回路の後段に接続されるフィルタを構成するための複数の回路素子と、
前記複数の回路素子の接続状態を切り替えて所定の遮断周波数を有する前記フィルタを構成するための選択手段と
を具備することを特徴とするひずみゲージの出力ユニット。
【請求項２】
前記ひずみゲージは、高温用溶接型のひずみゲージであることを特徴とする請求項１記載のひずみゲージの出力ユニット。
【請求項３】
前記ダミー固定抵抗は、精密抵抗であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のひずみゲージの出力ユニット。
【請求項４】
前記ダミー固定抵抗および前記複数の回路素子は、チップ部品からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のひずみゲージの出力ユニット。
【請求項５】
前記複数の回路素子は、それぞれ異なる容量を有し、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に直列にかつ選択的に回路挿入される複数のコンデンサと、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に並列に回路接続されてなる１個の抵抗であり、前記フィルタはハイパスフィルタとして機能することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のひずみゲージの出力ユニット。
【請求項６】
前記選択手段は、前記複数のコンデンサの選択に代えて、前記ホイートストンブリッジ回路の出力電圧をそのまま出力する配線が選択可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のひずみゲージの出力ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、各種のひずみ測定に用いられるひずみゲージから得られる電気信号を適宜処理して出力するひずみゲージの出力ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ひずみゲージは、ひずみを受感するとその電気抵抗が変化する性質を利用したものであるが、その電気抵抗の変化は極めて微少である。例えば、１２０Ωのひずみゲージが１０００×１０−６のひずみを受けた場合に生ずる電気抵抗の変化は０．２４Ωである。そこで、４個のひずみゲージ、２個のひずみゲージと２個のダミー固定抵抗または１個のひずみゲージと３個のダミー固定抵抗によりそれぞれホイートストンブリッジ回路を構成し、４個ある接続点の中の相対する２個の接続点にブリッジ電圧を印加すると共に、他の２個の接続点から出力電圧を取り出し、この出力電圧に基づいてひずみの大きさを測定している。４個のひずみゲージによりホイートストンブリッジ回路を構成するものを４ゲージ法、２個のひずみゲージと２個のダミー固定抵抗によりホイートストンブリッジ回路を構成するものを２ゲージ法、１個のひずみゲージと３個のダミー固定抵抗によりホイートストンブリッジ回路を構成するものを１ゲージ法と称している。
【０００３】
図７は、従来の交流電源を用いた動ひずみ測定に用いられるひずみゲージ、ブリッジボックスおよびその周辺素子の接続状態を示す外観構成図、図８は、図７の回路構成を示す回路図である。ひずみゲージ１は、１ゲージ法の動ひずみ測定用カプセル型であって、かつ、高温用溶接型のひずみゲージであり、センサ部１ａと接続部１ｂとからなり、点溶接で図示せぬ被測定物に取り付けられる。センサ部１ａは、一端が封じられたシースチューブ２ａと、シースチューブ２ａ内に固く充填された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉体からなる耐熱性の絶縁物（図示略）と、この絶縁物によってシースチューブ２ａ内に保持され、ひずみに感応してひずみ量変化を抵抗値変化に変換する特殊合金よりなるひずみ感応抵抗体２ｂと、各一端がひずみ感応抵抗体２ｂの両端に接続されシースチューブ２ａから導出される２本のリード線（図示略）とを有している。このセンサ部１ａには、シースチューブ２ａを被測定物に固定するために、薄板で帯状を呈しており、センサ部１ａの両側に突出したフランジ２ｃが溶接により固着されている。接続部１ｂは、シースチューブ２ａから導出される２本のリード線の各他端とケーブル３から導出される２本のリード線３ａの各一端を接続しその周囲を筒体１ｂａで囲繞している。
【０００４】
２本のリード線３ａの各他端は、ブリッジボックス４の端子Ｔ１と端子Ｔ５に半田付けにより接続されている。ブリッジボックス４の内部には、図８に示すように、ひずみ感応抵抗体２ｂの抵抗成分Ｒａとホイートストンブリッジ回路を構成する３個のダミー固定抵抗Ｒｂ、ＲｃおよびＲｄが収納されている。ダミー固定抵抗Ｒｂの両端は端子Ｔ３と端子Ｔ５に接続され、ダミー固定抵抗Ｒｃの両端は端子Ｔ６と端子Ｔ７に接続され、ダミー固定抵抗Ｒｄの両端は端子Ｔ１と端子Ｔ７に接続されている。また、ブリッジボックス４の端子Ｔ２と端子Ｔ４は、ケーブル５から導出される２本のリード線（図示略）の各一端にそれぞれ接続されている。フィルタコンデンサＣｆは、タンタルコンデンサであり、＋端子がブリッジボックス４の端子Ｔ２に半田付けにより固定され、−端子がブリッジボックス４の端子Ｔ５に半田付けにより固定されている。フィルタ抵抗Ｒｆは、一端がブリッジボックス４の端子Ｔ２に半田付けにより固定され、他端がブリッジボックス４の端子Ｔ４に半田付けにより固定されている。また、ブリッジボックス４の端子Ｔ３にリード線６の一端が半田付けにより接続されていると共に、端子Ｔ６にリード線６の他端が半田付けにより接続されている。
【０００５】
同様に、ブリッジボックス４の端子Ｔ４にリード線７の一端が半田付けにより接続されていると共に、端子Ｔ７にリード線７の他端が半田付けにより接続されている。このようにホイートストンブリッジ回路を構成すると共に、このホイートストンブリッジ回路の後段にフィルタコンデンサＣｆおよびフィルタ抵抗ＲｆからなるＣＲ型のハイパスフィルタを接続することにより、ひずみゲージ１から得られる出力信号波形が、図９（ａ）に示すように、本来のひずみに応じた信号（現象波）に直流成分および低周波成分が重畳しているような波形であっても、図９（ｂ）に示すように、フィルタコンデンサＣｆおよびフィルタ抵抗ＲｆからなるＣＲ型のハイパスフィルタにより直流成分および低周波成分がカットオフされるので、本来のひずみ信号（現象波）のみを検出することができる。尚、上記した従来技術の詳細については、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特許第３１１８６２１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来のブリッジボックス４は、作業現場において、ケーブル３、リード線６、リード線７、フィルタコンデンサＣｆおよびフィルタ抵抗Ｒｆをブリッジボックス４の端子に半田付けにより固定する必要があるため、手間がかかると共に、半田付け不良があると被測定物のひずみを正確に測定できないという問題があった。また、フィルタコンデンサＣｆには極性があるため、接続を間違えると、フィルタコンデンサＣｆが破壊され、被測定物のひずみを測定できなくなってしまうという問題があった。
さらに、測定すべき動ひずみの周波数に応じてそれぞれ値の異なるフィルタコンデンサＣｆを作業現場に予め持参し、ブリッジボックス４の端子に半田付けにより固定する作業、実際にひずみゲージの信号波形を得て無用の周波数成分がカットオフされているか否か確認する作業、そしてカットオフされていない場合には、前のフィルタコンデンサＣｆを取り外し他の容量を有するフィルタコンデンサＣｆを半田付けにより固定する作業を繰り返す必要があり、時間と手間がかかるという問題があった。この場合も、フィルタコンデンサＣｆの極性に注意しなければならない。
【０００７】
また、従来のブリッジボックスは、通常、作業現場において、フィルタ抵抗やフィルタコンデンサを接続したり、他の容量のコンデンサに交換したりする作業があるため、端子の大きさや間隔を大きく開けておく必要があること、また、ダミー固定抵抗は、抵抗温度係数の極めて小さな精密抵抗を用いるが、この精密抵抗は、大嵩の容積を持つことなどから、大型にならざるを得なかった。因みに、従来のブリッジボックスは、横寸法が８５ｍｍ、縦寸法が５５ｍｍ、高さ寸法が３５ｍｍとそのサイズが大きく、その重量は２００ｇもあるため、運搬や設置が容易なものとはいえなかった。また、その構成から製造コストが高く、低廉化が制限されるところであった。
本考案は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単かつ迅速に、しかも正確にひずみを測定することを可能とすると共に、測定対象となる現象波に重畳された不要な周波数成分のカットオフを簡単かつ迅速に調整することを可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することを目的としている。
【０００８】
本考案の請求項１の目的は、特に、作業現場におけるフィルタを構成する回路素子の半田付け作業を不要とし、被測定物のひずみの正確かつ確実な測定を可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
本考案の請求項２の目的は、特に、ひずみ測定を高温用溶接型ひずみゲージで行う場合における作業効率の向上を可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
本考案の請求項３の目的は、特に、被測定物のひずみのより高精度な測定を可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
本考案の請求項４の目的は、特に、大幅な小型化と軽量化と低コスト化とを併せて実現し得るひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
本考案の請求項５の目的は、特に、被測定物の動的ひずみの正確な測定を可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
本考案の請求項６の目的は、特に、予め用意されたフィルタとは遮断周波数が異なるフィルタの外付けを可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、上述した目的を達成するために、ひずみゲージとホイートストンブリッジ回路を構成するために接続されたダミー固定抵抗と、
前記ホイートストンブリッジ回路の後段に接続されるフィルタを構成するための複数の回路素子と、
前記複数の回路素子の接続状態を切り替えて所定の遮断周波数を有する前記フィルタを構成するための選択手段と
を具備することを特徴としている。
請求項２に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、請求項１のユニットであって、前記ひずみゲージは、高温用溶接型のひずみゲージであることを特徴としている。
請求項３に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、請求項１または請求項２のユニットであって、前記ダミー固定抵抗は、精密抵抗であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のユニットであって、前記ダミー固定抵抗および前記複数の回路素子は、チップ部品からなることを特徴としている。
請求項５に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のユニットであって、前記複数の回路素子は、それぞれ異なる容量を有し、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に直列にかつ選択的に回路挿入される複数のコンデンサと、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に並列に回路接続されてなる１個の抵抗であり、前記フィルタはハイパスフィルタとして機能することを特徴としている。
請求項６に記載した本考案に係るひずみゲージの出力ユニットは、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のユニットであって、前記選択手段は、前記複数のコンデンサの選択に代えて、前記ホイートストンブリッジ回路の出力電圧をそのまま出力する配線が選択可能に構成されていることを特徴としている。
【考案の効果】
【００１１】
以上述べたように、本考案によれば、簡単かつ迅速に、しかも正確にひずみを測定することを可能とすると共に、測定対象となる現象波に重畳された不要な周波数成分のカットオフを簡単かつ迅速に調整することを可能とするひずみゲージの出力ユニットを提供することができる。
すなわち、本考案の請求項１のひずみゲージの出力ユニットによれば、ひずみゲージとホイートストンブリッジ回路を構成するために接続されたダミー固定抵抗と、前記ホイートストンブリッジ回路の後段に接続されるフィルタを構成するための複数の回路素子と、前記複数の回路素子の接続状態を切り替えて所定の遮断周波数を有する前記フィルタを構成するための選択手段とを具備することにより、 作業者は、従来のような作業現場において、フィルタを構成する回路素子の半田付け作業が不要となるため、手間がかからないと共に、半田付け不良やフィルタコンデンサの極性間違えが発生することがないため、被測定物のひずみのみを正確かつ確実に測定することができる。また、作業者は、動ひずみ測定器やシグナルコンディショナ等ひずみ測定器の表示部に表示された出力ユニットの出力電圧の波形を目視しつつ、選択手段を操作してフィルタを選択すれば良い。
【００１２】
したがって、従来のように、それぞれ値の異なるフィルタコンデンサＣｆを作業現場に予め持参し、ブリッジボックス４の端子に半田付けにより固定する作業、実際にひずみゲージの信号波形を得て無用の周波数成分がカットオフされているか否か確認する作業、カットオフされていない場合には前のフィルタコンデンサＣｆを取り外し他の容量を有するフィルタコンデンサＣｆを半田付けにより固定する作業を行なう必要がなく、簡単かつ迅速に無用の周波数成分をカットオフすることができる。
本考案の請求項２のひずみゲージの出力ユニットによれば、請求項１のユニットであって、前記ひずみゲージは、高温用溶接型のひずみゲージであることにより、ひずみ測定を高温用溶接型ひずみゲージで行う場合において、特に初期の設定作業効率を向上させることができる。
本考案の請求項３のひずみゲージの出力ユニットによれば、請求項１または請求項２のユニットであって、前記ダミー固定抵抗は、精密抵抗であることにより、温度変化を伴う被測定物のひずみをより高精度に測定することができる。
【００１３】
本考案の請求項４のひずみゲージの出力ユニットによれば、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項のユニットであって、前記ダミー固定抵抗および前記複数の回路素子は、チップ部品からなることにより、大幅な小型化と軽量化と低コスト化とを併せて実現可能となるため、運搬や設置が容易であり、特に、作業現場において出力ユニットの設置場所に頭を悩ますことがなく、作業性が向上する。
本考案の請求項５のひずみゲージの出力ユニットによれば、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項のユニットであって、前記複数の回路素子は、それぞれ異なる容量を有し、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に直列にかつ選択的に回路挿入される複数のコンデンサと、前記ホイートストンブリッジ回路の出力側に並列に回路接続されてなる１個の抵抗であり、前記フィルタはハイパスフィルタとして機能することにより、無用の周波数成分をカットオフすることができるため、被測定物の動的なひずみを正確に測定することができる。
【００１４】
本考案の請求項６のひずみゲージの出力ユニットによれば、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項のユニットであって、前記選択手段は、前記複数のコンデンサの選択に代えて、前記ホイートストンブリッジ回路の出力電圧をそのまま出力する配線が選択可能に構成されていることにより、予め用意されたフィルタとは遮断周波数が異なるフィルタの外付けが可能となるため、汎用性がある。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本考案に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本考案のひずみゲージの出力ユニットを詳細に説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本考案の実施の形態１に係るひずみゲージの出力ユニット１１とひずみゲージ１の接続状態を示す外観構成図、図２は、図１の出力ユニット１１の裏面図、図３は、図１の回路構成を示す回路図である。ひずみゲージ１は、図７に示すひずみゲージ１と同様、１ゲージ法の動ひずみ測定用カプセル型であって、かつ、高温用溶接型のひずみゲージであり、センサ部１ａと接続部１ｂとからなり、点溶接で図示せぬ被測定物に取り付けられる。センサ部１ａは、一端が封じられたシースチューブ２ａと、シースチューブ２ａ内に固く充填された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉体からなる耐熱性の絶縁物（図示略）と、この絶縁物によってシースチューブ２ａ内に保持され、ひずみに感応してひずみ量変化を抵抗値変化に変換する特殊合金よりなるひずみ感応抵抗体２ｂと、各一端がひずみ感応抵抗体２ｂの両端に接続されシースチューブ２ａから導出される２本のリード線（図示略）とを有している。このセンサ部１ａには、シースチューブ２ａを被測定物に固定するために、薄板で帯状を呈しており、センサ部１ａの両側に突出したフランジ２ｃが溶接により固着されている。接続部１ｂは、シースチューブ２ａから導出される２本のリード線の各他端とケーブル３から導出される２本のリード線３ａの各一端を接続しその周囲を筒体１ｂａで囲繞している。２本のリード線３ａの各他端は、出力ユニット１１の入力端子ＴＩ１と入力端子ＴＩ２に半田付けによりそれぞれ接続されている。
【００１７】
出力ユニット１１は、プリント配線板１２と、フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３と、ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃと、フィルタ抵抗Ｒｆｃと、ロータリースイッチＳＷとから構成されている。プリント配線板１２は、長方形状を呈し、ガラスエポキシ樹脂やベークライト（商標名）、ガラス、セラミック等からなり、表面１２ａおよび裏面１２ｂに図３に示す回路図に応じた所定幅の銅箔パターン（図示略）が単層又は多層で形成された後に表面１２ａおよび裏面１２ｂにソルダーレジストが塗布されている。
フィルタコンデンサＣｆ１、Ｃｆ２およびＣｆ３は、例えば、チップ部品からなるタンタルコンデンサであり、各容量は、例えば、この場合、それぞれ１μＦ、２．２μＦおよび１０μＦである。ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃは、チップ部品からなり、金属被膜またはカーボンを抵抗体とする抵抗温度係数（Ω／℃）が小さい精密抵抗であり、図３に示すように、ひずみゲージ１のひずみ感応抵抗体２ｂの抵抗成分Ｒａと共にホイートストンブリッジ回路を構成する。抵抗成分Ｒａの抵抗値が、例えば、１２０Ωの場合、ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃの各抵抗値は、例えば、いずれも１２０Ωである。また、フィルタ抵抗Ｒｆｃは、チップ部品からなり、ロータリースイッチＳＷを介してフィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３のいずれかと接続された場合にはＣＲ型のハイパスフィルタを構成し、スルー線ＴＬと接続された場合にはハイパスフィルタを通らないようにする。
【００１８】
即ち、本実施の形態１では、３種類のハイパスフィルタを選択することができる他、この出力ユニット１１に他のハイパスフィルタを外付けできる構成となっている。フィルタ抵抗Ｒｆｃの抵抗値は、例えば、１０ｋΩである。したがって、３種類のハイパスフィルタの遮断周波数は、ハイパスフィルタがフィルタコンデンサＣｆ１とフィルタ抵抗Ｒｆｃとからなる場合には１６Ｈｚ、ハイパスフィルタがフィルタコンデンサＣｆ２とフィルタ抵抗Ｒｆｃとからなる場合には７．２３Ｈｚ、ハイパスフィルタがフィルタコンデンサＣｆ３とフィルタ抵抗Ｒｆｃとからなる場合には１．６Ｈｚである。ロータリースイッチＳＷは、基板直付け型であり、略直方体状を呈している。ロータリースイッチＳＷは、作業者が回動軸Ｌの頭部に形成された一文字凹溝に図示せぬ絶縁ドライバの先端を挿入し回動軸Ｌを回動させることにより、図３に示す共通端子Ｔｃが端子Ｔａ１〜Ｔａ４のいずれかと接続される。
【００１９】
ダミー固定抵抗Ｒｂｃは、一端が入力端子ＴＩ１、フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３の各−端子、ロータリースイッチＳＷの端子Ｔａ４とそれぞれ接続されていると共に、他端がダミー固定抵抗Ｒｃｃの一端およびブリッジ電圧の第１の入力端子であるランドＬ２と接続されている。ダミー固定抵抗Ｒｃｃの他端は、ダミー固定抵抗Ｒｄｃの一端、フィルタ抵抗Ｒｆｃの一端および出力電圧ｅ０の負出力端子であるランドＬ４にそれぞれ接続されている。ダミー固定抵抗Ｒｄｃの他端は、入力端子ＴＩ２およびブリッジ電圧Ｅの第２の入力端子であるランドＬ３に接続されている。フィルタコンデンサＣｆ１、Ｃｆ２およびＣｆ３の各＋端子は、ロータリースイッチＳＷの端子Ｔａ１、Ｔａ２およびＴａ３にそれぞれ接続されている。フィルタ抵抗Ｒｆｃの他端は、ロータリースイッチＳＷの共通端子Ｔｃおよび出力電圧ｅ０の正出力端子であるランドＬ５にそれぞれ接続されている。リード線１３〜１７は、各一端がプリント配線板１２の表面１２ａおよび裏面１２ｂに形成された銅箔パターンのランドＬ１〜Ｌ５とそれぞれ接続されていると共に、各他端がそれぞれ図示せぬひずみ測定器と接続され、アース線、ブリッジ電圧Ｅの供給線、出力電圧ｅ０の供給線としての役割をそれぞれ果たしている。
【００２０】
即ち、リード線１３は、ランドＬ１と半田付けにより接続されることにより、プリント配線板１２の表面１２ａおよび裏面１２ｂに形成された図示せぬアースパターンと半田付けにより接続されている。リード線１４は、ランドＬ２と半田付けにより接続されることにより、プリント配線板１２の表面１２ａまたは裏面１２ｂに形成された図示せぬパターンを介してダミー固定抵抗Ｒｂｃの他端およびダミー固定抵抗Ｒｃｃの一端と接続されている。リード線１５は、ランドＬ３と半田付けにより接続されることにより、プリント配線板１２の表面１２ａまたは裏面１２ｂに形成された図示せぬパターンを介してダミー固定抵抗Ｒｄｃの他端および入力端子ＴＩ２と接続されている。
リード線１６は、ランドＬ４と半田付けにより接続されることにより、プリント配線板１２の表面１２ａまたは裏面１２ｂに形成された図示せぬパターンを介してダミー固定抵抗Ｒｃｃの他端、ダミー固定抵抗Ｒｄｃの一端およびフィルタ抵抗Ｒｆｃの一端と接続されている。リード線１７は、ランドＬ５と半田付けにより接続されることにより、プリント配線板１２の表面１２ａまたは裏面１２ｂに形成された図示せぬパターンを介してフィルタ抵抗Ｒｆｃの他端およびロータリースイッチＳＷの共通端子Ｔｃと接続されている。出力ユニット１１のサイズは、この実施の形態においては、例えば、横寸法４５ｍｍ、縦寸法１５ｍｍ、高さ寸法（厚み）１０ｍｍである。出力ユニット１１全体、２本のリード線３ａの各他端近傍およびリード線１３〜１７の各一端近傍は、図示しないが、透明な熱収縮チューブで被覆されており、その全体重量は、僅か８ｇと極めて軽量である。
【００２１】
次に、上記構成のひずみゲージの出力ユニットの動作について説明する。先ず、ひずみゲージ１に付属している接続部１ｂと出力ユニット１１のケーブル３とを接続し、次いで、ひずみゲージ１を被測定物にフランジ２ｃをスポット溶接により固着する。ケーブル３を構成する２本のリード線３ａの各他端は、工場出荷時に既に出力ユニット１１の入力端子ＴＩ１およびＴＩ２に半田付けにより接続されている。一方、リード線１３〜１７の各一端は、既に工場出荷時にランドＬ１〜Ｌ５に半田付けにより接続されているので、リード線１３〜１７の各他端のみを図示せぬひずみ測定器の対応する入力端子または出力端子に接続する。このような接続状態において、図示せぬひずみ測定器に電源を投入すると、当該ひずみ測定器は、リード線１４および１５を介して所定搬送波周波数の交流のブリッジ電圧Ｅを出力ユニット１１に供給するので、ひずみゲージ１の抵抗成分Ｒａおよびダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃで構成されるホイートストンブリッジ回路にブリッジ電圧Ｅが印加される。
【００２２】
これにより、被測定物に発生したひずみに応じたひずみ検出電圧は、入力端子ＴＩ１とダミー固定抵抗Ｒｃｃの他端との間に出現する。この場合、ひずみゲージ１の出力信号波形が例えば、図９（ａ）に示す波形のように現象波に直流成分および低周波成分が重畳している波形であるとすると、上記ひずみに応じた電圧にも、図９（ａ）に示す波形と同様に、直流成分および低周波成分が重畳している。このとき、ロータリースイッチＳＷの共通端子Ｔｃが端子Ｔａ４と接続されていると、直流成分および低周波成分が重畳したままの信号が出力電圧ｅ０として、リード線１６および１７を介して図示せぬひずみ測定器に供給される。
そこで、作業者は、ひずみゲージの出力ユニットの後段に接続される、例えば、動ひずみ測定器やシグナルコンディショナ等の表示部に表示された出力電圧ｅ０の波形を目視しつつ、ロータリースイッチＳＷの回動軸Ｌの頭部に形成された一文字凹溝に図示せぬ絶縁ドライバ（いわゆるマイナスドライバ）の先端を挿入し回動軸Ｌを回動させ、図３に示す共通端子Ｔｃを端子Ｔａ１〜Ｔａ３のいずれかと順次接続させて、図９（ｂ）に示すような直流成分および低周波成分がカットされた波形が得られる位置で回動軸Ｌの回動を停止させる。
【００２３】
このように、本考案の上述の実施の形態１によれば、プリント配線板１２上に、ひずみゲージ１の抵抗成分Ｒａとホイートストンブリッジ回路を構成するダミー固定抵抗Ｒｂ〜Ｒｄを予め半田付けすると共に、ハイパスフィルタを構成するフィルタ抵抗Ｒｆｃおよびフィルタコンデンサｃｆ１〜Ｃｆ３とフィルタコンデンサｃｆ１〜Ｃｆ３のいずれか１個を選択するためのロータリースイッチＳＷも予め半田付けしている。したがって、作業者は、従来のように、作業現場において、ケーブル３、フィルタコンデンサおよびフィルタ抵抗を半田付けする作業が不要であり、手間がかからないと共に、半田付け不良やフィルタコンデンサの極性間違えが発生することはなく、被測定物のひずみを正確かつ確実に測定できる。
【００２４】
また、本考案の上述の実施の形態１によれば、フィルタのカットオフ周波数を調整する際には、作業者は、動ひずみ測定器やシグナルコンディショナ等の表示部に表示された出力電圧ｅ０の波形を目視しつつ、ロータリースイッチＳＷの回動軸Ｌの頭部に形成された一文字凹溝に図示せぬ絶縁ドライバの先端を挿入し回動軸Ｌを回動させ、図３に示す共通端子Ｔｃを端子Ｔａ１〜Ｔａ３のいずれかと順次接続させれば良い。したがって、従来のように、それぞれ値の異なるフィルタコンデンサＣｆを作業現場に予め持参し、ブリッジボックス４の端子に半田付けにより固定する作業、実際にひずみゲージの信号波形を得て無用の周波数成分がカットオフされているか否か確認する作業、もし、カットオフされていない場合には、前のフィルタコンデンサＣｆを取り外し他の容量を有するフィルタコンデンサＣｆを半田付けにより固定する作業を行なう必要がなく、簡単かつ迅速に無用の周波数成分の除去の調整をすることができる。さらに、本考案の上述の実施の形態１によれば、ロータリースイッチＳＷの回動軸Ｌを操作することによりフィルタコンデンサが接続されていないスルー線ＴＬとフィルタ抵抗Ｒｆｃとを接続させることができるので、予め用意された３種類のハイパスフィルタとは遮断周波数が異なるハイパスフィルタを外付けすることができ、汎用性がある。
また、本考案の上述の実施の形態１によれば、出力ユニット１１のサイズが、例えば、横寸法が４５ｍｍ、縦寸法が１５ｍｍ、高さ寸法が１０ｍｍであり、その重量が８ｇであるので、上記した従来のブリッジボックス４のサイズ（横寸法が８６ｍｍ、縦寸法が５４ｍｍ、高さ寸法が３５ｍｍ）より大幅に小型化することができる、且つ、大幅に軽量化を図ることができるので、作業性、運搬性が向上する。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、本考案の実施の形態２に係るひずみゲージの出力ユニット２４とひずみゲージ２１の接続状態を示す外観構成図、図５は、図４の出力ユニット２４の裏面図、図６は、図４の回路構成を示す回路図である。ひずみゲージ２１は、１ゲージ法の動ひずみ測定用カプセル型であって、かつ、高温用溶接型の３線式ひずみゲージであり、センサ部２１ａと接続部２１ｂとからなり、点溶接で図示せぬ被測定物に取り付けられる。センサ部２１ａは、一端が封じられたシースチューブ２２ａと、シースチューブ２２ａ内に固く充填された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の粉体からなる耐熱性の絶縁物（図示略）と、この絶縁物によってシースチューブ２２ａ内に保持され、ひずみに感応してひずみ量変化を抵抗値変化に変換する特殊合金よりなるひずみ感応抵抗体２２ｂと、シースチューブ２２ａから導出される３本のリード線（図示略）とを有している。シースチューブ２２ａから導出される３本のリード線のうち、２本のリード線の各一端はひずみ感応抵抗体２２ｂの一端に共に接続されている一方、残りの１本のリード線の一端はひずみ感応抵抗体２２ｂの他端に接続されている。
【００２６】
このセンサ部２１ａには、シースチューブ２２ａを被測定物に固定するために、薄板で帯状を呈しており、センサ部２１ａの両側に突出したフランジ２２ｃが固定されている。接続部２１ｂは、シースチューブ２２ａから導出される３本のリード線の各他端とケーブル２３から導出される３本のリード線２３ａの各一端を接続しその周囲を筒体２１ｂａで囲繞している。３本のリード線２３ａの各他端は、出力ユニット２４の入力端子ＴＩ１〜ＴＩ３に半田付けによりそれぞれ接続されている。
出力ユニット２４は、プリント配線板２５と、フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３と、ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃと、フィルタ抵抗Ｒｆｃと、ロータリースイッチＳＷとから構成されている。プリント配線板２５は、長方形状を呈し、ガラスエポキシ樹脂やベークライト（商標名）、ガラス、セラミック等からなり、表面２５ａおよび裏面２５ｂに図６に示す回路図に応じた所定幅の銅箔パターン（図示略）が単層又は多層で形成された後に表面２５ａおよび裏面２５ｂにソルダーレジストが塗布されている。フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３、ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃ、フィルタ抵抗ＲｆｃおよびロータリースイッチＳＷは、上記した実施の形態１におけるフィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３、ダミー固定抵抗Ｒｂｃ〜Ｒｄｃ、フィルタ抵抗ＲｆｃおよびロータリースイッチＳＷとその構造および機能が同一であるので、その説明を省略する。
【００２７】
この実施の形態２は、３線式のひずみゲージ２１を接続可能とするために、出力ユニット２４を構成するプリント配線板２５の銅箔パターンを形成している点が上記した実施の形態１と異なっている。
ダミー固定抵抗Ｒｂｃは、一端が入力端子ＴＩ１と接続されていると共に、他端がダミー固定抵抗Ｒｃｃの一端およびブリッジ電圧の第１の入力端子であるランドＬ２と接続されている。ダミー固定抵抗Ｒｃｃの他端は、ダミー固定抵抗Ｒｄｃの一端、フィルタ抵抗Ｒｆｃの一端および出力電圧ｅ０の負出力端子であるランドＬ４とそれぞれ接続されている。ダミー固定抵抗Ｒｄｃの他端は、入力端子ＴＩ２およびブリッジ電圧Ｅの第２の入力端子であるランドＬ３に接続されている。入力端子ＴＩ３は、フィルタコンデンサＣｆ１〜Ｃｆ３の各−端子およびロータリースイッチＳＷの端子Ｔａ４と接続されている。フィルタコンデンサＣｆ１、Ｃｆ２およびＣｆ３の各＋端子は、ロータリースイッチＳＷの端子Ｔａ１、Ｔａ２およびＴａ３とそれぞれ接続されている。フィルタ抵抗Ｒｆｃの他端は、ロータリースイッチＳＷの共通端子Ｔｃおよび出力電圧ｅ０の正出力端子であるランドＬ５とそれぞれ接続されている。
【００２８】
リード線１３〜１７は、その役割、各一端とプリント配線板２５の表面１２ａおよび裏面１２ｂに形成された図示せぬパターン、ランドＬ１〜Ｌ５およびプリント配線板２５に半田付けされた各構成要素との接続状態については、パターンの形状が異なる以外は、上記した実施の形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。リード線１３〜１７の各他端は、上記した実施の形態１の場合と同様、それぞれ図示せぬひずみ測定器と接続されている。出力ユニット２４のサイズは、出力ユニット１１と同様、例えば、横４５ｍｍ、縦１５ｍｍ、高さ１０ｍｍである。出力ユニット２４全体、３本のリード線３ａの各他端近傍およびリード線１３〜１７の各一端近傍は、図示しないが、透明な熱収縮チューブで被覆されている。尚、上記構成のひずみゲージの出力ユニットの動作については、上記した実施の形態１の場合と略同様であるので、その説明を省略する。このように、本考案の上述の実施の形態２によれば、３線式のひずみゲージ２１を用いた場合であっても、２線式のひずみゲージ１を用いた場合と同様に、上記した実施の形態１で記載した効果と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等があっても本考案に含まれる。
例えば、上述した実施の形態１および２では、ひずみゲージの種類に対応したプリント配線板を作製する例を示したが、これに限定されず、同一パターンのプリント配線板を作製し、ひずみゲージの種類に応じてジャンパ線等で配線を切り替えるように構成しても良い。また、上述した各実施の形態では、本考案は、ひずみゲージとして１ゲージ法の動ひずみ測定用カプセル型であって、かつ、高温用溶接型のひずみゲージを用いる場合に適用する例を示したが、これに限定されず、ひずみゲージはどのような種類であっても良い。また、本考案が適用されるひずみゲージは、動ひずみ測定において、２ゲージ法の対辺アクティブ法に用いられるひずみゲージであっても良い。さらに、出力ユニット内に形成されるフィルタは、ハイパスフィルタに限らず、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタでも良く、ＣＲ型に限らず、ＬＲ型でも良い。また、上述した実施の形態１および２では、フィルタ抵抗が１個で複数のフィルタコンデンサの中から１個のフィルタコンデンサを選択する例を示したが、これに限定されず、フィルタコンデンサが１個で複数のフィルタ抵抗の中から１個のフィルタ抵抗を選択するように構成しても良い。
【００３０】
また、上述した各実施の形態では、本考案を動ひずみ測定に用いる例を示したが、これに限定されず、静ひずみ測定に適用しても良い。即ち、ホイートストンブリッジ回路の後段にフィルタではなく、複数の出力抵抗の中から１つの出力抵抗をロータリースイッチで選択する回路を設けても良い。また、上述した各実施の形態では、ホイートストンブリッジ回路を構成するダミー固定抵抗として精密抵抗を用いる例を示したが、これに限定されず、一般的な抵抗を用いても良い。この場合、多数の一般的な抵抗の中から抵抗温度係数（Ω／℃）が小さいものを選別すればなお良い。また、上述した各実施の形態では、フィルタコンデンサを選択する選択手段としてロータリースイッチを用いる例を示したが、これに限定されず、トグルスイッチ、ディップスイッチでも良い。また、上述した各実施の形態では、出力ユニット１１全体、２本のリード線３ａの各他端近傍およびリード線１３〜１７の各一端近傍を透明な熱収縮チューブで被覆する例を示したが、これに限定されず、熱収縮チューブは透明でなくても良く、また熱収縮チューブでなくラミネートフィルムでも良い。また、本ひずみゲージの出力ユニットとひずみ測定器の間の接続にコネクタを使用することにより、接続配線作業等がより一層簡便になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案の実施の形態１に係るひずみゲージの出力ユニットとひずみゲージの接続状態の外観構成を示す平面図である。
【図２】図１の出力ユニットの底面図である。
【図３】図１の回路構成を示す回路図である。
【図４】本考案の実施の形態２に係るひずみゲージの出力ユニットとひずみゲージの接続状態の外観構成を示す平面図である。
【図５】図４の出力ユニットの底面図である。
【図６】図４の回路構成を示す回路図である。
【図７】従来の交流電源を用いた動ひずみ測定に用いられるひずみゲージ、ブリッジボックスおよびその周辺素子の接続状態の外観構成を示す平面図である。
【図８】図７の回路構成を示す回路図である。
【図９】この図の（ａ）、（ｂ）は、図７のひずみゲージの出力信号波形の一例およびブリッジボックスの出力信号波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，２１  ひずみゲージ
１ａ，２１ａ  センサ部
１ｂ，２１ｂ  接続部
１ｂａ，２１ｂａ  筒体
２ａ，２２ａ  シースチューブ
２ｂ，２２ｂ  ひずみ感応抵抗体
２ｃ，２２ｃ  フランジ
３，２３  ケーブル
３ａ，２３ａ  リード線
４  ブリッジボックス
５  ケーブル
６，７，１３〜１７  リード線
１１，２４  出力ユニット
１２，２５  プリント配線板
１２ａ，２５ａ  表面
１２ｂ，２５ｂ  裏面
Ｃｆ，Ｃｆ１〜Ｃｆ３  フィルタコンデンサ
ｅ０  出力電圧
Ｅ  ブリッジ電圧
Ｌ  回動軸
Ｒａ  抵抗成分
Ｒｂ，Ｒｂｃ，Ｒｃ，Ｒｃｃ，Ｒｄ，Ｒｄｃ  ダミー固定抵抗
Ｒｆ，Ｒｆｃ  フィルタ抵抗
ＳＷ  ロータリースイッチ
Ｔａ１〜Ｔａ４，Ｔ１〜Ｔ７  端子
Ｔｃ  共通端子
ＴＬ  スルー線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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