「暮らしの方法まとめ」記事：ひずみゲージ 測定 方法
金属や構造物の歪みを正確に測りたいけど、どんな方法があるのか、難しそう…そう感じている方もいらっしゃるかもしれませんね。実は、ひずみゲージというセンサーを使うことで、身近なものでも歪みを測定することができます。この記事では、ひずみゲージを使った測定方法を、初心者の方にも分かりやすく解説します。専門的な知識がなくても、基本的な測定原理と手順を知ることで、色々なものに応用できます。
ひずみゲージ測定の基本
ひずみゲージは、物体に力が加わった際に生じる微小な変形（ひずみ）を電気的に捉えるセンサーです。このセンサーを測定対象物に貼り付け、ひずみゲージの変化を測定することで、歪みの量を把握できます。
測定方法1：基本の抵抗測定
最も基本的な方法は、ひずみゲージの抵抗変化を測定することです。ひずみゲージは、ひずみを受けると抵抗値が変化します。
- 準備: ひずみゲージ、テスター（デジタルマルチメーター）、接着剤、測定対象物を用意します。
- 貼り付け: 測定対象物にひずみゲージを接着剤でしっかりと貼り付けます。
- 接続: テスターでひずみゲージの端子を接続し、抵抗値を測定します。
- 測定: 力を加えたり、温度変化を与えたりして、抵抗値の変化を記録します。
- 計算: あらかじめ用意した校正データ（ひずみと抵抗値の関係）を使って、ひずみを計算します。
この方法は、比較的安価で手軽に測定を始められます。
測定方法2：ホイートストンブリッジ回路を利用
より精密な測定を行う場合は、ホイートストンブリッジ回路を利用します。この回路は、微小な抵抗変化を高精度に検出できます。
- 回路構成: ひずみゲージをホイートストンブリッジ回路の一部として接続します。
- 電源供給: 電源を供給し、回路を安定させます。
- 調整: 回路をバランスさせ、初期の出力をゼロにします。
- 測定: 測定対象物に力を加え、ブリッジ回路の出力電圧の変化を測定します。
- 計算: 出力電圧の変化から、ひずみを計算します。
この方法は、専門的な知識が必要ですが、より高精度な測定が可能です。
測定方法3：データロガーを活用
測定データを記録し、分析したい場合は、データロガーを使用します。
- 接続: ひずみゲージをデータロガーに接続します。
- 設定: データロガーの設定を行い、測定間隔や単位などを設定します。
- 測定: 測定対象物に力を加え、ひずみゲージからの信号をデータロガーで記録します。
- 解析: 記録されたデータをパソコンなどで解析し、グラフ化したり、統計処理を行ったりします。
データロガーを使用することで、長時間の連続測定や、複雑なデータの解析が可能になります。
注意点・コツ
- 接着: ひずみゲージの接着は、測定精度に大きく影響します。適切な接着剤を使用し、気泡が入らないように注意しましょう。
- 環境: 温度や湿度などの環境条件は、測定結果に影響を与える可能性があります。測定環境を安定させることが重要です。
- 校正: ひずみゲージは、個体差があるため、事前に校正を行うことが推奨されます。
- 配線: 配線は、ノイズの影響を受けやすいので、シールドケーブルを使用するなど、対策を行いましょう。
まとめ
ひずみゲージを使った測定は、一見難しそうに見えますが、基本的な原理と手順を理解すれば、様々な場面で活用できます。今回ご紹介した方法を参考に、ぜひ色々なものの歪みを測定してみてください。色々な測定方法を試して、ご自身の用途に合った方法を見つけてください。