(57)【要約】【課題】ひずみ測定器の性能を低下させることなくひずみ値及び物理量を測定できるひずみ測定システムを提供する。【解決手段】電源電圧を付与した状態でひずみに応じた信号を出力するひずみセンサ２の出力信号と、前記電源電圧と異なる電源電圧を付与した状態で物理量に応じた信号を出力する物理センサ３の出力信号とが選択的に入力され、ひずみ値又は物理量を測定するひずみ測定器１０を備え、ひずみ測定器１０に、ひずみセンサ２の電源電圧に対応する指示信号と物理センサ３の電源電圧に対応する指示信号とを少なくとも含む互いに異なるレベルの複数の指示信号を選択的に生成出力する手段１２を設け、ひずみセンサ２と物理センサ３のうちの少なくともいずれかに電源電圧を供給すべく接続され、且つ指示信号を受けるべくひずみ測定器１０に接続され、ひずみ測定器１０からの指示信号に応じた電源電圧を生成し、接続されたセンサに供給する電源供給器３０を設ける。【選択図】図１
2004325203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象とする物体に貼着されるひずみゲージを少なくとも１辺に含むホイートストンブリッジにより構成され、所定の電源電圧を付与した状態で前記物体のひずみに応じた信号を出力するひずみセンサの出力信号と、該ひずみセンサによるひずみ測定と別に測定しようとする物理量を検出すべく設けられ、前記ひずみセンサに付与される電源電圧と異なる電源電圧を付与した状態で前記物理量に応じた信号を出力する物理センサの出力信号とが選択的に入力され、入力されたひずみセンサ出力信号に基づいてひずみ値を測定すると共に、入力された物理センサ出力信号に基づいて物理量を測定するひずみ測定器を備えるひずみ測定システムにおいて、
前記ひずみ測定器に、前記ひずみセンサの電源電圧に対応する電源電圧指示信号と前記物理センサの電源電圧に対応する電源電圧指示信号とを少なくとも含む互いに異なるレベルの複数種類の電源電圧指示信号を選択的に生成して出力する手段を設け、
前記ひずみセンサと物理センサのうちの少なくともいずれかに電源電圧を供給すべく接続されると共に、前記電源電圧指示信号を受けるべく前記ひずみ測定器に接続され、前記ひずみ測定器からの電源電圧指示信号に応じて、該電源電圧指示信号に対応した電源電圧を生成し、生成した電源電圧を接続されたセンサに供給する電源供給器を設けたことを特徴とするひずみ測定システム。
【請求項２】
前記物理センサは正極性電圧と負極性電圧とを電源電圧とするセンサであり、前記電源供給器は、前記物理センサの電源電圧に対応するレベルの電源電圧指示信号が出力されたとき、前記物理センサの正極性電圧と負極性電圧とからなる電源電圧を生成する電源電圧生成手段を有することを特徴とする請求項１に記載のひずみ測定システム。
【請求項３】
前記ひずみ測定器が前記ひずみセンサの電源電圧に対応して生成する電源電圧指示信号は、前記ひずみセンサの電源電圧と同じレベルの信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のひずみ測定システム。
【請求項４】
前記電源供給器は、前記ひずみ測定器と該電源供給器に接続されたセンサとのうちセンサ寄りに配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のひずみ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ひずみ測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のひずみ測定システムは、ひずみセンサと、ひずみセンサが接続されるひずみ測定器とから構成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ひずみセンサは、少なくとも１個のひずみゲージを含むホイートストンブリッジ回路（以下、単にブリッジ回路）から構成されている。ひずみゲージは、測定対象とする物体に貼着され、物体のひずみに応じてその抵抗値が変化する。ひずみ測定器は、ブリッジ回路に所定の電圧を供給し、ブリッジ回路の出力電圧を検出し、それに基づいてひずみ値を測定する。また、ひずみ測定器は、測定したひずみ値を表示器に表示したり、適宜の記憶媒体に記録し、あるいは外部に出力する等の処理を行う。
【０００４】
ひずみ測定を行う現場では、ひずみセンサによる物体のひずみ値の測定のほかに、物体の変位、振動、温度などの物理量をひずみ測定と別に測定することが望ましい場合が多々ある。このため、従来のひずみ測定器では、ひずみ測定に加えて上述の物理量を検出する物理センサ（変位計、加速度センサ、温度計等）を使用して物理量の測定も行うことができるものが知られている。このひずみ測定器には、前記ブリッジ回路だけでなく物理センサにも電源電圧を供給するための電源電圧発生回路が内蔵されている。通常、物理センサの電源電圧はひずみセンサの電源電圧と異なっている。例えば、ひずみセンサの電源電圧は２Ｖ又は５Ｖと比較的低いが、物理センサの中には、それよりも高い電源電圧を必要とするものが多い。
【０００５】
しかしながら、この従来のひずみ測定器では、特に、物理センサの電源電圧が比較的高い場合には、物理センサの電源電圧を生成して出力するときに、ノイズが発生し、微小な電圧変化の検知が要求されるひずみ測定に悪影響を及ぼす。また、物理センサの電源電圧が比較的高い場合には、電源電圧発生回路の発熱によりひずみ測定器内の温度が上昇し、性能の低下や誤動作の虞が生じている。さらに、例えば多点計測の際には、ひずみ測定器と各センサとの距離が数百メートルにもおよぶ場合もあり、各センサに供給する電圧が、ひずみ測定器と該センサとを接続する信号線の抵抗により減衰してしまい、これを補償するための種々の方策を必要としている。
【０００６】
【特許文献１】
特許２８３１６６４号公報  （第４−６頁、第１−２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑み、ひずみ測定器の性能を低下させることなくひずみ値の測定および物理量の測定ができるひずみ測定システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明のひずみ測定システムは、測定対象とする物体に貼着されるひずみゲージを少なくとも１辺に含むホイートストンブリッジにより構成され、所定の電源電圧を付与した状態で前記物体のひずみに応じた信号を出力するひずみセンサの出力信号と、該ひずみセンサによるひずみ測定と別に測定しようとする物理量を検出すべく設けられ、前記ひずみセンサに付与される電源電圧と異なる電源電圧を付与した状態で前記物理量に応じた信号を出力する物理センサの出力信号とが選択的に入力され、入力されたひずみセンサ出力信号に基づいてひずみ値を測定すると共に、入力された物理センサ出力信号に基づいて物理量を測定するひずみ測定器を備えるひずみ測定システムにおいて、前記ひずみ測定器に、前記ひずみセンサの電源電圧に対応する電源電圧指示信号と前記物理センサの電源電圧に対応する電源電圧指示信号とを少なくとも含む互いに異なるレベルの複数種類の電源電圧指示信号を選択的に生成して出力する手段を設け、前記ひずみセンサと物理センサのうちの少なくともいずれかに電源電圧を供給すべく接続されると共に、前記電源電圧指示信号を受けるべく前記ひずみ測定器に接続され、前記ひずみ測定器からの電源電圧指示信号に応じて、該電源電圧指示信号に対応した電源電圧を生成し、生成した電源電圧を接続されたセンサに供給する電源供給器を設けたことを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、ひずみセンサ又は物理センサに電源電圧を付与するときに、ひずみ測定器は、その付与する電源電圧に対応する電源電圧指示信号を出力する。そして、電源供給器は、ひずみ測定器からの電源電圧指示信号のレベルに応じて電源電圧を生成すると共に、そのレベルに応じたセンサに電源電圧を供給する。従って、ひずみ測定器は電源電圧指示信号を出力するだけなので、ノイズの発生が抑えられて、ひずみ測定への影響が低減される。また、電源電圧指示信号は大きな電流を必要としないので、ひずみ測定器の発熱が抑えられると共に、高入力インピーダンスの電源供給器を使用することができる。そして、そのような電源供給器を使用することにより、ひずみセンサ又は物理センサのそれぞれの電源電圧を生成するときに、電源供給器とひずみ測定器とを接続する信号線にほとんど電流が流れないのでノイズや発熱を低減し、ひずみ測定器の性能を低下させる要因を除去できる。
【００１０】
また、本発明のひずみ測定システムでは、前記物理センサは正極性電圧と負極性電圧とを電源電圧とするセンサであり、前記電源供給器は、前記物理センサの電源電圧に対応するレベルの電源電圧指示信号が出力されたとき、前記物理センサの正極性電圧と負極性電圧とからなる電源電圧を生成する電源電圧生成手段を有することが好ましい。
【００１１】
かかる本発明によれば、電源供給器は、物理センサに対して、ひずみ測定器から供給される１つのレベルの電源電圧指示信号から正極性電圧と負極性電圧という２つのレベルからなる電源電圧を生成することができる。従って、ひずみ測定器において該電源電圧を指示するための回路構成を簡略にすることができる。
【００１２】
また、本発明のひずみ測定システムでは、前記ひずみ測定器が前記ひずみセンサの電源電圧に対応して生成する電源電圧指示信号は、前記ひずみセンサの電源電圧と同じレベルの信号であることが好ましい。
【００１３】
このように構成することにより、ひずみ測定用に固定された電源電圧を出力するタイプのひずみ測定器を容易に改良してひずみ測定システムに組み込んで使用することができる。
【００１４】
また、本発明のひずみ測定システムでは、前記電源供給器は、前記ひずみ測定器と該電源供給器に接続されたセンサとのうちセンサ寄りに配置されることが好ましい。
【００１５】
かかる本発明によれば、ひずみ測定器と電源供給器との距離は相対的に長くなり、電源供給器と該電源供給器に接続されたセンサとの距離は短くなる。ひずみ測定器は電源電圧指示信号を出力するので、ひずみ測定器と電源供給器との距離が長くてもひずみ測定または物理量の測定にはほとんど影響がない。一方、電源供給器が生成した電源電圧は、電源供給器とセンサとを接続する信号線の抵抗により減衰されるが、電源供給器とセンサとの間の信号線が短いほど、生成された電源電圧の減衰する割合が低減されることとなる。従って、電源電圧をほとんど減衰させずにセンサに供給することができ、ひずみセンサや物理センサの感度低下を補償できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るひずみ測定システムの構成図であり、図２乃至図４は図１に示すひずみ測定システムを構成する電源供給器の比較回路の第１の態様乃至第３の態様の構成図であり、図５は本発明の第２の実施形態に係るひずみ測定システムの構成図である。
【００１７】
図１を参照して、このひずみ測定システム１は、ひずみセンサ２と、物理センサ３と、ひずみ測定器１０と、電源供給器３０とを備えている。ひずみセンサ２は、測定対象とする物体に貼着されるひずみゲージを少なくとも１辺に含むホイートストンブリッジにより構成され、所定の電源電圧を付与した状態で物体のひずみに応じた信号を出力する。
【００１８】
物理センサ３は、ひずみセンサ２によるひずみ測定と別に測定しようとする物理量を検出すべく設けられ、ひずみセンサ２に付与される電源電圧と異なる電源電圧を付与した状態で前記物理量に応じた信号を出力するものである。物理センサ３は、例えば、物体の変位を検出する変位センサ、物体の加速度を検出する加速度センサ、測定時の環境温度や物体の温度を測定する温度センサ等から構成される。
【００１９】
ひずみ測定器１０は、指示信号生成出力回路１２と、センサ信号検出回路１３ａ，１３ｂと、主電源回路１４と、コントロール部１５とを備えている。指示信号生成出力回路１２は、コントロール部１５の制御の下、ひずみセンサ２又は物理センサ３の電源電圧を指示する電源電圧指示信号を選択的に生成し、生成した電源電圧指示信号を出力端子１６から出力する。この電源電圧指示信号のレベルは、ひずみセンサ２を用いてひずみ測定する場合と、物理センサ３を用いて物理量を測定する場合とで異なったものとなっている。なお、電源電圧指示信号は、直流電圧でも交流電圧でもどちらでもよい。
【００２０】
センサ信号検出回路１３ａ，１３ｂには、信号線９を介してそれぞれひずみセンサ２および物理センサ３の出力信号が入力される。センサ信号検出回路１３ａ，１３ｂは、入力された信号を増幅、Ａ／Ｄ変換した後、コントロール部１５に出力する。主電源回路１４は、ひずみ測定器１０全体の電源電圧を商用電源等から生成する。コントロール部１５は、マイクロコンピュータ等により構成され、ひずみ値の算出や物理量の算出などの各種データ処理、および上記各回路１１〜１４等の制御処理を行う。
【００２１】
電源供給器３０は、ひずみ測定器１０と、ひずみセンサ２および物理センサ３との間でひずみセンサ２および物理センサ３寄りに配置され、可能な限りひずみセンサ２および物理センサ３の近傍に設置される。そして、ひずみセンサ２および物理センサ３にそれぞれ電源電圧を供給すべくリード線を介して接続されると共に、電源電圧指示信号を受けるべく信号線９′を介してひずみ測定器１０に接続されている。
【００２２】
電源供給器３０は、入力回路３１と、切替回路３２ａ，３２ｂと、電源電圧発生回路３３ａ，３３ｂと、スイッチ３４と、主電源回路３５と、比較回路３６とを備えている。
【００２３】
入力回路３１は、例えば１００ｋΩ以上の高入力インピーダンスを有するバッファ回路から構成され、入力端子３７に信号線９′を介して接続されるひずみ測定器１０の出力端子１６の電位、すなわち、指示信号生成出力回路１２が出力する電源電圧指示信号の電圧レベルと同電位の電圧を出力する。
【００２４】
切替回路３２ａは、後述する比較回路３６からの制御信号により、比較回路３６の出力端子４８または入力回路３１の出力端子５０と、電源電圧発生回路３３ａとの間を導通させる。すなわち、入力回路３１と比較回路３６とのいずれか一方からの信号を電源電圧発生回路３３ａに出力する。切替回路３２ｂは、比較回路３６からの制御信号により、比較回路３６の出力端子４９と電源電圧発生回路３３ｂとの間を導通させたり遮断する。すなわち、比較回路３６からの信号を電源電圧発生回路３３ｂに出力したり、その信号を遮断する。
【００２５】
電源電圧発生回路３３ａ，３３ｂは、協働して、切替回路３２ａ，３２ｂから入力される信号の電流を増幅してひずみセンサ２又は物理センサ３の電源電圧を生成し、各センサに必要な電力を発生する。電源電圧発生回路３３ｂの出力は物理センサ３の入力端子−ＩＮに導通している。なお、ひずみセンサ２の入力端子Ｃと物理センサ３の入力端子ＧＮＤは、電源供給器３０の接地端子３８に接続されている。
【００２６】
スイッチ３４は、比較回路３６からの制御信号により、電源電圧発生回路３３ａの出力を、ひずみセンサ２の入力端子Ａ又は物理センサ３の入力端子＋ＩＮに導通させる。すなわち、スイッチ３４は、電源電圧発生回路３３ａから電源電圧を供給するセンサを、比較回路３６からの制御信号に応じて切り替える。主電源回路３５は、電源供給器３０全体の電源電圧を商用電源等から生成する。
【００２７】
比較回路３６は、図２に示すように、高入力インピーダンスの入力バッファ回路４１と、ＣＰＵ４２と、メモリ４３と、Ａ／Ｄ変換回路（以下ＡＤＣと略す）４４と、Ｄ／Ａ変換回路（以下ＤＡＣと略す）４５ａ，４５ｂと、出力バッファ回路４６ａ，４６ｂとを備え、電源供給器３０の入力端子３７から入力される電源電圧指示信号の電圧値に応じて、測定に使用すべきセンサを選択し、選択したセンサの電源電圧を電源電圧発生回路３３ａ，３３ｂに生成させる。
【００２８】
入力バッファ回路４１は、入力端子３７に信号線９を介して接続されるひずみ測定器１０の出力端子１６の電位（電源電圧指示信号の電圧レベル）と同電位の電圧を出力する。ＡＤＣ４４は、入力バッファ回路４１の出力信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４２に供給する。ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４から供給されるデジタルデータが表す電源電圧指示信号のレベルとメモリ４３に記憶されたデータ（参照値）とに基づいて、後述するように、ＤＡＣ４５ａ，４５ｂと、切替回路３２ａ，３２ｂと、スイッチ３４とを制御する。メモリ４３は、各種データとＣＰＵ４２の動作プログラムとを記憶する。
【００２９】
ＤＡＣ４５ａ，４５ｂは、ＣＰＵ４２から供給されるデジタルデータをＤ／Ａ変換する。出力バッファ回路４６ａ，４６ｂは、ＤＡＣ４５ａ，４５ｂの出力アナログ信号の波形を整形し、切替回路３２ａ，３２ｂに出力する。
【００３０】
次に、再び図１を参照して、上述の構成のひずみ測定ステム１におけるひずみ測定および物理量測定について説明する。ひずみ測定器１０のコントロール部１５は、測定者によるひずみ測定器１０の操作に応じて、或いは予め定められたタイムスケジュールに応じて、ひずみ測定または物理量測定のいずれかを決定し、対応した信号を生成させるように指示信号生成出力回路１２に指示する。指示信号生成出力回路１２は、コントロール部１５の指示に従って電源電圧指示信号を生成し、生成した電源電圧指示信号を電源供給器３０に信号線９′を介して出力する。
【００３１】
このとき、電源供給器３０は、後に詳述するように、入力された電源電圧指示信号のレベルに応じて、ひずみセンサ２と物理センサ３のうちから、電源電圧を供給すべきセンサを選択すると共に、選択したセンサに対応した電源電圧を生成し、生成した電源電圧を選択したセンサに供給する。
【００３２】
そして、例えばひずみセンサ２を選択した場合には、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃ間にひずみセンサ２の電源電圧を付与した状態で、ひずみセンサ２の出力端子Ｂ，Ｄ間に生じる電圧を示す出力信号（ひずみセンサ出力信号）が、ひずみ測定器１０のセンサ信号検出回路１３ａに入力される。このとき、センサ信号検出回路１３ａは、入力されるひずみセンサ出力信号を増幅、Ａ／Ｄ変換してコントロール部１５に供給する。これを基にコントロール部１５はひずみ値を求め、求めたひずみ値を不図示の表示器や出力装置等に適宜出力する。
【００３３】
また、物理センサ３を選択した場合には、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に物理センサ３の電源電圧を付与した状態で、物理センサ３の出力部ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に生じる電圧を示す出力信号（物理センサ出力信号）が、ひずみ測定器１０のセンサ信号検出回路１３ｂに入力される。このとき、センサ信号検出回路１３ｂは、入力される物理センサ出力信号を増幅、Ａ／Ｄ変換してコントロール部１５に供給する。これを基にコントロール部１５は物理量を求め、求めた物理量を不図示の表示器や出力装置等に適宜出力する。なお、本実施形態では、ひずみセンサ出力信号および物理センサ出力信号は、電源供給器３０の内部を介してひずみ測定器１０に供給されるようになっている。
【００３４】
次に、電源供給器３０の動作を具体的な実施例で説明する。第１の実施例では、例えばひずみセンサ２は２Ｖの電源電圧で作動し、物理センサ３は±１２Ｖの電源電圧で作動するものとする。また、ひずみ測定器１０は、ひずみ測定するときに約２Ｖのレベルの電源電圧指示信号を発生させるようになっており、物理量を測定するときに約３．５Ｖのレベルの電源電圧指示信号を発生させるようになっている。
【００３５】
比較回路３６のメモリ４３は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値の範囲と、電源電圧指示信号に応じたセンサの電源電圧値とを示すデータを記憶している。例えばＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲である場合には、２Ｖの電源電圧に対応し、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲である場合には、±１２Ｖの電源電圧に対応するように登録されている。
【００３６】
ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲のものであると判別した場合に、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４が以下の動作をするように制御する。
【００３７】
ＣＰＵ４２は、切替回路３２ａを制御して入力回路３１の出力端子５０と電源電圧発生回路３３ａとの間を導通させると共に、切替回路３２ｂをオフさせる。このとき、入力回路３１の出力端子５０から、ひずみ測定器１０の指示信号生成出力回路１２が出力する電源電圧指示信号の電圧レベルと同電位の電圧が出力され、電源電圧発生回路３３ａに入力する。
【００３８】
また、この場合、ＣＰＵ４２は、スイッチ３４を制御して、電源電圧発生回路３３ａをひずみセンサ２の入力端子Ａに導通させる。これにより、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃ間に２Ｖの電源電圧が供給される。
【００３９】
また、ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲のものであると判別した場合に、ＤＡＣ４５ａ，４５ｂ、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４が以下の動作をするように制御する。
【００４０】
ＣＰＵ４２は、ＤＡＣ４５ａに＋１２Ｖの電源電圧（正極性）を生成させると共に，ＤＡＣ４５ｂに−１２Ｖの電源電圧（負極性）を生成させる。また、切替回路３２ａを制御して、比較回路３６の出力端子４８と電源電圧発生回路３３ａとの間を導通させると共に、切替回路３２ｂを制御して、比較回路３６の出力端子４９と電源電圧発生回路３３ｂとの間を導通させる。このとき、ＤＡＣ４５ａから正極性の電源電圧が電源電圧発生回路３３ａに出力されると共に、ＤＡＣ４５ｂから負極性の電源電圧が電源電圧発生回路３３ｂに出力される。
【００４１】
また、この場合、ＣＰＵ４２は、スイッチ３４を制御して、電源電圧発生回路３３ａを物理センサ３の入力端子＋ＩＮに導通させる。これにより、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に±１２Ｖの電源電圧が供給される。
【００４２】
上述のように電源供給器３０が動作することにより、本実施形態のひずみ測定システム１では、ひずみ測定のとき、即ち電源電圧指示信号の電圧値が２Ｖであるときに、ひずみセンサ２に同レベルの電源電圧（２Ｖ）が付与される。また、物理量の測定のとき、即ち電源電圧指示信号の電圧値が３．５Ｖであるときに、物理センサ３に±１２Ｖの電源電圧が付与される。つまり、ひずみ測定器１０から、測定に用いようとするひずみセンサ２または物理センサ３の電源電圧指示信号を電源供給器３０に供給することにより、所望のセンサに電源電圧を付与することができる。
【００４３】
本実施形態によれば、電源電圧指示信号の電圧値と、ひずみセンサ２の電源電圧が同レベルなので、ひずみ測定用の電源電圧を出力するタイプの従来のひずみ測定器を容易に改良して本発明のひずみ測定システムに組み込んで使用することができる。また、本実施形態のひずみ測定システム１によれば、ひずみ測定器１０は電源電圧指示信号を出力するだけなので、ノイズやひずみ測定器１０の内部の発熱の発生が抑えられて、ひずみ測定への影響を低減することができる。
【００４４】
本実施形態のひずみ測定システム１を上述のように動作させるためには、電源供給器３０の比較回路３６の構成は図２に示すものに限定されるものではない。図２に示す比較回路３６の構成を第１の態様として、以下に比較回路の構成が異なる他の態様を説明する。
【００４５】
図３は電源供給器３０の比較回路の第２の態様を示す構成図である。なお、第１の態様と同一の構成については同一の参照番号を付与し、説明を省略する。この比較回路３６ａは、第１の態様におけるＤＡＣ４５ｂの代わりに極性切替器４７を設けた点が異なっている。極性切替器４７は、ＤＡＣ４５（第１の態様におけるＤＡＣ４５ａ）の出力端子に接続され、ＤＡＣ４５の出力アナログ信号の極性を反転し、出力バッファ回路４６ｂに供給する。
【００４６】
この場合の比較回路３６ａでは、上記第１の実施例と同一のデータがメモリ４３に登録されているものとして、電源供給器３０の動作を第２の実施例として説明する。
【００４７】
比較回路３６ａのＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲のものであると判別した場合に、上記第１の実施例と全く同様な制御を行う。これにより、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃ間に２Ｖの電源電圧が供給される。
【００４８】
また、ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲のものであると判別した場合に、ＤＡＣ４５、極性切替器４７、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４が以下の動作をするように制御する。
【００４９】
ＣＰＵ４２は、ＤＡＣ４５に＋１２Ｖの電源電圧（正極性）を生成させると共に、ＤＡＣ４５から極性切替器４７に入力される信号をレベル反転させるように極性切替器４７に指示する。また、切替回路３２ａを制御して、比較回路３６の出力端子４８と電源電圧発生回路３３ａとの間を導通させると共に、切替回路３２ｂを制御して、比較回路３６の出力端子４９と電源電圧発生回路３３ｂとの間を導通させる。このとき、ＤＡＣ４５から正極性の電源電圧が電源電圧発生回路３３ａに出力されると共に、極性切替器４７から負極性の電源電圧が電源電圧発生回路３３ｂに出力される。
【００５０】
また、この場合、ＣＰＵ４２は、スイッチ３４を制御して、電源電圧発生回路３３ａを物理センサ３の入力端子＋ＩＮに導通させる。これにより、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に±１２Ｖの電源電圧が供給される。
【００５１】
上記第２の実施例によれば、第２の態様の比較回路３６ａを備えた電源供給器３０は、ひずみ測定器１０から、測定に用いようとするひずみセンサ２または物理センサ３の電源電圧指示信号が供給されたときに、所望のセンサに電源電圧を付与することができる。また、比較回路３６ａ中の極性反転器４７は、ＤＡＣ４５よりも構成が簡略であり、コストを低減することができる。
【００５２】
次に、第３の実施例を説明する。第３の実施例では、電源供給器３０は、物理センサ３用の電源電圧として、±２０Ｖ，±１５Ｖ，±１０Ｖの３種類の電源電圧が生成可能に構成されており、±２０Ｖ，±１５Ｖ，±１０Ｖの電源電圧でそれぞれ作動する物理センサ３を接続することができる。なお、ひずみセンサ２は、２Ｖの電源電圧で作動するものとする。
【００５３】
また、ひずみ測定器１０は、ひずみ測定するときに約２Ｖのレベルの電源電圧指示信号を発生させるようになっており、物理量を測定するときに、測定に使用される物理センサ３の電源電圧、すなわち、±２０Ｖ，±１５Ｖ，±１０Ｖにそれぞれ対応して、約１２Ｖ，９Ｖ，６Ｖのレベルの電源電圧指示信号を発生可能としている。
【００５４】
この場合の電源供給器３０の比較回路を第３の態様として説明する。図４は比較回路の第３の態様を示す構成図である。なお、第１の態様と同一の構成については同一の参照番号を付与し、説明を省略する。この比較回路３６ｂは、入力バッファ回路４１と、ＣＰＵ４２と、メモリ４３と、ＡＤＣ４４と、ウインドコンパレータ６１〜６３と、切替スイッチ５２と、オペアンプ５３ａ，５３ｂと、電源回路５４とを備えている。
【００５５】
メモリ４３は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値の範囲と、電源電圧指示信号に応じたセンサの電源電圧値とを示すデータを記憶している。例えばＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲である場合には、２Ｖの電源電圧に対応する。また、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１１Ｖ〜１３Ｖの範囲である場合には±２０Ｖの電源電圧に対応する。同様に、電源電圧指示信号の電圧値が８Ｖ〜１０Ｖの範囲である場合には±１５Ｖの電源電圧に対応し、５Ｖ〜７Ｖの範囲である場合には±１０Ｖの電源電圧に対応するように登録されている。
【００５６】
各ウインドコンパレータ６１〜６３の信号入力部は、入力バッファ回路４１の出力端子と同電位に接続されている。従って、各ウインドコンパレータ６１〜６３の信号入力部には、ひずみ測定器１０の指示信号生成出力回路１２が出力する電源電圧指示信号の電圧レベルと同電位の信号が入力される。また、各ウインドコンパレータ６１〜６３には、それぞれ１２Ｖ、９Ｖ，および６Ｖの基準電圧が入力される。
【００５７】
ウインドコンパレータ６１は、入力バッファ回路４１の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１１Ｖ〜１３Ｖの場合にＨレベルの信号を出力する。また、ウインドコンパレータ６２は、入力バッファ回路４１の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が８Ｖ〜１０Ｖの場合にＨレベルの信号を出力し、ウインドコンパレータ６３は、入力バッファ回路４１の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が５Ｖ〜７Ｖの場合にＨレベルの信号を出力する。
【００５８】
また、ウインドコンパレータ６１の出力は２つに分岐して切替スイッチ５２の入力端子ａ，ｂに接続され、ウインドコンパレータ６２の出力は２つに分岐して切替スイッチ５２の入力端子ｃ，ｄに接続され、ウインドコンパレータ６３の出力は２つに分岐して切替スイッチ５２の入力端子ｅ，ｆに接続されている。
【００５９】
切替スイッチ５２は、６個のｎチャネルＭＯＳ型ＦＥＴ５５ａ〜５５ｆ（以下ＦＥＴと略す）から構成され、各ＦＥＴ５５ａ〜５５ｆのゲートは切替スイッチ５２の入力端子ａ〜ｆにそれぞれ接続されている。また、各ＦＥＴ５５ａ〜５５ｆのドレインおよびソースは、それぞれ切替スイッチ５２の端子ｍ〜ｘに対して以下の組み合わせになるように接続されている。すなわち、ＦＥＴ５５ａ〜５５ｆの（ゲート，ドレイン、ソース）の組み合わせは、（ａ，ｍ，ｎ）、（ｂ．ｏ．ｐ）、（ｃ，ｑ，ｒ）、（ｄ、ｓ，ｔ）、（ｅ，ｕ，ｖ）、（ｆ，ｗ，ｘ）である。
【００６０】
従って、切替スイッチ５２の入力端子ａ，ｂにＨレベルの信号が印加された場合に、端子ｍ，ｎ間と端子ｏ，ｐ間とが導通する。また、入力端子ｃ，ｄにＨレベルの信号が印加された場合に、端子ｑ，ｒ間と端子ｓ，ｔ間とが導通し、入力端子ｅ，ｆにＨレベルの信号が印加された場合に、端子ｕ，ｖ間と端子ｗ，ｘ間とが導通する。
【００６１】
オペアンプ５３ａ，５３ｂは、ボルテージフォロア回路を形成し、オペアンプ５３ａの正入力には、切替スイッチ５２の端子ｎ，ｒ，ｖが同電位に接続され、オペアンプ５３ｂの正入力には、切替スイッチ５２の端子ｐ，ｔ，ｘが同電位に接続されている。また、オペアンプ５３ａ，５３ｂの出力は、それぞれ比較回路３６ｂの出力端子４８，４９に同電位に接続されている。
【００６２】
電源回路５４は、主電源回路３５に接続されて複数の正負の直流電源を生成し、切替スイッチ５２の端子ｍ，ｏ，ｑ，ｓ，ｕ，ｗにそれぞれ＋２０Ｖ，−２０Ｖ，＋１５Ｖ，−１５Ｖ，＋１０Ｖ，−１０Ｖの電圧を印加する。
【００６３】
ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲のものであると判別した場合に、上記第１の実施例と全く同様な制御を行う。これにより、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃ間に２Ｖの電源電圧が供給される。
【００６４】
また、ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１１Ｖ〜１３Ｖの範囲のものであると判別した場合に、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４が以下の動作をするように制御する。
【００６５】
ＣＰＵ４２は、切替回路３２ａを制御して、比較回路３６ｂの出力端子４８と電源電圧発生回路３３ａとの間を導通させると共に、切替回路３２ｂを制御して、比較回路３６ｂの出力端子４９と電源電圧発生回路３３ｂとの間を導通させる。このとき、ウインドコンパレータ６１がＨレベルの信号を出力してオペアンプ５３ａから正極性の電源電圧（＋２０Ｖ）が電源電圧発生回路３３ａに出力されると共に、オペアンプ５３ｂから負極性の電源電圧（−２０Ｖ）が電源電圧発生回路３３ｂに出力される。
【００６６】
また、この場合、ＣＰＵ４２は、スイッチ３４を制御して、電源電圧発生回路３３ａを物理センサ３の入力端子＋ＩＮに導通させる。これにより、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に±２０Ｖの電源電圧が供給される。
【００６７】
同様に、ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が８Ｖ〜１０Ｖの範囲のものであると判別した場合に、上述の制御処理と全く同一の処理を行うと共に、ウインドコンパレータ６２がＨレベルの信号を出力することにより、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に±１５Ｖの電源電圧が供給される。同様に、ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が５Ｖ〜７Ｖの範囲のものであると判別した場合に、上述の制御処理と全く同一の処理を行うと共にウインドコンパレータ６３がＨレベルの信号を出力することにより、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に±１０Ｖの電源電圧が供給される。
【００６８】
上記第３の実施例によれば、第３の態様の比較回路３６ｂを備えた電源供給器３０が上述のように動作するので、±２０Ｖの電源電圧で作動する物理センサ３を用いて物理量を測定するときに、ひずみ測定器１０は、約１２Ｖのレベルの電源電圧指示信号を電源供給器３０に出力する。そして、該物理センサ３に±２０Ｖの電源電圧が付与される。同様に、±１５Ｖの電源電圧で作動する物理センサ３を用いるときに、ひずみ測定器１０は、約９Ｖのレベルの電源電圧指示信号を出力する。これにより、該物理センサ３に±１５Ｖの電源電圧が付与される。さらに、±１０Ｖの電源電圧で作動する物理センサ３を用いるときに、ひずみ測定器１０は、約６Ｖのレベルの電源電圧指示信号を出力する。これにより、該物理センサ３に±１０Ｖの電源電圧が付与される。
【００６９】
従って、上記第３の実施例によれば、物理量を測定するときに、電源電圧が互いに異なる複数種類の物理センサ３を用いることが可能になり、物理センサ３を選定する自由度を高めることができる。尚、第３の実施例では、ＣＰＵ４２により、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４の動作制御を行うようにしたが、ＣＰＵやこれを動作させるプログラムを使用しないハードウェア回路により、切替回路３２ａ，３２ｂおよびスイッチ３４の動作制御を行うことも可能である。
【００７０】
本発明のひずみ測定システムは、ひずみ測定器１０および電源供給器３０の構成や、センサ２，３と電源供給器３０との接続などが上記第１の実施形態に限定されるものではない。これらの態様が異なる場合のひずみ測定システムの一例を以下に第２の実施形態として説明する。
【００７１】
図５は本発明の第２の実施形態のひずみ測定システムの構成図である。図５を参照して、ひずみ測定システム１ａは、ひずみセンサ２または物理センサ３と、ひずみ測定器１０ａと、電源供給器３０ａとを備えている。なお、第１の実施形態と同一の構成については第１の実施形態のと同一の参照番号を付与し、説明を省略する。
【００７２】
ひずみセンサ２は約２Ｖの電源電圧で作動し、物理センサ３は±１２Ｖの電源電圧で作動するものとする。ひずみ測定器１０ａは、約２Ｖのレベルの電源電圧指示信号と約３．５Ｖのレベルの電源電圧指示信号を発生させるようになっている。ひずみ測定器１０ａのセンサ信号検出回路１３には、信号線９を介してひずみセンサ２と物理センサ３のうちいずれかの出力信号が入力される。
【００７３】
電源供給器３０ａは、ひずみセンサ２または物理センサ３に電源電圧を供給すべくリード線を介して接続されると共に、電源電圧指示信号を受けるべく信号線９′を介してひずみ測定器１０ａに接続されている。電源供給器３０ａは、入力回路３１と、切替回路３２と、主電源回路３５と、ＡＤＣ４４と、ＣＰＵ４２と、メモリ４３と、電圧発生回路７０と、電流供給用回路７１とを備えている。
【００７４】
切替回路３２は、ＣＰＵ４２からの制御信号により、入力回路３１または電圧発生回路７０と、電流供給用回路７１との間を導通させる。すなわち、入力回路３１と電圧発生回路７０とのいずれか一方からの信号を電流供給用回路７１に出力する。
【００７５】
ＡＤＣ４４は、入力端子３７に信号線９を介して接続されるひずみ測定器１０ａの出力端子１６の電位（電源電圧指示信号の電圧レベル）と同電位の信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４２に供給する。ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４から供給されるデジタルデータが表す電源電圧指示信号のレベルとメモリ４３に記憶されたデータ（参照値）とに基づいて、切替回路３２および電圧発生回路７０を制御する。
【００７６】
メモリ４３は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値の範囲と、電源電圧指示信号に応じたセンサの電源電圧値とを示すデータを記憶している。例えばＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲である場合には、電源電圧指示信号の電圧値が電源電圧に対応し、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲である場合には、±１２Ｖの電源電圧に対応するように登録される。
【００７７】
電圧発生回路７０は、例えばＤ／Ａ変換回路やバッファ回路を備え、ＣＰＵ４２から供給される制御信号に基づいて物理センサ３の電源電圧を生成する。電流供給用回路７１は、例えば増幅回路や極性切替器を備え、切替回路３２から入力される信号の電流を増幅して、出力端子７２に供給すると共に、出力端子７２に供給する信号と比べて極性がレベル反転された信号を出力端子７３に供給する。なお、電流供給用回路７１の出力端子７４への出力レベルは接地レベルになっている。
【００７８】
なお、本実施形態では、ひずみセンサ２または物理センサ３の出力信号は、電源供給器３０ａの入力端子７５，７６から入力し、電源供給器３０ａの内部を介してひずみ測定器１０ａに供給されるようになっている。
【００７９】
次に、上述の構成のひずみ測定ステム１ａにおけるひずみ測定について説明する。このとき、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃは、それぞれ電源供給器３０ａの出力端子７２，７４に接続され、ひずみセンサ２の出力端子Ｂ，Ｄは、それぞれ電源供給器３０ａの入力端子７６，７５に接続される。
【００８０】
ひずみ測定器１０ａのコントロール部１５は、測定者によるひずみ測定器１０ａの操作に応じて、或いは予め定められたタイムスケジュールに応じて、ひずみ測定に対応した電源電圧指示信号（約２Ｖのレベル）を生成し、生成した電源電圧指示信号を電源供給器３０ａに信号線９′を介して出力する。
【００８１】
ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が１．９Ｖ〜２．１Ｖの範囲のものであると判別し、切替回路３２を制御して入力回路３１と電流供給用回路７１との間を導通させる。このとき、入力回路３１から、ひずみ測定器１０の指示信号生成出力回路１２が出力する電源電圧指示信号の電圧レベルと同電位の電圧（約２Ｖのレベル）が出力され、電流供給用回路７１に入力する。
【００８２】
電流供給用回路７１は、切替回路３２から入力された信号の電流を増幅して、出力端子７２に供給する。これにより、ひずみセンサ２の入力端子Ａ，Ｃ間に電源電圧指示信号と同電位の電源電圧（約２Ｖのレベル）が付与される。この状態で、ひずみセンサ２の出力端子Ｂ，Ｄ間に生じる電圧を示す出力信号（ひずみセンサ出力信号）が、ひずみ測定器１０ａのセンサ信号検出回路１３に入力される。そして、コントロール部１５はひずみ値を求め、求めたひずみ値を不図示の表示器や出力装置等に適宜出力する。
【００８３】
次に、上述の構成のひずみ測定ステム１ａにおける物理量の測定について説明する。このとき、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ，ＧＮＤは、それぞれ電源供給器３０ａの出力端子７２，７３，７４に接続され、物理センサ３の出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２は、それぞれ電源供給器３０ａの入力端子７６，７５に接続される。
【００８４】
ひずみ測定器１０ａのコントロール部１５は、測定者によるひずみ測定器１０ａの操作に応じて、或いは予め定められたタイムスケジュールに応じて、物理量の測定に対応した電源電圧指示信号（約３．５Ｖのレベル）を生成し、生成した電源電圧指示信号を電源供給器３０ａに信号線９′を介して出力する。
【００８５】
ＣＰＵ４２は、ＡＤＣ４４の出力データが表す電源電圧指示信号の電圧値が３．４Ｖ〜３．６Ｖの範囲のものであると判別し、電圧発生回路７０に＋１２Ｖの電源電圧を生成させる。また、切替回路３２を制御して、電圧発生回路７０と電流供給用回路７１との間を導通させる。このとき、電圧発生回路７０から＋１２Ｖの電源電圧が電流供給用回路７１に出力される。
【００８６】
電流供給用回路７１は、切替回路３２から入力された信号の電流を増幅して、出力端子７２に供給すると共に、出力端子７２に供給する信号の極性がレベル反転された信号を出力端子７３に供給する。これにより、出力端子７２，７３にそれぞれ＋１２Ｖ、−１２Ｖの電圧が供給される。すなわち、物理センサ３の入力端子＋ＩＮ，−ＩＮ間に物理センサ３の電源電圧が付与される。この状態で、物理センサ３の出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２間に生じる電圧を示す出力信号（ひずみセンサ出力信号）が、ひずみ測定器１０ａのセンサ信号検出回路１３に入力される。そして、コントロール部１５は物理量を求め、求めた物理量を不図示の表示器や出力装置等に適宜出力する。
【００８７】
上記第２の実施形態によれば、ひずみ測定器１０ａは電源電圧指示信号を出力するだけなので、ノイズやひずみ測定器１０ａの内部の発熱の発生が抑えられて、ひずみ測定への影響を低減することができるなど第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施形態のひずみ測定システム１ａは、電源供給器３０ａの出力端子７２，７３，７４（ただし端子７４は、ひずみ測定時不要）と、電源供給器３０ａの入力端子７５，７６とを、ひずみセンサ２又は物理センサ３の対応した入出力端子に接続するように切り替える切替器をさらに備えるように構成してもよい。この場合、ひずみ測定と物理量の測定のいずれを実施しようとするかに応じて、電源供給器３０ａに接続するセンサを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のひずみ測定システムの構成図。
【図２】第１の態様の比較回路の構成図。
【図３】第２の態様の比較回路の構成図。
【図４】第３の態様の比較回路の構成図。
【図５】第２の実施形態のひずみ測定システムの構成図。
【符号の説明】
１・・・ひずみ測定システム、２・・・ひずみセンサ、３・・・物理センサ、９，９′・・・信号線、１０・・・ひずみ測定器、１２・・・指示信号生成出力回路、１３・・・センサ信号検出回路、１５・・・コントロール部、３０・・・電源供給器、３１・・・入力回路、３２・・・切替回路、３３・・・電源電圧発生回路、３４・・・スイッチ、３６・・・比較回路、４１・・・入力バッファ回路、４２・・・ＣＰＵ、４３・・・メモリ、４４・・・ＡＤＣ、４５・・・ＤＡＣ、４６・・・出力バッファ回路、４７・・・極性切替器、５２・・・切替スイッチ、５３・・・オペアンプ、５４・・・電源回路、６１〜６３・・・ウインドコンパレータ、７０・・・電圧発生回路、７１・・・電流供給用回路。
【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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