変位計、伸び計および材料試験機
【課題】試験片の変位を検出するためには、標点と差動コイルの可動鉄芯とを機械的に接続しなければならなかった。
【解決手段】試験片ＴＰには磁性体４を予め貼付しておく。透明なプラスチックボビン２の内側に試験片４を挿入する。２つの差動コイルＣＣ，ＣＤの中間部に磁性体４が位置するよう試験片４を上下に調節する。上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる。駆動コイルＣＡ，ＣＢに駆動電流を流し、差動コイルＣＣ，ＣＤの出力から磁性体４の変位を検出する。
【解決手段】試験片ＴＰには磁性体４を予め貼付しておく。透明なプラスチックボビン２の内側に試験片４を挿入する。２つの差動コイルＣＣ，ＣＤの中間部に磁性体４が位置するよう試験片４を上下に調節する。上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる。駆動コイルＣＡ，ＣＢに駆動電流を流し、差動コイルＣＣ，ＣＤの出力から磁性体４の変位を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片の変位を非接触の形態で検出する変位計、伸び計および材料試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属・プラスチック・繊維などの試験片について、負荷時における変位量を測定する装置が知られている。その測定装置の一つとして、差動トランスを用いることにより試験片の変位を検出することが知られている。この差動トランスは、周知の如く、磁界を発生させるための１次巻線と、その磁界内に載置した可動鉄芯の変位量を差動出力電圧として検出するための２次巻線とを備えている。
【０００３】
こういった差動トランスは、小型軽量化が困難であることから、特許文献１では、プリント配線技術等を用いて小型のヘルムホルツコイルを作成し、このヘルムホルツコイルにより平等磁界を発生させる差動コイルについて、提案がなされている。
【特許文献１】特開２００１−６６１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、差動トランス自体を小型軽量化したとしても、試験片の変位を検出するためには、標点と差動コイルの可動鉄芯とを機械的に接続しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１による変位計は、所定の交流磁界を発生させる磁界発生用コイルと、試験片の標点に取り付けた磁性体を前記交流磁界中に置いたとき、前記磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルとを備え、前記試験片に作用された引張力または圧縮力に応じた変位を前記差動コイルの出力から非接触にて検出する。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルおよび前記差動コイルは、透明なボビン上に巻回されたコイルであり、前記ボビンの開口端部を通して挿入した前記試験片の設置位置を視認可能としたものである。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルとしてヘルムホルツコイルを用いる。
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルは、ボビンの所定長にわたり一定密度で一様に巻回されたコイルである。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の変位計において、前記試験片の標点に取り付けた磁性体は、前記試験片に貼付した円形磁性体である。
請求項６による伸び計は、試験片の２つの標点にそれぞれ磁性体を取り付け、各々の磁性体に対して請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁界発生用コイルおよび差動コイルを対応させることにより、標点間の伸び量を非接触にて検出する。
請求項７による材料試験機は、請求項６に記載の伸び計と、試験片に対して負荷を作用させる負荷機構とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、差動トランスと試験片とを機械的に連結することなく、非接触にて安価かつ正確に変位または伸びを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明を適用した非接触型伸び計の主要部を模式的に示した説明図である。本図において、２および２’は透明なプラスチックボビンであり、これらボビン上に４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’をそれぞれ巻回することにより空芯の複巻トランスを構成している。これらコイルの巻き方および結線方法については、図２を参照して後に詳述する。
【０００９】
図１（Ａ）において、プラスチックボビン２および２’の左側に描いてあるＴＰは試験片である。本実施の形態では、一例として、極めて折れ曲がり易い薄膜状試験片（例えば、プラスチックフィルム、布）を用いる場合について説明していく。試験片ＴＰの２つの標点には、円形平板状の磁性体４および４’を予め貼り付けておく。この貼り付け法としては、試験片ＴＰの材質に適合した接着剤を使用するほか、試験片ＴＰの裏側まで貫通するピン（図示せず）を用いて固着することも可能である。なお、磁性体４および４’の直径，厚さ，透磁率は、ボビン２および２’の直径，各コイルの巻数，検出感度などに応じて、適宜選択すべき設計事項である。
【００１０】
図１（Ｂ）は、磁性体４および４’の取り付けられた試験片ＴＰを透明なプラスチックボビン２および２’の内側に挿入した状態を示している。
２つのコイルＣＣ，ＣＤの中間部（コイルＣＡ，ＣＢの中間部でもある）、ならびに、２つのコイルＣＣ’，ＣＤ’の中間部（コイルＣＡ’，ＣＢ’の中間部でもある）には、磁性体４および４’が位置するよう試験片ＴＰを上下に調節する。実際には、後に図４を参照して詳細に説明するが、上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持する。本実施の形態では、所謂ぺらぺらな薄膜状の試験片ＴＰを試験しているので、上つかみ具３８および下つかみ具４０には平板つかみ具を使用し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる（試験片ＴＰに対する負荷制御についても、図４を参照して詳述する）。勿論、剛性ある試験片ＴＰを用いて圧縮試験を行う場合には、圧縮力を作用させることにより、磁性体４および４’の変位を検出すればよい。
【００１１】
以上述べたプラスチックボビン２および２’と、４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’と、試験片ＴＰに貼付した磁性体４および４’とにより、本実施の形態による伸び計６を構成する。
【００１２】
次に、図２を参照して、４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’について詳細に説明する。
但し、本実施の形態による伸び計においては、コイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤと、コイルＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’は形状も機能も同じであるので、一方のコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよび一方の磁性体４についてのみ説明をしていく。後に説明する図３および図４についても、同様である。
【００１３】
図２（Ａ）は、透明プラスチックボビン２に巻回した４つのコイルに流れる電流の向きを示している。本実施の形態では、コイルＣＡとコイルＣＢによりヘルムホルツコイルを形成しているので、これら２つのコイルの間隔Ｒは各コイルの半径と等しくなる。したがって、コイルＣＡにより発生されるボビン内磁界と、コイルＣＢにより発生されるボビン内磁界が加算されるよう、両コイルには同じ方向に励磁電流を流す。図２（Ｂ）は、コイルＣＡとコイルＣＢが直列に接続されていることを示している。Ｔ１およびＴ２は、磁界発生用コイルＣＡおよびＣＢの駆動入力端を示す。
【００１４】
以下、コイルＣＡを駆動コイルＣＡ、コイルＣＢを駆動コイルＣＢと呼ぶ。
【００１５】
２次コイルに相当するコイルＣＣ，ＣＤは、距離Ｒをほぼ３等分する位置に巻回してあるが、この巻回位置は磁性体４の変位範囲を予め想定して決定する設計事項である。したがって、図２（Ａ）に例示した状態ではＳ≒Ｒ／３となる。しかし、磁性体４の変位範囲が極わずかであるとき（例えば１ｍｍ以下のとき）には、距離Ｓをより短く設定する。距離Ｓは、短く設定するほど検出感度が上がる。距離Ｓ内の領域全てが磁性体４の検出可能領域となるのではなく、コイルＣＣ，ＣＤの直径あるいは巻数などに応じて広狭が変化する。
【００１６】
これらコイルＣＣおよびＣＤの出力端Ｔ３，Ｔ４からは交流の差動出力電圧が得られるよう、図２（Ａ）に示すように、各コイルに流れる電流の方向を逆向きにする。図２（Ｂ）は差動結線状態を示しており、コイルＣＣおよびＣＤからはそれぞれ逆向きの誘起電圧Ｅ３，Ｅ４が得られる。その結果、差動出力電圧はＥout＝Ｅ３−Ｅ４となる。かくして、試験片ＴＰの標点が変位するのに伴って磁性体４も変位し、その変位量に応じた差動出力電圧Ｅoutが得られる。
【００１７】
以下、コイルＣＣを差動コイルＣＣ、コイルＣＤを差動コイルＣＤと呼ぶ。
【００１８】
図３は、駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す。本実施の形態では、これらコイル駆動回路および検出回路を一体化して、コイル駆動・検出回路８を構成する。
【００１９】
図３において、Ｔ３およびＴ４は、図２（Ｂ）に示した差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端である。１０はプリアンプ、１２はアンチ・エリアシング・フィルタ、１４はＡ／Ｄ変換器である。ここまでがアナログ信号処理系であり、後段の信号処理を安定化し且つ小型回路化するために、これ以降はデジタル信号処理系を用いる。本実施の形態では、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてデジタル信号処理系を構成する。
【００２０】
次に、このデジタル信号処理系について説明する。１６は、サイン波sin ωtおよびコサイン波cosωtを発生させる正弦波発生器である。１８および２０は、サイン波sin ωtおよびコサイン波cosωtと、Ａ／Ｄ変換器１４で量子化された差動出力とをそれぞれ掛け合わせる乗算器である。
【００２１】
２２は位相検波器であり、各乗算器１８，２０から出力された乗算結果を正弦波１周期分だけ積算する。すなわち、コサイン波cosωtと差動出力とを乗算した結果を１周期分積算した値をＸ座標値として算出し、且つ、サイン波sin ωtと差動出力とを乗算した結果を１周期分積算した値をＹ座標値として算出する。所謂、畳込み積分（コンボリューション）処理を実行する。ここで、プラスチックボビン２の内側に配置した磁性体４（図１（Ｂ）参照）が変位すると空芯の透磁率が実質的に変化することになるので、Ｘ座標値およびＹ座標値も共に変化することになる。すなわち、磁性体４の変位に伴って、Ｘ座標値およびＹ座標値により特定される座標は、ある範囲内で一定の軌跡を描くことになる。いま、２次元座標（Ｘ，Ｙ）に対応した極座標（ｒ，θ）を想定すると、この（ｒ，θ）をある角度だけ回転させてから磁性体４を変位させた場合には、Ｙ座標値だけを変化させることができる。そこで、このＹ座標値を磁性体４の位置として位相検波器２２から出力する。
【００２２】
換言すると、２次元座標（Ｘ，Ｙ）では、ｒ＝（Ｘ２＋Ｙ２）１／２であり、θ＝tan−１（Ｙ／Ｘ）であるから、このθを差動コイルの位相と呼ぶことができる。そこで、アナログ信号処理系での信号位相遅れ、および、デジタル信号処理系のクロック遅延などに起因して生じる遅れを補償するために、２次元座標（Ｘ，Ｙ）を所定の回転行列に入力し、変位計で必要とされるＹ座標値を演算する。このようにして位相検波器２２の出力端からは、磁性体４の変位量（すなわち、標点の変位量）に対応した信号のみが出力される。なお、演算したＸ座標値については変位計として不要であるので、位相検波器２２から出力しない。
【００２３】
２４はゲイン調整器である。位相検波器２２から出力される信号は磁性体４の変位に対応した信号ではあるが、上記のＹ座標値は長さの次元を持っていない。そこで、位相検波器２２から出力される信号の大きさを「ミリメートル」などの長さ単位に変換するために、所定の定数（＝ゲイン）を乗算する。したがって、ゲイン調整器２４からは、磁性体４の変位を長さとして表すデジタル信号が出力される。
【００２４】
２つのゲイン調整器２４および２４’から出力された信号は伸び量演算器２９に入力され、各磁性体間の伸び量（すなわち標点間の伸び量）が算出される。
【００２５】
伸び量演算器２９から出力される検出結果はそれ自体で意味のある検出結果であるが、本実施の形態では材料試験機（図４において詳述する）の制御盤に帰還入力する。この帰還入力により、試験片４に作用させる引張力（または圧縮力）を所定のシーケンスに従って制御する。より具体的に述べるならば、標点間距離が目標値になるよう帰還制御すること、あるいは、試験力が目標値になるよう帰還制御することを行わせる。さらに制御盤は、制御盤に接続されているモニタ類の表示制御を行う。
【００２６】
また、デジタル信号処理系の正弦波発生器１６から出力されたサイン波sin ωtは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して、出力増幅器２８にも入力される。出力増幅器２８の出力端は、駆動コイルＣＡ,ＣＢを励磁するために、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に接続されている。
【００２７】
図４は、図３に示したコイル駆動・検出回路８を用いた材料試験機を示す全体構成図である。本図において、３０Ａおよび３０Ｂは一対の支柱であり、その内部には図示しないモータにより回転されるボールねじ（図示せず）が内装されている。３２はクロスヘッドであり、上記ボールねじの回転に応じて上下に移動する。３４は基台、３６はクロスヨークである。３８は上つかみ具であり、図示しないロードセルを介してクロスヘッド３２に接続されている。４０は下つかみ具であり、基台３４に接続されている。４２は制御盤であり、図示しない負荷機構の制御のみならず、表示機・各種インタフェースならびに各種データ処理を行うための演算回路（いずれも図示せず）を備えている。以上の各構成要素により、本実施の形態による材料試験機４４を構成する。
【００２８】
図４では、透明プラスチックボビン２の内側に挿入した試験片ＴＰを上つかみ具３８および下つかみ具４０で把持し、差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端Ｔ３，Ｔ４（図２（Ｂ）参照）から得られた差動出力Eoutをコイル駆動・検出回路８（図３参照）に入力している。そして、コイル駆動・検出回路８から出力された検出結果を、制御盤４２に帰還入力している。このことにより、制御盤４２中の制御回路（図示せず）は、試験片ＴＰに貼付した磁性体間の伸び量が所定値になるよう負荷機構を制御する等の制御を行う。また、コイル駆動・検出回路８から出力されたコイル駆動用出力（図３に示した出力増幅器２８の出力）を、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に供給する。
【００２９】
−実施の形態１による作用効果−
実施の形態１によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００３０】
（１）試験片として所謂ぺらぺらなラップ等のフィルム状超薄板を用いる場合にも、試験片に対して機械的負担をかけることなく、１つの標点の変位を１つの差動トランスで検出することができる。すなわち、差動トランスの可動鉄芯に対して機械的連結を行う必要がなくなるので、差動トランスを使って非接触に変位を検出することが可能となる。その結果として、たとえば、フィルム状超薄板のポアソン比を非接触にて正確に測定することができる。
（２）透明なボビンとヘルムホルツコイルを使っているので、ボビン内部を目視することが可能となる。その結果、試験片に取り付けた磁性体の位置合わせを極めて容易に行うことができる。
（３）差動トランスを使っているので、極めて小さな測定分解能を実現することができる。例えば１ミリメートル以下の標点間伸び量を測定する際に、従来では試験片自体の形状・硬さによって試験不能な場合があったが、本実施の形態によれば、正確な変位検出が可能となる。特に、ポアソン比などの測定にも数ミクロン単位の測定分解能を、非接触にて実現することができる。
（４）試験片の標点にマークを付けて光学的にマークの変位を検出するのではなく、差動トランスを使用することができるので、より安価に正確な伸び計を作製することができる。例えば、撮像装置を用いて標点の変位を検出する方式では、サンプリングレート・撮像素子自体に起因する撮像分解能などに起因して、変位量の測定分解能を上げることが困難なばかりでなく、装置自体も高価なものとなるが、本実施の形態によれば安価に極めて正確な測定をすることができる。
（５）ボビンの直径、ボビンの色、駆動コイルの太さおよび巻数、差動コイルの太さおよび巻数を変えた種々の差動トランスを予め用意しておくことにより、さまざまな試験片に対応した測定を迅速に行うことが可能になる。
【００３１】
−変形例−
実施の形態１における各構成要素は、以下に列挙するよう変形することができる。
（１）ヘルムホルツコイルを形成する駆動コイルＣＡ，ＣＢは、透明なプラスチックボビン上に巻回してあるが、ボビンを使用することなく、それぞれのコイルを自立させたボビンレスコイルとすることも可能である。また、被覆された銅線を使う替わりに、プリント配線技術を利用して平等磁界を発生させることも可能である。
（２）実施の形態１では透明なプラスチックボビンを採用しているが、透明でないボビンを用いる場合には、ボビンの中央部近辺に窓あるいはスリットを開けることにより、コイル内部の状態を目視することが可能になる。また、透明なプラスチックボビンの替わりに、非磁性体のメッシュ板を円筒状に加工して用いることも可能である。
（３）実施の形態１によるコイル駆動・検出回路８（図３）には、アナログ回路とデジタル回路が混在しているが、差動コイルＣＣ，CＤからの差動出力を予めデジタル信号化しておき、そのデジタル信号化した差動出力を処理するための専用ＬＳＩとしてもよい。
（４）実施の形態１では、試験片に取り付ける磁性体として、円形平板状の磁性体を用いる場合について説明してきたが、磁性体の形状は円形平板に限定されるものではない。例えば四角形の平らな磁性体を用いる場合には、その貼り付け角度（すなわち、回転角度）により検出感度が変化するおそれがあるが、材料試験の形態に応じて円形平板以外の形状を採り得ることは勿論である。同様に、平板の磁性体のみならず、立体形状の磁性体を取り付けることも可能である。また、非常に薄い試験片の片側に磁性体を貼付したとき、試験片自体がたわむなどの不都合が生じた場合には、試験片の両側に磁性体を貼付することも可能である。さらに、磁性体として磁性体粉末を含有した接着剤を用いることも可能である。
（５）ヘルムホルツコイルを用いる最大の利点は、２つのコイルをコイル半径分だけ離してあることから、コイルの内部を目視するための隙間が空くことである。しかし、非接触検出を行うために磁界を発生させるという観点からみれば、図５に示すように、一定の密度で一様に巻回した１次コイルＣ１を用いて磁界を発生させることも可能である。この場合には、差動コイルＣＣ，ＣＤを１次コイルＣ１の上に重ねて巻回する。ただし、図５のようなコイル構成を採った場合には、コイルの内部を目視することができないので、予め試験片の一部にマークを付けておき、外部から磁性体の位置を推測できるようにしておく必要がある。
【００３２】
＜実施の形態２＞
図６は、本発明を適用した変位計５０を示す説明図である。本実施の形態では、試験片ＴＰの１箇所の標点に磁性体４を貼付してある。磁性体４の外周部には、図２に示したコイル（すなわち、透明プラスチックボビン２上に巻回した４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ）を配置してある。
【００３３】
上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持する点は、実施の形態１と同じである。また、薄膜状の試験片ＴＰを試験する際には、上つかみ具３８および下つかみ具４０として平板つかみ具を使用し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる点も、実施の形態１と同じである。
【００３４】
図７は、駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す。本実施の形態では、これらコイル駆動回路および検出回路を一体化して、コイル駆動・検出回路８’を構成する。
【００３５】
図７において、Ｔ３およびＴ４は、図２（Ｂ）に示した差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端である。１０はプリアンプ、１２はアンチ・エリアシング・フィルタ、１４はＡ／Ｄ変換器である。ここまでがアナログ信号処理系である。これ以降はデジタル信号処理系を用いる。本実施の形態においても、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてデジタル信号処理系を構成する。デジタル信号処理系の動作については、実施の形態１で述べた通りであるので、説明は省略する。
【００３６】
ゲイン調整器２４からは、磁性体４の変位量を長さとして表すデジタル信号が出力される。ゲイン調整器２４の出力信号は、その信号自体で意味ある検出結果であるが、本実施の形態では材料試験機（図４において詳述する）の制御盤に帰還入力する。この帰還入力により、試験片４に作用させる引張力（または圧縮力）を所定のシーケンスに従って制御する。より具体的に述べるならば、試験片ＴＰに負荷する力を制御したり、磁性体４が所定位置に変位するまで負荷機構（図示せず）を制御するほか、制御盤に接続されているモニタ類の表示制御を行わせる。
【００３７】
デジタル信号処理系の正弦波発生器１６から出力されたサイン波sin ωtは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して、出力増幅器２８にも入力される。出力増幅器２８の出力端は、駆動コイルＣＡ,ＣＢを励磁するために、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に接続されている。
【００３８】
図４に示した材料試験機４４を用いて引張試験（あるいは圧縮試験）を行い得ることも、実施の形態１と同じである。
【００３９】
−実施の形態２による作用効果−
実施の形態２においても、図２を参照して説明した実施の形態１と同じコイル（２つの駆動コイルと２つの差動コイル）を用いているので、実施の形態１について述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。但し、実施の形態２では特定の標点の変位量を測定している点が、標点間の伸びを測定する実施の形態１とは異なっている。
かくして、実施の形態１によれば、試験片の材質に拘わり無く、標点の変位を非接触にて検出することができる。
【００４０】
−変形例−
実施の形態２における各構成要素については、実施の形態１と同様の変形を行うことができる。
【００４１】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。また、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【００４２】
特許請求の範囲に記載した構成要素と、実施の形態との対応関係は次に示す通りである。
請求項１に記載した磁界発生用コイルは図２のコイルＣＡおよびＣＢに対応し、試験片の標点に取り付けた磁性体を交流磁界中に置いたときとは図１（Ｂ）の状態に対応し、磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルは図２のコイルＣＣおよびＣＤに対応する。
なお、本発明を解釈する上で上記の対応関係は何ら限定とならない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用した伸び計の主要部を模式的に示した説明図である。
【図２】図１に示した４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤを詳細に説明するための図である。
【図３】駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す回路図である。
【図４】図３に示したコイル駆動・検出回路８を用いた材料試験機を示す全体構成図である。
【図５】実施の形態１における変形例を示す図である。
【図６】本発明を適用した非接触型の変位計を示す説明図である。
【図７】図６に示した変位計の１次コイルを駆動する回路、および、２次コイルの差動出力から変位量を求める回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
ＴＰ 試験片
２ 透明プラスチックボビン
４ 磁性体
ＣＡ，ＣＢ 磁界発生用駆動コイル
ＣＣ，ＣＤ 変位検出用差動コイル
３８ 上つかみ具
４０ 下つかみ具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験片の変位を非接触の形態で検出する変位計、伸び計および材料試験機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属・プラスチック・繊維などの試験片について、負荷時における変位量を測定する装置が知られている。その測定装置の一つとして、差動トランスを用いることにより試験片の変位を検出することが知られている。この差動トランスは、周知の如く、磁界を発生させるための１次巻線と、その磁界内に載置した可動鉄芯の変位量を差動出力電圧として検出するための２次巻線とを備えている。
【０００３】
こういった差動トランスは、小型軽量化が困難であることから、特許文献１では、プリント配線技術等を用いて小型のヘルムホルツコイルを作成し、このヘルムホルツコイルにより平等磁界を発生させる差動コイルについて、提案がなされている。
【特許文献１】特開２００１−６６１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、差動トランス自体を小型軽量化したとしても、試験片の変位を検出するためには、標点と差動コイルの可動鉄芯とを機械的に接続しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１による変位計は、所定の交流磁界を発生させる磁界発生用コイルと、試験片の標点に取り付けた磁性体を前記交流磁界中に置いたとき、前記磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルとを備え、前記試験片に作用された引張力または圧縮力に応じた変位を前記差動コイルの出力から非接触にて検出する。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルおよび前記差動コイルは、透明なボビン上に巻回されたコイルであり、前記ボビンの開口端部を通して挿入した前記試験片の設置位置を視認可能としたものである。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルとしてヘルムホルツコイルを用いる。
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の変位計において、前記磁界発生用コイルは、ボビンの所定長にわたり一定密度で一様に巻回されたコイルである。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の変位計において、前記試験片の標点に取り付けた磁性体は、前記試験片に貼付した円形磁性体である。
請求項６による伸び計は、試験片の２つの標点にそれぞれ磁性体を取り付け、各々の磁性体に対して請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁界発生用コイルおよび差動コイルを対応させることにより、標点間の伸び量を非接触にて検出する。
請求項７による材料試験機は、請求項６に記載の伸び計と、試験片に対して負荷を作用させる負荷機構とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、差動トランスと試験片とを機械的に連結することなく、非接触にて安価かつ正確に変位または伸びを検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明を適用した非接触型伸び計の主要部を模式的に示した説明図である。本図において、２および２’は透明なプラスチックボビンであり、これらボビン上に４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’をそれぞれ巻回することにより空芯の複巻トランスを構成している。これらコイルの巻き方および結線方法については、図２を参照して後に詳述する。
【０００９】
図１（Ａ）において、プラスチックボビン２および２’の左側に描いてあるＴＰは試験片である。本実施の形態では、一例として、極めて折れ曲がり易い薄膜状試験片（例えば、プラスチックフィルム、布）を用いる場合について説明していく。試験片ＴＰの２つの標点には、円形平板状の磁性体４および４’を予め貼り付けておく。この貼り付け法としては、試験片ＴＰの材質に適合した接着剤を使用するほか、試験片ＴＰの裏側まで貫通するピン（図示せず）を用いて固着することも可能である。なお、磁性体４および４’の直径，厚さ，透磁率は、ボビン２および２’の直径，各コイルの巻数，検出感度などに応じて、適宜選択すべき設計事項である。
【００１０】
図１（Ｂ）は、磁性体４および４’の取り付けられた試験片ＴＰを透明なプラスチックボビン２および２’の内側に挿入した状態を示している。
２つのコイルＣＣ，ＣＤの中間部（コイルＣＡ，ＣＢの中間部でもある）、ならびに、２つのコイルＣＣ’，ＣＤ’の中間部（コイルＣＡ’，ＣＢ’の中間部でもある）には、磁性体４および４’が位置するよう試験片ＴＰを上下に調節する。実際には、後に図４を参照して詳細に説明するが、上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持する。本実施の形態では、所謂ぺらぺらな薄膜状の試験片ＴＰを試験しているので、上つかみ具３８および下つかみ具４０には平板つかみ具を使用し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる（試験片ＴＰに対する負荷制御についても、図４を参照して詳述する）。勿論、剛性ある試験片ＴＰを用いて圧縮試験を行う場合には、圧縮力を作用させることにより、磁性体４および４’の変位を検出すればよい。
【００１１】
以上述べたプラスチックボビン２および２’と、４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’と、試験片ＴＰに貼付した磁性体４および４’とにより、本実施の形態による伸び計６を構成する。
【００１２】
次に、図２を参照して、４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよびＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’について詳細に説明する。
但し、本実施の形態による伸び計においては、コイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤと、コイルＣＡ’，ＣＢ’，ＣＣ’，ＣＤ’は形状も機能も同じであるので、一方のコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤおよび一方の磁性体４についてのみ説明をしていく。後に説明する図３および図４についても、同様である。
【００１３】
図２（Ａ）は、透明プラスチックボビン２に巻回した４つのコイルに流れる電流の向きを示している。本実施の形態では、コイルＣＡとコイルＣＢによりヘルムホルツコイルを形成しているので、これら２つのコイルの間隔Ｒは各コイルの半径と等しくなる。したがって、コイルＣＡにより発生されるボビン内磁界と、コイルＣＢにより発生されるボビン内磁界が加算されるよう、両コイルには同じ方向に励磁電流を流す。図２（Ｂ）は、コイルＣＡとコイルＣＢが直列に接続されていることを示している。Ｔ１およびＴ２は、磁界発生用コイルＣＡおよびＣＢの駆動入力端を示す。
【００１４】
以下、コイルＣＡを駆動コイルＣＡ、コイルＣＢを駆動コイルＣＢと呼ぶ。
【００１５】
２次コイルに相当するコイルＣＣ，ＣＤは、距離Ｒをほぼ３等分する位置に巻回してあるが、この巻回位置は磁性体４の変位範囲を予め想定して決定する設計事項である。したがって、図２（Ａ）に例示した状態ではＳ≒Ｒ／３となる。しかし、磁性体４の変位範囲が極わずかであるとき（例えば１ｍｍ以下のとき）には、距離Ｓをより短く設定する。距離Ｓは、短く設定するほど検出感度が上がる。距離Ｓ内の領域全てが磁性体４の検出可能領域となるのではなく、コイルＣＣ，ＣＤの直径あるいは巻数などに応じて広狭が変化する。
【００１６】
これらコイルＣＣおよびＣＤの出力端Ｔ３，Ｔ４からは交流の差動出力電圧が得られるよう、図２（Ａ）に示すように、各コイルに流れる電流の方向を逆向きにする。図２（Ｂ）は差動結線状態を示しており、コイルＣＣおよびＣＤからはそれぞれ逆向きの誘起電圧Ｅ３，Ｅ４が得られる。その結果、差動出力電圧はＥout＝Ｅ３−Ｅ４となる。かくして、試験片ＴＰの標点が変位するのに伴って磁性体４も変位し、その変位量に応じた差動出力電圧Ｅoutが得られる。
【００１７】
以下、コイルＣＣを差動コイルＣＣ、コイルＣＤを差動コイルＣＤと呼ぶ。
【００１８】
図３は、駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す。本実施の形態では、これらコイル駆動回路および検出回路を一体化して、コイル駆動・検出回路８を構成する。
【００１９】
図３において、Ｔ３およびＴ４は、図２（Ｂ）に示した差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端である。１０はプリアンプ、１２はアンチ・エリアシング・フィルタ、１４はＡ／Ｄ変換器である。ここまでがアナログ信号処理系であり、後段の信号処理を安定化し且つ小型回路化するために、これ以降はデジタル信号処理系を用いる。本実施の形態では、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてデジタル信号処理系を構成する。
【００２０】
次に、このデジタル信号処理系について説明する。１６は、サイン波sin ωtおよびコサイン波cosωtを発生させる正弦波発生器である。１８および２０は、サイン波sin ωtおよびコサイン波cosωtと、Ａ／Ｄ変換器１４で量子化された差動出力とをそれぞれ掛け合わせる乗算器である。
【００２１】
２２は位相検波器であり、各乗算器１８，２０から出力された乗算結果を正弦波１周期分だけ積算する。すなわち、コサイン波cosωtと差動出力とを乗算した結果を１周期分積算した値をＸ座標値として算出し、且つ、サイン波sin ωtと差動出力とを乗算した結果を１周期分積算した値をＹ座標値として算出する。所謂、畳込み積分（コンボリューション）処理を実行する。ここで、プラスチックボビン２の内側に配置した磁性体４（図１（Ｂ）参照）が変位すると空芯の透磁率が実質的に変化することになるので、Ｘ座標値およびＹ座標値も共に変化することになる。すなわち、磁性体４の変位に伴って、Ｘ座標値およびＹ座標値により特定される座標は、ある範囲内で一定の軌跡を描くことになる。いま、２次元座標（Ｘ，Ｙ）に対応した極座標（ｒ，θ）を想定すると、この（ｒ，θ）をある角度だけ回転させてから磁性体４を変位させた場合には、Ｙ座標値だけを変化させることができる。そこで、このＹ座標値を磁性体４の位置として位相検波器２２から出力する。
【００２２】
換言すると、２次元座標（Ｘ，Ｙ）では、ｒ＝（Ｘ２＋Ｙ２）１／２であり、θ＝tan−１（Ｙ／Ｘ）であるから、このθを差動コイルの位相と呼ぶことができる。そこで、アナログ信号処理系での信号位相遅れ、および、デジタル信号処理系のクロック遅延などに起因して生じる遅れを補償するために、２次元座標（Ｘ，Ｙ）を所定の回転行列に入力し、変位計で必要とされるＹ座標値を演算する。このようにして位相検波器２２の出力端からは、磁性体４の変位量（すなわち、標点の変位量）に対応した信号のみが出力される。なお、演算したＸ座標値については変位計として不要であるので、位相検波器２２から出力しない。
【００２３】
２４はゲイン調整器である。位相検波器２２から出力される信号は磁性体４の変位に対応した信号ではあるが、上記のＹ座標値は長さの次元を持っていない。そこで、位相検波器２２から出力される信号の大きさを「ミリメートル」などの長さ単位に変換するために、所定の定数（＝ゲイン）を乗算する。したがって、ゲイン調整器２４からは、磁性体４の変位を長さとして表すデジタル信号が出力される。
【００２４】
２つのゲイン調整器２４および２４’から出力された信号は伸び量演算器２９に入力され、各磁性体間の伸び量（すなわち標点間の伸び量）が算出される。
【００２５】
伸び量演算器２９から出力される検出結果はそれ自体で意味のある検出結果であるが、本実施の形態では材料試験機（図４において詳述する）の制御盤に帰還入力する。この帰還入力により、試験片４に作用させる引張力（または圧縮力）を所定のシーケンスに従って制御する。より具体的に述べるならば、標点間距離が目標値になるよう帰還制御すること、あるいは、試験力が目標値になるよう帰還制御することを行わせる。さらに制御盤は、制御盤に接続されているモニタ類の表示制御を行う。
【００２６】
また、デジタル信号処理系の正弦波発生器１６から出力されたサイン波sin ωtは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して、出力増幅器２８にも入力される。出力増幅器２８の出力端は、駆動コイルＣＡ,ＣＢを励磁するために、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に接続されている。
【００２７】
図４は、図３に示したコイル駆動・検出回路８を用いた材料試験機を示す全体構成図である。本図において、３０Ａおよび３０Ｂは一対の支柱であり、その内部には図示しないモータにより回転されるボールねじ（図示せず）が内装されている。３２はクロスヘッドであり、上記ボールねじの回転に応じて上下に移動する。３４は基台、３６はクロスヨークである。３８は上つかみ具であり、図示しないロードセルを介してクロスヘッド３２に接続されている。４０は下つかみ具であり、基台３４に接続されている。４２は制御盤であり、図示しない負荷機構の制御のみならず、表示機・各種インタフェースならびに各種データ処理を行うための演算回路（いずれも図示せず）を備えている。以上の各構成要素により、本実施の形態による材料試験機４４を構成する。
【００２８】
図４では、透明プラスチックボビン２の内側に挿入した試験片ＴＰを上つかみ具３８および下つかみ具４０で把持し、差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端Ｔ３，Ｔ４（図２（Ｂ）参照）から得られた差動出力Eoutをコイル駆動・検出回路８（図３参照）に入力している。そして、コイル駆動・検出回路８から出力された検出結果を、制御盤４２に帰還入力している。このことにより、制御盤４２中の制御回路（図示せず）は、試験片ＴＰに貼付した磁性体間の伸び量が所定値になるよう負荷機構を制御する等の制御を行う。また、コイル駆動・検出回路８から出力されたコイル駆動用出力（図３に示した出力増幅器２８の出力）を、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に供給する。
【００２９】
−実施の形態１による作用効果−
実施の形態１によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００３０】
（１）試験片として所謂ぺらぺらなラップ等のフィルム状超薄板を用いる場合にも、試験片に対して機械的負担をかけることなく、１つの標点の変位を１つの差動トランスで検出することができる。すなわち、差動トランスの可動鉄芯に対して機械的連結を行う必要がなくなるので、差動トランスを使って非接触に変位を検出することが可能となる。その結果として、たとえば、フィルム状超薄板のポアソン比を非接触にて正確に測定することができる。
（２）透明なボビンとヘルムホルツコイルを使っているので、ボビン内部を目視することが可能となる。その結果、試験片に取り付けた磁性体の位置合わせを極めて容易に行うことができる。
（３）差動トランスを使っているので、極めて小さな測定分解能を実現することができる。例えば１ミリメートル以下の標点間伸び量を測定する際に、従来では試験片自体の形状・硬さによって試験不能な場合があったが、本実施の形態によれば、正確な変位検出が可能となる。特に、ポアソン比などの測定にも数ミクロン単位の測定分解能を、非接触にて実現することができる。
（４）試験片の標点にマークを付けて光学的にマークの変位を検出するのではなく、差動トランスを使用することができるので、より安価に正確な伸び計を作製することができる。例えば、撮像装置を用いて標点の変位を検出する方式では、サンプリングレート・撮像素子自体に起因する撮像分解能などに起因して、変位量の測定分解能を上げることが困難なばかりでなく、装置自体も高価なものとなるが、本実施の形態によれば安価に極めて正確な測定をすることができる。
（５）ボビンの直径、ボビンの色、駆動コイルの太さおよび巻数、差動コイルの太さおよび巻数を変えた種々の差動トランスを予め用意しておくことにより、さまざまな試験片に対応した測定を迅速に行うことが可能になる。
【００３１】
−変形例−
実施の形態１における各構成要素は、以下に列挙するよう変形することができる。
（１）ヘルムホルツコイルを形成する駆動コイルＣＡ，ＣＢは、透明なプラスチックボビン上に巻回してあるが、ボビンを使用することなく、それぞれのコイルを自立させたボビンレスコイルとすることも可能である。また、被覆された銅線を使う替わりに、プリント配線技術を利用して平等磁界を発生させることも可能である。
（２）実施の形態１では透明なプラスチックボビンを採用しているが、透明でないボビンを用いる場合には、ボビンの中央部近辺に窓あるいはスリットを開けることにより、コイル内部の状態を目視することが可能になる。また、透明なプラスチックボビンの替わりに、非磁性体のメッシュ板を円筒状に加工して用いることも可能である。
（３）実施の形態１によるコイル駆動・検出回路８（図３）には、アナログ回路とデジタル回路が混在しているが、差動コイルＣＣ，CＤからの差動出力を予めデジタル信号化しておき、そのデジタル信号化した差動出力を処理するための専用ＬＳＩとしてもよい。
（４）実施の形態１では、試験片に取り付ける磁性体として、円形平板状の磁性体を用いる場合について説明してきたが、磁性体の形状は円形平板に限定されるものではない。例えば四角形の平らな磁性体を用いる場合には、その貼り付け角度（すなわち、回転角度）により検出感度が変化するおそれがあるが、材料試験の形態に応じて円形平板以外の形状を採り得ることは勿論である。同様に、平板の磁性体のみならず、立体形状の磁性体を取り付けることも可能である。また、非常に薄い試験片の片側に磁性体を貼付したとき、試験片自体がたわむなどの不都合が生じた場合には、試験片の両側に磁性体を貼付することも可能である。さらに、磁性体として磁性体粉末を含有した接着剤を用いることも可能である。
（５）ヘルムホルツコイルを用いる最大の利点は、２つのコイルをコイル半径分だけ離してあることから、コイルの内部を目視するための隙間が空くことである。しかし、非接触検出を行うために磁界を発生させるという観点からみれば、図５に示すように、一定の密度で一様に巻回した１次コイルＣ１を用いて磁界を発生させることも可能である。この場合には、差動コイルＣＣ，ＣＤを１次コイルＣ１の上に重ねて巻回する。ただし、図５のようなコイル構成を採った場合には、コイルの内部を目視することができないので、予め試験片の一部にマークを付けておき、外部から磁性体の位置を推測できるようにしておく必要がある。
【００３２】
＜実施の形態２＞
図６は、本発明を適用した変位計５０を示す説明図である。本実施の形態では、試験片ＴＰの１箇所の標点に磁性体４を貼付してある。磁性体４の外周部には、図２に示したコイル（すなわち、透明プラスチックボビン２上に巻回した４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤ）を配置してある。
【００３３】
上つかみ具３８および下つかみ具４０により試験片ＴＰを把持する点は、実施の形態１と同じである。また、薄膜状の試験片ＴＰを試験する際には、上つかみ具３８および下つかみ具４０として平板つかみ具を使用し、図示しない負荷機構により引張力を作用させる点も、実施の形態１と同じである。
【００３４】
図７は、駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す。本実施の形態では、これらコイル駆動回路および検出回路を一体化して、コイル駆動・検出回路８’を構成する。
【００３５】
図７において、Ｔ３およびＴ４は、図２（Ｂ）に示した差動コイルＣＣおよびＣＤの出力端である。１０はプリアンプ、１２はアンチ・エリアシング・フィルタ、１４はＡ／Ｄ変換器である。ここまでがアナログ信号処理系である。これ以降はデジタル信号処理系を用いる。本実施の形態においても、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いてデジタル信号処理系を構成する。デジタル信号処理系の動作については、実施の形態１で述べた通りであるので、説明は省略する。
【００３６】
ゲイン調整器２４からは、磁性体４の変位量を長さとして表すデジタル信号が出力される。ゲイン調整器２４の出力信号は、その信号自体で意味ある検出結果であるが、本実施の形態では材料試験機（図４において詳述する）の制御盤に帰還入力する。この帰還入力により、試験片４に作用させる引張力（または圧縮力）を所定のシーケンスに従って制御する。より具体的に述べるならば、試験片ＴＰに負荷する力を制御したり、磁性体４が所定位置に変位するまで負荷機構（図示せず）を制御するほか、制御盤に接続されているモニタ類の表示制御を行わせる。
【００３７】
デジタル信号処理系の正弦波発生器１６から出力されたサイン波sin ωtは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して、出力増幅器２８にも入力される。出力増幅器２８の出力端は、駆動コイルＣＡ,ＣＢを励磁するために、駆動コイルＣＡ,ＣＢの入力端Ｔ１，T２（図２（Ｂ）参照）に接続されている。
【００３８】
図４に示した材料試験機４４を用いて引張試験（あるいは圧縮試験）を行い得ることも、実施の形態１と同じである。
【００３９】
−実施の形態２による作用効果−
実施の形態２においても、図２を参照して説明した実施の形態１と同じコイル（２つの駆動コイルと２つの差動コイル）を用いているので、実施の形態１について述べた作用効果と同様の作用効果を奏することができる。但し、実施の形態２では特定の標点の変位量を測定している点が、標点間の伸びを測定する実施の形態１とは異なっている。
かくして、実施の形態１によれば、試験片の材質に拘わり無く、標点の変位を非接触にて検出することができる。
【００４０】
−変形例−
実施の形態２における各構成要素については、実施の形態１と同様の変形を行うことができる。
【００４１】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。また、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【００４２】
特許請求の範囲に記載した構成要素と、実施の形態との対応関係は次に示す通りである。
請求項１に記載した磁界発生用コイルは図２のコイルＣＡおよびＣＢに対応し、試験片の標点に取り付けた磁性体を交流磁界中に置いたときとは図１（Ｂ）の状態に対応し、磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルは図２のコイルＣＣおよびＣＤに対応する。
なお、本発明を解釈する上で上記の対応関係は何ら限定とならない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明を適用した伸び計の主要部を模式的に示した説明図である。
【図２】図１に示した４つのコイルＣＡ，ＣＢ，ＣＣ，ＣＤを詳細に説明するための図である。
【図３】駆動コイルＣＡおよびＣＢを励磁するための交流電圧を発生するコイル駆動回路と、差動コイルＣＣおよびＣＤから出力された差動出力電圧Ｅoutを変位量に変換するための検出回路とを示す回路図である。
【図４】図３に示したコイル駆動・検出回路８を用いた材料試験機を示す全体構成図である。
【図５】実施の形態１における変形例を示す図である。
【図６】本発明を適用した非接触型の変位計を示す説明図である。
【図７】図６に示した変位計の１次コイルを駆動する回路、および、２次コイルの差動出力から変位量を求める回路を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
ＴＰ 試験片
２ 透明プラスチックボビン
４ 磁性体
ＣＡ，ＣＢ 磁界発生用駆動コイル
ＣＣ，ＣＤ 変位検出用差動コイル
３８ 上つかみ具
４０ 下つかみ具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の交流磁界を発生させる磁界発生用コイルと、
試験片の標点に取り付けた磁性体を前記交流磁界中に置いたとき、前記磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルとを備え、
前記試験片に作用された引張力または圧縮力に応じた変位を前記差動コイルの出力から非接触にて検出することを特徴とする変位計。
【請求項２】
請求項１に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルおよび前記差動コイルは、透明なボビン上に巻回されたコイルであり、
前記ボビンの開口端部を通して挿入した前記試験片の設置位置を視認可能としたことを特徴とする変位計。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルとしてヘルムホルツコイルを用いることを特徴とする変位計。
【請求項４】
請求項１に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルは、ボビンの所定長にわたり一定密度で一様に巻回されたコイルであることを特徴とする変位計。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の変位計において、
前記試験片の標点に取り付けた磁性体は、前記試験片に貼付した円形磁性体であることを特徴とする変位計。
【請求項６】
試験片の２つの標点にそれぞれ磁性体を取り付け、各々の磁性体に対して請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁界発生用コイルおよび差動コイルを対応させることにより、標点間の伸び量を非接触にて検出することを特徴とする伸び計。
【請求項７】
請求項６に記載の伸び計と、試験片に対して負荷を作用させる負荷機構とを備えることを特徴とする材料試験機。
【請求項１】
所定の交流磁界を発生させる磁界発生用コイルと、
試験片の標点に取り付けた磁性体を前記交流磁界中に置いたとき、前記磁性体の変位量を差動電圧として出力する差動コイルとを備え、
前記試験片に作用された引張力または圧縮力に応じた変位を前記差動コイルの出力から非接触にて検出することを特徴とする変位計。
【請求項２】
請求項１に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルおよび前記差動コイルは、透明なボビン上に巻回されたコイルであり、
前記ボビンの開口端部を通して挿入した前記試験片の設置位置を視認可能としたことを特徴とする変位計。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルとしてヘルムホルツコイルを用いることを特徴とする変位計。
【請求項４】
請求項１に記載の変位計において、
前記磁界発生用コイルは、ボビンの所定長にわたり一定密度で一様に巻回されたコイルであることを特徴とする変位計。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の変位計において、
前記試験片の標点に取り付けた磁性体は、前記試験片に貼付した円形磁性体であることを特徴とする変位計。
【請求項６】
試験片の２つの標点にそれぞれ磁性体を取り付け、各々の磁性体に対して請求項１ないし４のいずれか一項に記載の磁界発生用コイルおよび差動コイルを対応させることにより、標点間の伸び量を非接触にて検出することを特徴とする伸び計。
【請求項７】
請求項６に記載の伸び計と、試験片に対して負荷を作用させる負荷機構とを備えることを特徴とする材料試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１５６６８０（Ｐ２００９−１５６６８０Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３４１８１（Ｐ２００７−３３４１８１）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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