ひずみゲージ型センサー

4ゲージ式が一般的

印加電圧数Vに大して数mVの出力しか出ないため、アンプを間に介して出力を増加させる必要がある

基本構造

印加電圧を$ E_{\rm in}、ひずみゲージの抵抗値を$ R_sとしたとき、出力電圧$ E_{\rm out}は次式となる

$ E_{\rm out}=\frac{R_2R_g-R_3R_1}{R_2+R_3}\frac1{R_1+R_g}E_{\rm in}

導出はWheatstone bridgeを参照

印加電圧はブリッジ電圧ともいう

他の3つの抵抗値を全て同一$ R=R_1=R_2=R_3にすると

$ E_{\rm out}=\frac{R_g-R}{2}\frac1{R+R_g}E_{\rm in}

$ =\frac{\varDelta R}{4R+2\varDelta R}E_{\rm in}

$ \varDelta R:=R_g-Rとした

$ \approx\frac{\varDelta R}{R}\frac{E_{\rm in}}{4}

$ \varDelta R\ll2Rを仮定した

配線における記号

接地と同じ

SIG+：出力電圧の+

SIG-：出力電圧の-

物質配置における垂直ひずみ$ \varepsilonの導出

$ \varepsilon=\frac{\varDelta l}{l}

$ \varDelta l：ひずみゲージの変位

$ l：ひずみゲージの初期長さ

$ =\frac1{K}\frac{\varDelta R}{R}

$ K：ゲージ率 (無次元)

$ \approx\frac1{4K}\frac{E_{\rm in}}{E_{\rm out}}

用例

References