(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、前記ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的にまたは近傍に配設されたセンサ本体であって、
前記ひずみセンサから出力される被測定対象物理量に応じたアナログ信号と、前記情報記憶媒体が記憶している情報に応じて出力されるデジタル信号とを、共通の２つの出力端子に選択的に出力させるモード切換回路と、
前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を供給するための２つの入力端子と、
前記ホイートストンブリッジ回路の出力端と前記情報記憶媒体の出力端とが共通に接続される前記２つの出力端子を備えたことを特徴とするセンサ本体。
【請求項２】
前記モード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一対の出力端と前記一対の出力端子との間に介挿された二つのスイッチング素子と、
一端が前記負側の出力端子に接続された前記情報記憶媒体の他端と前記正側の前記出力端子との間に介挿されたダイオードとからなり、
前記２つの入力端子にブリッジ電源を供給した状態では、前記出力端子から被測定対象の物理量に応じたアナログ信号が前記出力端子から出力され、前記ブリッジ電源の供給を断った状態で、前記正側の出力端子に負電位を供給した状態では、前記情報記憶媒体に記憶している情報を前記出力端子から読み取りを行い得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載のセンサ本体。
【請求項３】
前記モード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一方の出力端と正側の前記出力端子との間に直列に接続されたＰチャンネル接合型ＦＥＴからなる第１のスイッチング素子と、
前記ブリッジ回路の他方の出力端と負側の前記出力端子との間に接続されたＮチャンネル接合型ＦＥＴからなる第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のゲートと前記負側の出力端子との間に接続された第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子のゲートと前記正側の出力端子との間に接続された第２の抵抗と、
前記情報記憶媒体の前記他端にアノードが接続され、前記正側の出力端子にカソードが接続されたダイオードと、
から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のセンサ本体。
【請求項４】
前記情報記憶媒体は、ＴＥＤＳからなり、出荷時に、メーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値のうちのいずれかの情報を記憶させ、出荷後にチャンネルＩＤ、設置場所、タグ番号等をユーザの所望に応じて記憶させ得るものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ本体。
【請求項５】
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗および前記ダイオードからなる回路部分をＩＣチップ化してなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のセンサ本体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ本体を用いるひずみ測定装置であって、前記入力端子にブリッジ電圧を供給するブリッジ電源と、
前記入力端子と前記ブリッジ電源との間に介挿される入力スイッチと、
前記ブリッジ回路の出力の差分を検出する１対の差分アンプと、
前記差分アンプと前記出力端子との間に介挿される出力スイッチと、
正側の前記出力端子に選択的に接地電位よりも低い負電位を供給する負電位供給スイッチと、
前記ＴＥＤＳに記憶されている情報を読み取る読取手段と、
前記読取手段と前記出力端子の正側との間に介挿される読取スイッチと、
前記出力端子の負側を選択的に接地する接地スイッチとを、
有してなることを特徴とするひずみ測定装置。
【請求項７】
前記入力スイッチ、前記出力スイッチを、それぞれオンとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオフとすることにより前記ひずみセンサの出力を前記差分アンプに供給し、前記入力スイッチ、前記出力スイッチをそれぞれオフとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオンとすることにより前記ＴＥＤＳに記憶された情報を読取手段で読取るように構成したことを特徴とする請求項６に記載のひずみ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、前記ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的にまたは互いに近傍に配設されてなるセンサ本体と、前記センサ本体を用いたひずみ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ひずみ測定において、ひずみゲージまたはひずみゲージ式変換器等を用いて被測定対象の物理量あるいは機械量を測定する場合、当該ひずみゲージやひずみゲージ式変換器のメーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値等が前記変換器等に添付される。
一方、ひずみ測定は、測定器から離れた場所に設置したひずみゲージや変換器に接続ケーブルを介して測定器を接続し、遠隔地のひずみを測定しなければならないことも多い。特に、ダム等のように大きな建造物や施設、あるいは工事現場等の多数の個所に、ひずみゲージおよびひずみゲージ式変換器等を含む種々のセンサを多数設置し、それぞれ複数の端子からなる各チャンネル毎の接続端子にケーブルを介して接続し、これら多チャンネルの接続端子を測定器に選択的に走査接続して測定を行う多チャンネル測定システムにおいては、ユーザー側で、チャンネルＩＤ、設置場所、接続モード、などを記録しなければならない。
従来は、このような膨大な計測に関するデータや計測条件などの情報を、必要に応じメモ書きしたり音声記録やパソコンに入力するなどして、記録していた。このため、記録作業に多くの時間がかかる上、人的ミスが生じる、といった問題があった。
【０００３】
このような問題を考慮してなされたものとして、ＴＥＤＳ（Transducer  Electronic  Date  Sheet）と称される、電子式データシート、即ち、読み書き可能な情報記憶媒体が市販されている。
このＴＥＤＳは、センサ内部の不揮発性メモリにセンサ固有の情報を記憶させることができ、例えば、メーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値等の情報を記憶することが可能となっており、上記問題も解消されつつある。
図４は、このＴＥＤＳをひずみセンサと共に用いる場合の回路構成を示す。
図４に示すセンサ本体１は、４枚のひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４で形成されたホイートストンブリッジ回路（以下、「ブリッジ回路」という）からなるひずみセンサ２と、ＴＥＤＳ３を有している。このうち、ひずみセンサ２のブリッジ回路の入力端２ａには正側の入力端子Ａが接続され、入力端２ｃには負側の入力端子Ｃが接続され、ブリッジ回路の出力端２ｄには正側の出力端子Ｄが接続され、出力端２ｂには負側の出力端子Ｂが接続されている。
【０００４】
ＴＥＤＳ３の両端は、付属端子Ｆ、Ｇに接続されている。
ケーブルのシールド線４のすべては、共通にして接地端子Ｅに接続されている。
図４に例示したような従来のセンサ本体において、ＴＥＤＳ３によって実現される機能としては、例えば、センサ本体が設置された場所（位置）を特定する機能、ＴＥＤＳから読み取った情報を基に測定器を自動調整する機能、測定条件テーブル（シリアル番号、校正値、測定点）の保守管理を自動化して測定準備時間を大幅に短縮する機能等が想定される。
このように、ＴＥＤＳは、多くの有効な機能を発揮し得るので、近年ひずみ測定に採用され始めている。
【０００５】
図５は、従来のセンサ本体の他の構成を示す回路図である。
同図に示すセンサ本体は、図４に示すセンサ本体とは違って、ＴＥＤＳが含まれていない。
この従来例の場合、付属端子Ｆ，Ｇは、ブリッジ回路の入力端２ａ、２ｃと接続され、付属端子Ｆ，Ｇから測定器までの配線は、ひずみセンサをリモートセンシングする目的で使用されている。このリモートセンシングは、ひずみセンサからひずみ測定器（装置）に至るまでのケーブルにおける抵抗値の温度による変化を補償する目的で行われるものである。
図５に示す構成の場合、付属端子Ｆ，Ｇは、前記センシング目的で使用されるため、前述のＴＥＤＳを使用することができないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記背景技術で述べた従来のひずみセンサにあっては、ひずみ測定器までのケーブル本数や接続端子が実質的に制約されているので、リモートセンシングを行う構成とする場合は、ＴＥＤＳを使用することができなくなるという問題点があった。
以下、この問題点について詳しく説明する。
例えば、前述のＴＥＤＳ３を、図４にて示したと同様に、付属端子Ｆ，Ｇに接続し、さらに、端子Ｆ，Ｇ以外に新たな端子を設け、この新設の端子を介して別途２本のリード線をひずみセンサ２に接続し、さらに、この新設の端子と測定器との間をケーブルで接続して前記のリモートセンシングを行うことは原理的には可能であるが、新設の端子から測定器（ひずみを測定するための測定器）に至るまでの配線数が都合８本必要となる。しかしながら、ケーブルの芯線数は６本が限界とされている。（図４の端子Ｅを除く端子数に等しい）。
【０００７】
このような配線数に限界の生じる理由について説明すると、これらの配線は、被覆されて１本のケーブルに纏められて、外部の測定器に接続されるが、通常、ひずみセンサは、被測定対象領域の多地点（１００点を超える場合もある）に配置されるので、このケーブルの本数も多くなり、物理的に非常に嵩張ることにより、外部の測定器まで集中配線させることが物理的に困難となるばかりでなく、コストが大幅に上昇することとなる。よって、ここに、このケーブルの直径増大を極度に抑制すべき事情が存在し、ひいては測定器をひずみセンサと接続するための配線数（＝端子数）は、極度に切り詰めなければならないのである。
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、被測定対象のひずみ、変位、加速度、トルク等の物理量あるいは機械量等を測定することと、ＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報の読み出しを可能にすることとを両立させた上で、なおかつ測定器との接続に必要な配線数を従来通りの規定数に維持し、コストを極力低減化することができるセンサ本体およびそのセンサ本体を用いたひずみ測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した本発明に係るセンサ本体は、上述した目的を達成するために、ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、前記ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的にまたは近傍に配設されたセンサ本体であって、
前記ひずみセンサから出力される被測定対象物理量に応じたアナログ信号と、前記情報記憶媒体が記憶している情報に応じて出力されるデジタル信号とを、共通の２つの出力端子に選択的に出力させるモード切換回路と、
前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を供給するための２つの入力端子と、
前記ホイートストンブリッジ回路の出力端と前記情報記憶媒体の出力端とが共通に接続される前記２つの出力端子を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載した本発明に係るセンサ本体のモード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一対の出力端と前記一対の出力端子との間に介挿された二つのスイッチング素子と、
一端が前記負側の出力端子に接続された前記情報記憶媒体の他端と前記正側の前記出力端子との間に介挿されたダイオードとからなり、
前記２つの入力端子にブリッジ電源を供給した状態では、前記出力端子から被測定対象の物理量に応じたアナログ信号が前記出力端子から出力され、前記ブリッジ電源の供給を断った状態で、前記正側の出力端子に負電位を供給した状態では、前記情報記憶媒体に記憶している情報を前記出力端子から読み取りを行い得るように構成したことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に記載した本発明に係るセンサ本体は、前記モード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一方の出力端と正側の前記出力端子との間に直列に接続されたＰチャンネル接合型ＦＥＴからなる第１のスイッチング素子と、
前記ブリッジ回路の他方の出力端と負側の前記出力端子との間に接続されたＮチャンネル接合型ＦＥＴからなる第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のゲートと前記負側の出力端子との間に接続された第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子のゲートと前記正側の出力端子との間に接続された第２の抵抗と、
前記情報記憶媒体の前記他端にアノードが接続され、前記正側の出力端子にカソードが接続されたダイオードと、
から構成されていることを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項４に記載した本発明に係るセンサ本体の前記情報記憶媒体は、ＴＥＤＳからなり、出荷時に、メーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値のうちのいずれかの情報を記憶させ、出荷後にチャンネルＩＤ、設置場所、タグ番号等をユーザーの所望に応じて記憶させ得るものであることを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るセンサ本体は、前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗および前記ダイオードからなる回路部分をＩＣチップ化してなることを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載した本発明に係るひずみ測定装置は、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ本体を用いるひずみ測定装置であって、前記入力端子にブリッジ電圧を供給するブリッジ電源と、
前記入力端子と前記ブリッジ電源との間に介挿される入力スイッチと、
前記ブリッジ回路の出力の差分を検出する１対の差分アンプと、
前記差分アンプと前記出力端子との間に介挿される出力スイッチと、
正側の前記出力端子に選択的に接地電位よりも低い負電位を供給する負電位供給スイッチと、
前記ＴＥＤＳに記憶されている情報を読み取る読取手段と、
前記読取手段と前記出力端子の正側との間に介挿される読取スイッチと、
前記出力端子の負側を選択的に接地する接地スイッチとを、
有してなることを特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載した本発明に係るひずみ測定装置は、前記入力スイッチ、前記出力スイッチを、それぞれオンとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオフとすることにより前記ひずみセンサの出力を前記差分アンプに供給し、前記入力スイッチ、前記出力スイッチをそれぞれオフとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオンとすることにより前記ＴＥＤＳに記憶された情報を読取手段で読取るように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ひずみゲージで形成されたホイートストンブリッジ回路よりなるひずみセンサと、前記ひずみセンサに関する情報が読み書き可能な情報記憶媒体とが一体的にまたは近傍に配設されたセンサ本体であって、
前記ひずみセンサから出力される被測定対象物理量に応じたアナログ信号と、前記情報記憶媒体が記憶している情報に応じて出力されるデジタル信号とを、共通の２つの出力端子に選択的に出力させるモード切換回路と、
前記ホイートストンブリッジ回路にブリッジ電源を供給するための２つの入力端子と、
前記ホイートストンブリッジ回路の出力端と前記情報記憶媒体の出力端とが共通に接続される前記２つの出力端子を備えた構成としたので、センサ本体とひずみ測定装置との接続に必要な配線数（芯数）を増加させることなく、被測定対象物理量や機械量を測定することと、ＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報の読み取りとを、可能とし、特に、規定の配線数（通常は６本）のままで、リモートセンシング機能を有するひずみセンサをそのまま使用した状態でＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報を読み書きすることを可能となし、延いては、信頼性の高い測定データが得られると共にコストを大幅に低減し得るセンサ本体を提供することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載した発明によれば、
前記モード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一対の出力端と前記一対の出力端子との間に介挿された二つのスイッチング素子と、
一端が前記負側の出力端子に接続された前記情報記憶媒体の他端と前記正側の前記出力端子との間に介挿されたダイオードとからなり、
前記２つの入力端子にブリッジ電源を供給した状態では、前記出力端子から被測定対象の物理量に応じたアナログ信号が前記出力端子から出力され、前記ブリッジ電源の供給を断った状態で、前記正側の出力端子に負電位を供給した状態では、前記情報記憶媒体に記憶している情報が前記出力端子から読み取りを行い得るように構成
したので、簡素な構成でありながら、上記請求項１に記載の発明の特有の効果を奏し得るセンサ本体を提供することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明によれば、
前記モード切換回路は、前記ホイートストンブリッジ回路の一方の出力端と正側の前記出力端子との間に直列に接続されたＰチャンネル接合型ＦＥＴからなる第１のスイッチング素子と、
前記ブリッジ回路の他方の出力端と負側の前記出力端子との間に接続されたＮチャンネル接合型ＦＥＴからなる第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子のゲートと前記負側の出力端子との間に接続された第１の抵抗と、
前記第２のスイッチング素子のゲートと前記正側の出力端子との間に接続された第２の抵抗と、
前記情報記憶媒体の前記他端にアノードが接続され、前記正側の出力端子にカソードが接続されたダイオードと、
から構成されているので、簡素な構成であり且つ信頼性の高いセンサ本体を提供することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載した発明によれば、
前記情報記憶媒体は、センサに組込まれた電子データシートであるＴＥＤＳ（Transducer   Electronic  Date  Sheetの略）からなり、出荷時に、メーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値のうちのいずれかの情報を記憶させ、出荷後にチャンネルＩＤ、設置場所、タグ番号等をユーザーの所望に応じて記憶させ得るものであるため、市販のＴＥＤＳを使用することが可能となり、量産によるＴＥＤＳの構成部分のコストを低減させ得るセンサ本体を提供することができる。
また、請求項５に記載した発明によれば、
前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第１の抵抗、前記第２の抵抗および前記ダイオードからなる回路部分をＩＣチップ化してなるので、上記構成部分が小型、軽量化され、ひずみセンサの特性に全く影響を及ぼさずにＴＥＤＳからの情報の読み取りを可能となし、ひずみセンサと共に組み込み得るセンサ本体を提供することができる。
【００１８】
また、請求項６に記載した発明によれば、
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ本体に、
前記入力端子にブリッジ電圧を供給するブリッジ電源と、
前記入力端子と前記ブリッジ電源との間に介挿される入力スイッチと、
前記ブリッジ回路の出力の差分を検出する１対の差分アンプと、
前記差分アンプと前記出力端子との間に介挿される出力スイッチと、
正側の前記出力端子に選択的に接地電位よりも低い負電位を供給する負電位供給スイッチと、
前記ＴＥＤＳに記憶されている情報を読み取る読取手段と、
前記読取手段と前記出力端子の正側との間に介挿される読取スイッチと、
前記出力端子の負側を選択的に接地する接地スイッチとを、
付設してなるので、被測定対象の物理量や機械量を測定することと、ＴＥＤＳ等の情報記憶媒体が記憶する情報の読み取りを可能にすることを両立させた上で、なお且つひずみ測定装置との接続に必要な配線数を従来通りの規定数に維持することができ、配線数を、従来の場合に比べて削減し得ることに伴うコストダウンを実現し得るひずみ測定装置を提供することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載した発明によれば、
前記入力スイッチ、前記出力スイッチを、それぞれオンとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオフとすることにより前記ひずみセンサの出力を前記差分アンプに供給し、前記入力スイッチ、前記出力スイッチをそれぞれオフとすると共に前記負電位供給スイッチ、前記読取スイッチ、前記接地スイッチをそれぞれオンとすることにより前記ＴＥＤＳに記憶された情報を読取手段で読取るように構成したので、前記各スイッチをオンオフ制御することだけで、ひずみ測定モードと、ひずみセンサに関する情報の読み取りモードを簡単且つ確実に切り換えることが可能であり、従って前記スイッチの動作を自動化させることで、測定作業の迅速化、人的ミスの排除を実現し得るひずみ測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のセンサ本体およびそのセンサ本体を用いたひずみ測定装置の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るセンサ本体の要部の構成と端子との関係で示す回路図である。
図１に示す第１の実施の形態に係るセンサ本体１１は、大別してひずみセンサ１２と、情報記憶媒体としてのＴＥＤＳ１３とモード切換回路１５から構成されている。
先ず、ひずみセンサ１２は、４枚のひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４でホイートストンブリッジ回路（以下「ブリッジ回路」という）が形成されているが、より具体的には第１のひずみゲージＳＧ１の一端と第２のひずみゲージＳＧ２の一端とを接続をし、その接続点を負の出力端１２ｂとする。第２のひずみゲージＳＧ２の他端と第３のひずみゲージＳＧ３の一端とを接続し、その接続点を負の入力端１２ｃとする。第３のひずみゲージＳＧ３の他端と第４のひずみゲージＳＧ４の一端とを接続し、その接続点を正の出力端１２ｄとする。
【００２１】
第４のひずみゲージＳＧ４の他端と第１のひずみゲージＳＧ１の他端とを接続し、その接続点を正の入力端１２ａとする。
前記正の入力端１２ａは、正側入力端子Ａにケーブル（またはリード線。以下同じ）を介して直接接続され、負の出力端１２ｂは、負側のモード切換回路１５を介して、負側の出力端子Ｂに接続され、負の入力端１２ｃは、負側の入力端子Ｃに直接接続され、正の出力端１２ｄは、正側のモード切換回路１５を介して正側の出力端子Ｄに接続されている。ケーブルのシールド１４は、予備端子Ｅに接続される。
即ち、ひずみセンサを形成するブリッジ回路の正の出力端１２ｄと正側の出力端子との間および負の出力端１２ｂと負側の出力端子Ｂとの間にモード切換回路１５が直列に介挿されていることになる。
情報記憶媒体の一例としてこの実施の形態においては、ＴＥＤＳ１３を用いている。
【００２２】
ＴＥＤＳとは、Transducer  Electronic  Data  Sheet  の略であり、センサに組み込まれた電子データシートを指称し、内部に読み書き可能なメモリを持ち、センサ自身とその使用に関わる必要な情報を記憶することができる。スマート・トランスデューサあるいはスマート・センサと称するものは、メモリの一部は製造者が規定するセンサ仕様の記憶に使われ、他の一部は、ユーザが規定できるようになっている。
例えば、メーカーの出荷時には、基本的な情報としてメーカー名、センサの種類、型式、シリアル番号、校正値、感度等を入力しておくものとし、ユーザーは、センサ情報、測定チャンネルＩＤ、ポイント、方向、タグ番号、測定モード、測定日時等の情報を追加して記憶させることができるように構成されている。
このＴＥＤＳ１３は、一端を接地し、他端を接地電位より低い負電位を供給することにより、内部に記憶された上記の各情報を読み書きすることができる。
【００２３】
モード切換回路１５は、詳しくは後で述べるが、ひずみセンサ１２から出力される被測定物理量や機械量、例えば、ひずみ、応力、変位、操作力、荷重、圧力、加速度、トルク等に応じたアナログ信号と、ＴＥＤＳ１３から出力される記憶情報に応じたデジタル信号とを、共通の２つの出力端子Ｂ、Ｄに選択的に出力させるものである。
図１に示す実施の形態における動作について説明する。
例えば、ひずみセンサ１２が荷重変換器に添着されているものと仮定すると、センサ本体１１としては、荷重変換器ということになる。
荷重変換器の起歪部の、例えば荷重印加方向に沿って２枚のひずみゲージＳＧ１とＳＧ３が接着等によって添着され、これと直交する方向に沿って他の２枚のひずみゲージＳＧ２とＳＧ４が添着されているものとすると、荷重変換器に圧縮方向に負荷がかかった場合、２つのひずみゲージＳＧ１とＳＧ３は圧縮されて抵抗値が減少し、他の２つのひずみゲージＳＧ２とＳＧ４は伸長されて抵抗値が増加する。
【００２４】
そこで、正側の入力端子Ａと負側の入力端子Ｃとの間にブリッジ電源（図３の符号１７参照）からブリッジ電圧を印加すると、ひずみゲージＳＧ１〜ＳＧ４の抵抗値の変化に基づいて、換言すれば印加された荷重に対応した電圧が正側の出力端子Ｄと負側の出力端子Ｂとの間に出力されるので、この出力を後述する差分アンプや差動増幅器により拡大して荷重値に変換する。これがアナログモードである。このアナログモードのときは、モード切換回路１５の作用により、ＴＥＤＳ１３との関係は、電気的に断たれた状態になる。
次に、正側の入力端子Ａと負側の入力端子Ｃとの間に供給していたブリッジ電圧の供給を断ち、負側の出力端子Ｂを接地し、正側の出力端子Ｄに接地電位よりも低い負電位を供給することにより、モード切換回路１５の作用により、ひずみセンサ１２の出力は断たれ、ＴＥＤＳ１３に記憶されている情報をデジタル的に正側の出力端氏Ｄから読み出すことができる。これがデジタルモードである。
図１の構成によれば、センサ本体１１の端子数は、ＴＥＤＳ１５を接続した状態でありながら４つで済み、センサ本体１１と測定装置とを結ぶケーブルの芯数も４本で足り、コストを大幅に低減されることになり、また、ケーブルの太さを細くすることができるため、多点計測のときなど、ケーブルが嵩張らず、ケーブル配線処理が容易化される。
【００２５】
図２は、本発明の第２の実施の形態を簡略に示す回路図である。
図２の実施の形態は、図１の実施の形態に対し、センシング機能を付加した点が相違している。
即ち、センサ本体１１の構成および作用については、第１の実施の形態と同じであるので、繰り返し説明することは省略する。
図２において、ひずみセンサ１２をなすブリッジ回路の正の入力端１２ａと付属端子Ｆとの間を、センシングリード線１６ｂで結び、負の入力端１２ｃと付属端子Ｇとの間をセンシングリード線１２ａで結んでいる。
従って、図示しないひずみ測定器側のブリッジ電源に一端が接続された一対のケーブルの他端は、正の入力端子Ａと負の入力端子Ｃにそれぞれ接続され、ひずみ測定器の正側に一端が接続されたケーブルの他端は正側の出力端子Ｄに接続され、ひずみ測定器の負側に一端が接続された他端は、負側の出力端子Ｂに接続され、ひずみ測定器のリモートセンシング回路に一端が接続された一対のケーブルの他端は、付属端子ＦとＧにそれぞれ接続される。
【００２６】
このリモートセンシング用のケーブルを上述のように配設することにより、ひずみセンサ１２から測定器側に至るケーブルの温度変化やケーブル長の変化に伴う内部抵抗の変化がひずみ測定の測定値に与える誤差を補償し、精度が高く、信頼性が高い測定を実現することができる。
即ち、図４や図５に示した従来の測定値では実現できなかったＴＥＤＳによるデータ読取機能とリモートセンシング機能とを、６本のケーブル（端子）のみで実現することができる。
図３は、本発明の第３の実施の形態を具体的に示す回路図である。
図３において、ひずみセンサ１２の回路部分は、図１および図２に示す対応する回路部分と同じであるので、その構成と作用は上述したところを援用して詳しい説明は省略する。
【００２７】
同図において、モード切換回路１５は、第１のスイッチング素子としてのＰチャンネル接合型ＦＥＴ１５ａと、第２のスイッチング素子としてのＮチャンネル接合型ＦＥＴ１５ｂと、ダイオードＤ１と、第１抵抗と、第２抵抗とから構成される。
Ｐチャンネル接合型ＦＥＴ（以下、単に「Ｐ型ＦＥＴ」と略称する）１５ａは、ブリッジ回路の正の出力端１２ｄと正の出力端子Ｄとの間に直列に接続され、そのゲートは、第１の抵抗Ｒ１を介して負の出力端子Ｂに接続されている。Ｎチャンネル接合型ＦＥＴ（以下、単に「Ｎ型ＦＥＴ」と略称する）１５ｂは、ブリッジ回路の負の出力端１２ｂと負の出力端子Ｂとの間に直列接続され、そのゲートは、第２の抵抗Ｒ２を介して、正側の出力端子Ｄに接続されている。
ＴＥＤＳ１３は、一端が負側の出力端子Ｂに接続され、他端がダイオードＤ１のアノードが接続され、そのダイオードＤ１のカソードは正側の出力端子Ｄに接続されている。
ブリッジ電源１７の正極は、正の入力端子Ａに入力スイッチＳ１を介して接続され、負極は、入力スイッチＳ２を介して負の入力端子Ｃに接続される。
【００２８】
ひずみ測定器２４は、上記ブリッジ電源１７やスイッチＳ１，Ｓ２のほかに、差分アンプ１８，１９、差動アンプ２０、負電位供給用電源２１、負電位供給スイッチＳ６、レベルシフト制御部２２、ＣＰＵ２３、読取スイッチＳ５、出力スイッチＳ３、Ｓ４および接地スイッチＳ７を有している。
差分アンプ１８は、出力スイッチＳ４とケーブルを介してその入力端が正の出力端子Ｄに接続され、その出力端は、抵抗を介して差動アンプ２０の一方の入力端に接続される。
差分アンプ１９は、出力スイッチＳ３とケーブルを介して負の出力端Ｂに接続され、その出力端は抵抗を介して差動アンプ２０の他方の入力端に接続される。
接地スイッチＳ７は、負の出力端子Ｂとアースとの間に介挿されている。
負電位供給用電源２１の負極側と正の出力端子Ｄとの間には、負電位供給用スイッチＳ６が介挿されている。
レベルシフト制御部２２と正側の出力端子Ｄとの間には、読取スイッチＳ５が介挿されている。
【００２９】
このような構成よりなるひずみ測定装置の動作を図３を用いて詳しく説明する。
先ず、最初にデジタルモード（ＴＥＤＳ情報アクセスモード）に設定し、ＴＥＤＳ１３に記憶されている情報を読み取ることから始める。
デジタルモードとアナログモードとの切換えは、スイッチＳ１〜スイッチＳ７のオンオフ制御によって行われるが、具体的には、表１の真理値に示すように行われる。
【００３０】
【表１】
0004783142.tif 000002
【００３１】
即ち、表１に示されるように、ＴＥＤＳ情報を読み取るモード（デジタルモード）においては、読取スイッチＳ５、負電位供給スイッチＳ６、接地スイッチＳ７をそれぞれオンとし、入力スイッチＳ１、Ｓ２、出力スイッチＳ３、Ｓ４をそれぞれオフとする。
このように、入力スイッチＳ１、Ｓ２をオフとすることにより、Ｐ型ＦＥＴ１５ａとＮ型ＦＥＴ１５ｂは共にオフとなるので、ひずみセンサ１２と正側の出力端子Ｄおよび負側の出力端子との間は遮断される。
一方、負電位供給スイッチＳ６をオンとすることで、負電位供給用電源２１から負電位供給スイッチＳ６→正の出力端子Ｄ→ダイオードＤ１を介してＴＥＤＳ１３の一端に負電位が供給され、ＴＥＤＳ１３の他端は接地スイッチＳ７を介してアースされているので、ＴＥＤＳ１３に記憶されているひずみセンサ１２に関する情報、例えば、設置場所、方向、感度、較正値等が読取スイッチＳ５を介して、レベルシフト制御部２２、ＣＰＵ２３によって、読み取ることができる。
【００３２】
次に、アナログモード、即ち、ひずみ測定時には、入力スイッチＳ１、Ｓ２をオンとして入力端子Ａ、Ｃ間にブリッジ電源１７、１７からブリッジ電圧を印加し、出力スイッチＳ３、Ｓ４をオンとして、負側の出力端子Ｂを差分アンプ１９に接続し、正側の出力端子を差分アンプ１８に接続する一方、読取スイッチＳ５をオフとしてレベルシフト制御部２２を切り離し、負電位供給スイッチＳ６をオフとして負電位供給用電源２１を切り離し、接地スイッチＳ７をオフとして接地から切り離す。
ブリッジ電源１７から入力スイッチＳ１、Ｓ２を介してブリッジ回路にブリッジ電圧を印加すると、Ｐ型ＦＥＴ１５ａおよびＮ型ＦＥＴ１５ｂは共にオンとなり、ひずみセンサ１２からのアナログ信号は、出力端子Ｄ、Ｂ、出力スイッチＳ４、Ｓ３、差分アンプ１８、１９に入力され、さらに差動アンプ２０によって、増幅されて被測定対象物理量や機械量に対応した測定出力が得られる。
ひずみ測定のアナログモードの際には、読取スイッチＳ５、負電位供給スイッチＳ６、接地スイッチＳ７はオフとされる上、差分アンプ１８、１９には、入力インピーダンスの高いものを使用しているので、前記アナログ測定信号は、電位だけとなり、電流が殆ど流れず、ひずみ測定値に与える影響を阻止することができる。
【００３３】
モード切換回路１５を構成するＰ型ＦＥＴ１５ａ、Ｎ型ＦＥＴ１５ｂ、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２をＩＣチップ化することにより、この部分を小型・軽量化することが可能となるので、ひずみゲージ式変換器の内部に収容したり、一体化することもできる。
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することができる。
即ち、上述した実施の形態ではセンサ本体を荷重変換器について説明したが、他のひずみゲージ式変換器、例えば変位変換器、圧力変換器、加速度変換器、トルク変換器、傾斜計、土圧計等にも適用することができ、また、ひずみゲージを直接被測定対象個所に接着して、その個所のひずみを検出する場合にも適用可能である。
また、情報記憶媒体として、ＴＥＤＳを用いた例を示したが、内部に読み書き可能なメモリを持ち、センサ自体とその使用に係わる必要な情報を記憶することができ負電位を供給することで、情報を読み取れるものであれば、その名称の如何に拘わらず、使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ本体の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ本体にリモートセンシング機能を付加した場合の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るひずみ測定装置の構成を示す回路図である。
【図４】従来のひずみセンサにＴＥＤＳを付加して配線した状態を示す回路図である。
【図５】従来のひずみセンサにリモートセンシング機能を付加した場合の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  センサ本体
１２  ひずみセンサ
１２ａ，１２ｃ  入力端
１２ｂ，１２ｄ  出力端
１３  ＴＥＤＳ（Transducer  Electronic  Date  Sheet）
１４  シールド線
１５  モード切換回路
１５ａ  Ｐチャンネル接合型ＦＥＴ
１５ｂ  Ｎチャンネル接合型ＦＥＴ
１６ａ，１６ｂ  センシングリード線
１７  ブリッジ電源
１８，１９  差分アンプ
２０  差動アンプ
２１  負電位供給用電源
２２  レベルシフト制御部
２３  ＣＰＵ
２４  ひずみ測定器
Ｓ１，Ｓ２  入力スイッチ
Ｓ３，Ｓ４  出力スイッチ
Ｓ５  読取スイッチ
Ｓ６  負電位供給スイッチ
Ｓ７  接地スイッチ
ＳＧ１〜ＳＧ４  ひずみゲージ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
Ｄ１  ダイオード
【図１】
0004783142.tif 000003
【図２】
0004783142.tif 000004
【図３】
0004783142.tif 000005
【図４】
0004783142.tif 000006
【図５】
0004783142.tif 000007