JP2019015534A - Cable type extension sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】 非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、及び厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有するケーブル型伸長センサ、及びそのケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法を提供すること。【解決手段】 芯材の外周部に、導電体が捲回されたケーブル型伸長センサであって、芯材が長さ方向に分子が配向した高分子材料であり、導電体から電気信号を検出することを特徴とするケーブル型伸長センサ。さらには、芯材が合成繊維であることや、芯材の引張クリープひずみ(25℃)が1%以下であることが好ましい。さらに、上記の本発明のケーブル型伸長センサを配置したロープや、本発明のケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法である。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cable type extension sensor having high repeatability and high reliability even when used in a harsh surrounding environment while being suitable for non-destructive and continuous measurement, and extension deformation using the cable type extension sensor. To provide a measurement method. SOLUTION: This is a cable type extension sensor in which a conductor is wound around an outer peripheral portion of a core material, and the core material is a polymer material in which molecules are oriented in the length direction, and an electric signal is detected from the conductor. A cable-type extension sensor characterized by Further, it is preferable that the core material is a synthetic fiber and the tensile creep strain (25 ° C.) of the core material is 1% or less. Further, it is a method for measuring elongation deformation using the rope on which the cable-type extension sensor of the present invention is arranged and the cable-type extension sensor of the present invention. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、被測定体の伸長変形を測定するためのケーブル型伸長センサに関し、さらに詳しくは、海水中、屋外等の厳しい使用環境下で用いられるロープや、漁網、ケーブルブレースに適したケーブル型伸長センサに関する。 The present invention relates to a cable-type extension sensor for measuring extension deformation of an object to be measured, and more specifically, a cable type suitable for ropes, fishing nets, and cable braces used in severe use environments such as in seawater and outdoors. The present invention relates to an extension sensor.
ロープ、スリング、漁網、ケーブルブレース等の用途においては、継続的な外力の繰り返し負荷による疲労劣化による破壊や、一時的に大きな応力負荷による破壊の危険性が指摘されている。中でも人命に関わる用途に関しては、安全性の担保や保守管理の徹底は非常に重要である。 In applications such as ropes, slings, fishing nets, and cable braces, the dangers of destruction due to fatigue deterioration due to repeated repeated external force and temporary damage due to large stress loads have been pointed out. In particular, for applications involving human lives, ensuring security and thorough maintenance management are very important.
しかしこのような保守管理作業としては、目視検査や抜き取り検査等のみでは不十分であり、非破壊かつ常時モニターすることによって、対象物の劣化変化を把握できるセンサに対するニーズは、非常に高いものがある。 However, as such maintenance management work, visual inspection and sampling inspection are not enough, and there is a very high need for sensors that can grasp the deterioration change of the object by non-destructive and constant monitoring. is there.
そこで例えば、特許文献1には、非導電性エラストマーからなるマトリックス材料に導電性粒子を配合、分散し、伸長に伴うセンサの電気抵抗率の変化を利用する伸長感知素子の発明が提案されている。しかし、伸長の長期的な継続や、伸長緩和の繰り返しによって、エラストマーに塑性変形や応力低下が発生し、導電性粒子間の相対位置や、導電経路に変化を生じ、伸長率は一定であるに関わらず、出力である電気抵抗の値が大きく変動するという問題があった。さらに導電性粒子には、紫外線や熱、環境中の水分、塩分等の存在下で、例えば金属導電性粒子の表面酸化により電気抵抗率が経時的に変化するため、測定の安定性や信頼性に欠けるという問題があった。
Thus, for example,
また特許文献2では、ゴム弾性を有する細板状等の基材に、金属導電膜を表面に形成し、電気抵抗率の変化を利用するセンサも提案されているが、上記特許文献1と同様に表面酸化等に伴う性能低下や、伸長の繰り返しによって金属導電膜自身の破壊が起こることもあり、測定の安定性や信頼性に欠ける点は同じである。
さらに、これら電気抵抗値の変化を利用するセンサでは、伸長率と電気抵抗値間の線形性に乏しく、急激に電気抵抗値が変化したり、有効な測定範囲が狭いものが多かった。
Further,
Furthermore, many sensors using these changes in electrical resistance value have poor linearity between the elongation rate and the electrical resistance value, and the electrical resistance value changes abruptly and the effective measurement range is narrow.
そこで例えば特許文献3では、電気抵抗値の変化に代えて、インダクタンス値の変化を利用したセンサが提案されている。しかしこれらは基本構造として、固定されたコイル巻線と、相対的位置を移動できる磁芯等からなるメカニカルな構造を有しており、精度は高くなるものの、装置は大きく又は重くなり、ロープ等の軽量な材料のモニタリングを行う目的には、適したものではなかった。
対象物の伸長変形率を高い繰り返し精度で測定でき、かつ海水中や海辺などの屋外の厳しい環境下でも、高い精度と耐久信頼性を有するセンサは、まだ提案されていなかった。
Thus, for example,
There has not yet been proposed a sensor that can measure the elongation deformation rate of an object with high repeatability and that has high accuracy and durability reliability even under severe outdoor environments such as in seawater and the seaside.
本発明は、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、及び厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有するケーブル型伸長センサ、及びそのケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法を提供することにある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a cable type extension sensor that is suitable for non-destructive and continuous measurement, and has high reliability even when used in a severe ambient environment, and an extension deformation using the cable type extension sensor. It is to provide a measuring method.
本発明のケーブル型伸長センサは、芯材の外周部に、導電体が捲回されたケーブル型伸長センサであって、芯材が長さ方向に分子が配向した高分子材料であり、導電体から電気信号を検出することを特徴とする。
さらには、芯材が合成繊維であることや、芯材の引張クリープひずみ(25℃)が1%以下であること、電気信号がインダクタンス変化であることが好ましい。
またもう一つの本発明のロープは、上記の本発明のケーブル型伸長センサを配置したロープである。
さらに本発明の伸長変形の測定方法は、上記の本発明のケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法である。
The cable-type extension sensor of the present invention is a cable-type extension sensor in which a conductor is wound around the outer periphery of a core material, and the core material is a polymer material in which molecules are oriented in the length direction. An electrical signal is detected from
Furthermore, it is preferable that the core material is a synthetic fiber, the tensile creep strain (25 ° C.) of the core material is 1% or less, and the electric signal is an inductance change.
Another rope of the present invention is a rope in which the cable type extension sensor of the present invention is arranged.
Furthermore, the method for measuring extension deformation of the present invention is a method for measuring extension deformation using the cable-type extension sensor of the present invention.
本発明によれば、非破壊かつ連続測定に適していながら、高い繰り返し精度、及び厳しい周囲環境下での使用においても、高い信頼性を有するケーブル型伸長センサ、及びそのケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法が提供される。 According to the present invention, the cable-type extension sensor and the cable-type extension sensor having high reliability even in use under non-destructive and continuous measurement but with high repeatability and severe ambient environment are used. A method for measuring elongation deformation is provided.
本発明のケーブル型伸長センサは、芯材の外周部に、導電体が捲回されたケーブル型伸長センサであって、芯材が長さ方向に分子が配向した高分子材料であり、導電体から電気信号を検出するケーブル型伸長センサである。そして電気信号がケーブルの伸長率に対応したものであって、その変化を検出するものであることが好ましい。さらに検出される電気信号が、インダクタンス変化であることが好ましい。 The cable-type extension sensor of the present invention is a cable-type extension sensor in which a conductor is wound around the outer periphery of a core material, and the core material is a polymer material in which molecules are oriented in the length direction. It is a cable type extension sensor which detects an electric signal from. It is preferable that the electrical signal corresponds to the extension rate of the cable and detects the change. Further, the detected electrical signal is preferably an inductance change.
ここで本発明に用いられる、長さ方向に分子が配向した高分子材料である芯材としては、溶融又は溶解した高分子を長さ方向に延伸したり、液晶状態の高分子から得た、繊維、フィルム又はテープ等を挙げることができる。そして物性面から考えると、芯材が合成繊維であることが好ましい。また中心に空洞や別材料が存在する筒状の芯材であることも好ましい。 Here, as a core material that is a polymer material in which molecules are oriented in the length direction used in the present invention, a melted or dissolved polymer is stretched in the length direction, or obtained from a polymer in a liquid crystal state. A fiber, a film, a tape, etc. can be mentioned. From the viewpoint of physical properties, the core material is preferably a synthetic fiber. Moreover, it is also preferable that it is a cylindrical core material in which a cavity and another material exist in the center.
そして本発明で用いられる芯材は、25℃で測定した引張強度が0.1GPa以上であることが好ましく、より好ましくは1〜100GPaの範囲、さらに好ましくは3〜100GPaの範囲、最も好ましくは5〜100GPaの範囲にあることが好ましい。より好ましくは熱的に厳しい条件である60℃で測定した引張強度が0.1GPa以上であることが好ましく、さらに好ましくは1〜100GPaの範囲、特に好ましくは3〜100GPaの範囲、最も好ましくは5〜100GPaの範囲にあることが好ましい。引張強度が前記範囲を外れる場合には実使用において、ケーブル型伸長センサが破壊されたり、脆化する懸念が大きくなり、実用性に劣るものになる。尚、実用においては、屋外環境の直射日光による温度上昇や、外力、摩擦等によって、本発明のケーブル型伸長センサの温度は容易に上昇する。 And as for the core material used by this invention, it is preferable that the tensile strength measured at 25 degreeC is 0.1 GPa or more, More preferably, it is the range of 1-100 GPa, More preferably, it is the range of 3-100 GPa, Most preferably, 5 It is preferably in the range of ˜100 GPa. More preferably, the tensile strength measured at 60 ° C., which is thermally severe, is preferably 0.1 GPa or more, more preferably in the range of 1 to 100 GPa, particularly preferably in the range of 3 to 100 GPa, and most preferably 5 It is preferably in the range of ˜100 GPa. When the tensile strength is out of the above range, there is a greater concern that the cable-type extension sensor will be broken or become brittle in actual use, resulting in poor practicality. In practical use, the temperature of the cable-type extension sensor of the present invention easily rises due to temperature rise caused by direct sunlight in the outdoor environment, external force, friction, or the like.
また芯材は、25℃で測定した引張クリープ(ひずみ変形率)が1%以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.5%の範囲、さらに好ましくは0.001〜0.2%の範囲、特に好ましくは0.001〜0.1%の範囲にあることが好ましい。またこの芯材は、より好ましくは熱的に厳しい条件である60℃で測定した引張クリープ(ひずみ変形率)が1%以下の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.5%の範囲、さらに好ましくは0.001〜0.2%の範囲、特に好ましくは0.001〜0.1%の範囲にあることが好ましい。引張クリープの値が前記範囲を外れる場合には、実使用において、センサの繰り返しの測定精度や、経時安定性が低下し、実用性が低くなる。前述の通り、実用においては、屋外環境の直射日光による温度上昇や、外力、摩擦等によって、本発明のケーブル型伸長センサの温度は容易に上昇する。 The core material preferably has a tensile creep (strain deformation rate) measured at 25 ° C. of 1% or less, more preferably 0.001 to 0.5%, and still more preferably 0.001 to 0.001. It is preferable to be in the range of 0.2%, particularly preferably in the range of 0.001 to 0.1%. Further, the core material preferably has a tensile creep (strain deformation rate) measured at 60 ° C., which is a more severe thermal condition, in the range of 1% or less, more preferably 0.001 to 0.5. %, More preferably in the range of 0.001 to 0.2%, particularly preferably in the range of 0.001 to 0.1%. When the tensile creep value is out of the above range, in actual use, the repeated measurement accuracy of the sensor and the stability over time are lowered and the practicality is lowered. As described above, in practical use, the temperature of the cable-type extension sensor of the present invention easily rises due to temperature rise caused by direct sunlight in the outdoor environment, external force, friction, or the like.
尚、この芯材の引張弾性率は0.1GPa以上である事が好ましく、より好ましくは1〜1000GPaの範囲、更に好ましくは10〜1000GPa、最も好ましくは50〜1000GPaの範囲である。引張弾性率が前記範囲を外れる場合には実使用において、ケーブル型伸長センサが外力変形により破壊したり、脆化する懸念が大きくなり、実用性に劣るものになる。 In addition, it is preferable that the tensile elasticity modulus of this core material is 0.1 GPa or more, More preferably, it is the range of 1-1000 GPa, More preferably, it is the range of 10-1000 GPa, Most preferably, it is the range of 50-1000 GPa. When the tensile elastic modulus is out of the above range, in actual use, there is a greater concern that the cable-type extension sensor may be broken or embrittled due to external force deformation, resulting in poor practicality.
また芯材の直径は0.02〜300mmの範囲にある事が好ましく、より好ましくは0.04〜30mmの範囲、さらに好ましくは0.06〜3mmの範囲、最も好ましくは0.08〜0.6mmの範囲である。尚、ここでの直径は近似直径であって、断面の面積からその面積に該当する真円の直径に換算した値である。芯材の直径が小さすぎると、芯材の周りに導電体を巻回する上で、導電体の均一な巻回が難しくなり、巻回時に導電体が重なり合う等の不良が発生しやすい。一方、芯材の直径が大きすぎると屈曲性や屈曲耐久性が低下する。 Moreover, it is preferable that the diameter of a core material exists in the range of 0.02-300 mm, More preferably, it is the range of 0.04-30 mm, More preferably, it is the range of 0.06-3 mm, Most preferably, it is 0.08-0. The range is 6 mm. In addition, the diameter here is an approximate diameter, and is a value converted from the area of the cross section to the diameter of a perfect circle corresponding to the area. When the diameter of the core material is too small, it is difficult to uniformly wind the conductor around the core material, and defects such as overlapping of the conductors are likely to occur during winding. On the other hand, if the diameter of the core material is too large, flexibility and bending durability are lowered.
また芯材の25℃で測定した引張破断伸度は、1〜100%の範囲にある事が好ましく、より好ましくは2〜50%、更に好ましくは4〜30%の範囲であることが好ましい。より好ましくは60℃で測定した引張破断伸度が1〜100%の範囲にある事が好ましく、より好ましくは2〜50%、更に好ましくは4〜30%の範囲であることが好ましい。このような適度な伸度を有することによって、ケーブルの微細な動きによる物性の劣化を有効に防ぐことが可能となる。また本発明のセンサでは、電気信号として、芯材が伸びることによって測定値が変動するインダクタンス変化等を測定することが好ましい。そのような場合には、例えばこの芯材に金属を用いた場合は伸度が低く、たとえ表面を絶縁したとしても有効な測定値を得ることができない。一方、伸度が大きすぎる場合には、センサの安定した設置が困難になるばかりか、製造工程でのハンドリングが悪化する傾向にある。 The tensile elongation at break measured at 25 ° C. of the core material is preferably in the range of 1 to 100%, more preferably 2 to 50%, still more preferably 4 to 30%. More preferably, the tensile elongation at break measured at 60 ° C. is preferably in the range of 1 to 100%, more preferably 2 to 50%, still more preferably 4 to 30%. By having such an appropriate elongation, it becomes possible to effectively prevent deterioration of physical properties due to minute movement of the cable. In the sensor of the present invention, it is preferable to measure, as an electrical signal, an inductance change or the like in which a measured value varies as the core material extends. In such a case, for example, when a metal is used for the core material, the elongation is low, and an effective measurement value cannot be obtained even if the surface is insulated. On the other hand, when the elongation is too large, it is difficult to stably install the sensor, and handling in the manufacturing process tends to deteriorate.
また、この芯材は少なくともその表面が電気絶縁性を有していることが好ましい。芯材には導電体が巻回され、導電体とその周囲との電気的短絡の発生を防ぐ事が好ましい為である。なお、芯材に導電性を有する材料を用いる場合には、芯材と導電体の両者の界面に電気絶縁層が形成することが必須である。 Moreover, it is preferable that at least the surface of this core material has electrical insulation. This is because a conductor is wound around the core member, and it is preferable to prevent an electrical short circuit between the conductor and its surroundings. In addition, when using the material which has electroconductivity for a core material, it is essential to form an electrical insulation layer in the interface of both a core material and a conductor.
このような芯材としては先に述べたように分子が配向した高分子であるが、特に強力等の物性に優れた、例えば芳香族ポリアミド樹脂であることが好ましい。特には長さ方向に分子が配向した繊維である合成繊維であることが好ましく、さらには延伸を行って分子の配向を進めることも好ましい。 Such a core material is a polymer in which molecules are oriented as described above, and is particularly preferably an aromatic polyamide resin having excellent physical properties such as strength. In particular, it is preferably a synthetic fiber that is a fiber in which molecules are oriented in the length direction, and it is also preferred to advance the orientation of molecules by stretching.
また合成繊維としては、高物性の芳香族ポリアミド繊維(以下「アラミド繊維」ということがある)であることが好ましい。さらにはパラ型の芳香族ポリアミド繊維(例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、帝人株式会社製、「トワロン」)であることや、共重合タイプのパラ系アラミド繊維(例えば、コポリパラフェニレン‐3、4’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、帝人株式会社製、「テクノーラ」)等が好ましく例示される。 The synthetic fiber is preferably an aromatic polyamide fiber having high physical properties (hereinafter sometimes referred to as “aramid fiber”). Furthermore, it is a para type aromatic polyamide fiber (for example, polyparaphenylene terephthalamide fiber, manufactured by Teijin Ltd., “Twaron”), or a copolymer type para aramid fiber (for example, copolyparaphenylene-3, Preferable examples include 4′-oxydiphenylene terephthalamide fiber, manufactured by Teijin Limited, “Technola”) and the like.
さらに本発明では、電気信号を検出して伸長度を測定するのであるが、ケーブルの伸長率に対応した電気信号の変化を検出するものであることが好ましい。さらには電気信号としてインダクタンス変化を用いることが好ましい。そしてその場合、芯材としては透磁率が高いことが好ましい。透磁率の値としては、真空の透磁率との比で示される比透磁率の値として定義することができ、1〜10000の範囲、より好ましくは1〜1000の範囲、さらに好ましくは1〜100の範囲、最も好ましくは1〜10の範囲とする事が好ましい。このようにコイルの芯に相当する芯材の透磁率が上昇すると、測定されるインダクタンスの値も相対的に高まる。本発明のセンサにおいて、そのインダクタンスの変化を測定原理とする場合に、その測定精度がより高まることになる。センサ信号の大きさとノイズの大きさの比(S/N比)もこれにより向上するからである。ただし透磁率が高くなりすぎると、インダクタンスの絶対値が大きくなり、交流インピーダンスが増大して、センサ信号の電気的処理に、大きな負荷がかかり、連続測定が困難になる懸念がある。 Further, in the present invention, the electrical signal is detected and the degree of extension is measured, but it is preferable that the change in the electrical signal corresponding to the extension rate of the cable is detected. Furthermore, it is preferable to use an inductance change as an electric signal. In that case, the core material preferably has a high magnetic permeability. The value of magnetic permeability can be defined as the value of relative magnetic permeability indicated by the ratio to the vacuum magnetic permeability, and is in the range of 1 to 10000, more preferably in the range of 1 to 1000, and still more preferably in the range of 1 to 100. The most preferable range is 1 to 10. Thus, when the magnetic permeability of the core material corresponding to the core of the coil is increased, the value of the inductance to be measured is relatively increased. In the sensor of the present invention, when the change in inductance is used as a measurement principle, the measurement accuracy is further increased. This is because the ratio (S / N ratio) between the magnitude of the sensor signal and the noise is also improved. However, if the magnetic permeability is too high, the absolute value of the inductance increases, the AC impedance increases, and there is a concern that a large load is applied to the electrical processing of the sensor signal, making continuous measurement difficult.
このように芯材の透磁率を高めるためには、高透磁率の材料の微粒子を、芯材を構成する高分子中に分散複合する方法が好ましく例示される。このような高透磁率の材料としては、パーマロイ、ニッケル、鉄、フェライト、ケイ素鋼、炭素鋼等が挙げられるが、特にフェライト微粒子はハンドリング性も良く、好ましく挙げられる。 In order to increase the magnetic permeability of the core material in this way, a method in which fine particles of a material having a high magnetic permeability are dispersed and combined in a polymer constituting the core material is preferably exemplified. Examples of such a high magnetic permeability material include permalloy, nickel, iron, ferrite, silicon steel, and carbon steel. Ferrite fine particles are particularly preferable because of good handling properties.
さて本発明のケーブル型伸長センサは、芯材が上記のような長さ方向に分子が配向した高分子材料であって、その芯材の外周部に導電体が捲回されたケーブル型伸長センサであるものである。そして、本発明のセンサは、そのセンサ内部の導電体から電気信号、特に好ましくはインダクタンス変化、を検出することを特徴とする。 The cable-type extension sensor of the present invention is a cable-type extension sensor in which the core material is a polymer material in which molecules are oriented in the length direction as described above, and a conductor is wound around the outer periphery of the core material. It is what is. The sensor of the present invention is characterized by detecting an electrical signal, particularly preferably an inductance change, from a conductor inside the sensor.
このような本発明のケーブル型伸長センサに用いられる導電体の材質としては、導電性のある各種金属が好ましくは例示され、例えば銅、銅合金、アルミニウムなどを挙げることができる。またはさらにその表面にめっきを施した金属でもよい。なおこれらは以下、導電体以外に導電線、導電箔線、導体線と表記することもある。 Preferred examples of the material of the conductor used in the cable type extension sensor of the present invention include various conductive metals, such as copper, copper alloy, and aluminum. Alternatively, a metal whose surface is plated may be used. In addition, these may be described below as a conductive wire, a conductive foil wire, or a conductor wire in addition to the conductor.
導電体としては、電気を伝導することが必要であるが、その電気的な抵抗が低いことが好ましい。具体的には導電体の電気抵抗値は0.5〜100μΩcmの範囲であることが好ましく、より好ましくは1.0〜10μΩcmの範囲であることが好ましい。このような範囲を満足することにより、センサの精度を高め、消費電力を下げ、導電体の繰り返し伸長変形や屈曲変形に対する耐疲労性を高めることが可能となる。 The conductor needs to conduct electricity, but its electrical resistance is preferably low. Specifically, the electrical resistance value of the conductor is preferably in the range of 0.5 to 100 μΩcm, more preferably in the range of 1.0 to 10 μΩcm. By satisfying such a range, it is possible to improve the accuracy of the sensor, reduce the power consumption, and improve the fatigue resistance against repeated elongation deformation and bending deformation of the conductor.
このような導電体の形状としては、円形に近い場合にはその直径が0.01〜5mmの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.015〜1mmの範囲、更に好ましくは0.02〜0.2mmの範囲にあることが好ましい。また断面が円形でない場合は、その断面積が同じ円の直径を近似直径として上記の範囲内であることが好ましい。また箔状の形状であることも好ましく、その場合は厚みが0.01〜0.5mmの範囲、幅が0.1〜5mmの範囲であることが好ましい。このような形状を取ることにより、屈曲変形等への耐性を、より向上させることが可能となる。 As the shape of such a conductor, when the shape is close to a circle, the diameter is preferably in the range of 0.01 to 5 mm, more preferably in the range of 0.015 to 1 mm, and still more preferably in the range of 0.02 to 0.02. It is preferably in the range of 0.2 mm. When the cross section is not circular, the cross sectional area is preferably within the above range with the diameter of the same circle as the approximate diameter. Moreover, it is also preferable that it is a foil shape, and in that case, it is preferable that the thickness is in the range of 0.01 to 0.5 mm and the width is in the range of 0.1 to 5 mm. By adopting such a shape, it is possible to further improve the resistance to bending deformation and the like.
さらにその表面に銀メッキ、ニッケル等のメッキを施すことも好ましく、そのようにめっき処理された導電体は、表面酸化防止や耐摩耗性をさらに高めることが可能となる。特に好ましくは、電気絶縁性の樹脂被覆が導電体の表面になされた、いわゆるエナメル線を用いることが好ましい。 Furthermore, it is also preferable to apply silver plating, nickel plating, or the like on the surface, and the conductor thus plated can further improve surface oxidation prevention and wear resistance. It is particularly preferable to use a so-called enameled wire in which an electrically insulating resin coating is applied to the surface of the conductor.
もっとも本発明のセンサの電気信号として、インダクタンスの変化を用いる測定原理を用いた場合には、導電体の表面酸化や傷付き等による電気抵抗値の経時的変化の影響を受けにくく、これらのメッキは施さなくとも、通常の環境下では、十分に安定した信頼性の高い測定が可能である。 However, when the measurement principle using the change in inductance is used as the electrical signal of the sensor of the present invention, it is difficult to be affected by the temporal change in the electrical resistance value due to the surface oxidation or scratching of the conductor. Even if it is not applied, it is possible to perform sufficiently stable and reliable measurement under normal circumstances.
また本発明の導電体としては、巻線を束ねて、撚り加工したものを用いることも好ましい。このように、センサの内部構造として撚り線を用いることによって、屈曲等への耐久性をより高めることが可能となる。ただし各巻線の相互間で導通が起こらないように、エナメル線等の電気絶縁層のコーティングが施された導電体を用いる事が好ましい。 In addition, as the conductor of the present invention, it is also preferable to use a conductor in which windings are bundled and twisted. Thus, by using a stranded wire as the internal structure of the sensor, it is possible to further improve the durability against bending and the like. However, it is preferable to use a conductor coated with an electrical insulating layer such as an enamel wire so that conduction between the windings does not occur.
そしてこれら導電体は本発明では、芯材の周囲にコイル状に巻回されるのであるが、より精度の高い測定を行う上では、隣接する導電体が重ならないように配置する事が好ましい。ただし、隣接する導電体と導電体の間隙が大き過ぎると、インダクタンス等の絶対値が低下して信号/ノイズ比(S/N比)が不十分になったり、大きな間隙からコイルで発生する磁束が漏れることで精度良い測定ができなくなる傾向にある。本発明のセンサを用いた測定では、原理として、巻回ピッチ(もしくは一定長あたりの巻数)の変化によるインダクタンス値の相対変化を用いることが好ましいのであるが、導電体の重なりは、巻回ピッチや巻数の変化を阻害して測定の誤差要因となる傾向にある。 In the present invention, these conductors are wound around the core material in a coil shape. However, in order to perform measurement with higher accuracy, it is preferable to dispose adjacent conductors so that they do not overlap. However, if the gap between adjacent conductors is too large, the absolute value of inductance, etc. will decrease and the signal / noise ratio (S / N ratio) will be insufficient, or the magnetic flux generated in the coil from a large gap Leakage tends to prevent accurate measurement. In the measurement using the sensor of the present invention, as a principle, it is preferable to use a relative change in the inductance value due to a change in the winding pitch (or the number of turns per fixed length). It tends to be a measurement error factor by inhibiting changes in the number of turns.
本発明のケーブル型伸長センサでは、芯材の外周部に上記の導電体が捲回されているのであるが、捲回する際に隣接する導電体間の間隙は、導電体にエナメル加工等の電気絶縁層の表面被覆が為されていない、いわゆる裸線の場合は、0.01〜1mmの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.02〜0.5mm、更に好ましくは0.03〜0.3mmの範囲である事が好ましい。一方、導電体にエナメル線等の電気絶縁層の形成された導電体を用いた場合には、下限をゼロ(相互に接触する状態)とすることも可能である。このような範囲とする事によって、隣接する導電体間の相互接触による短絡を防ぎ、コイル巻線として機能させる事ができる。 In the cable type extension sensor of the present invention, the conductor is wound on the outer peripheral portion of the core material, but the gap between the conductors adjacent to each other when wound is such that the conductor is enameled or the like. In the case of so-called bare wire in which the surface of the electrical insulating layer is not applied, it is preferably in the range of 0.01 to 1 mm, more preferably 0.02 to 0.5 mm, and still more preferably 0.03 to 3 mm. A range of 0.3 mm is preferable. On the other hand, when a conductor having an electrical insulating layer such as an enamel wire is used as the conductor, the lower limit can be set to zero (in a state where they are in contact with each other). By setting it as such a range, the short circuit by the mutual contact between adjacent conductors can be prevented, and it can function as a coil winding.
また導電体の巻回の密度としては、100〜10000T/mの範囲とすることが好ましい。より好ましくは300〜6000T/m、さらに好ましくは600〜3000T/m、最も好ましくは1000〜2000T/mの範囲とすることが好ましい。ここでこのケーブル型伸長センサにおける1m長あたりの巻数(T/m)については、特にインダクタンス値と比例関係にあるため、センサの感度を高めるためには、巻数を大きくすることが一般に好ましい。ただしで巻数を大きくしすぎるとインダクタンス値の上昇に伴い、交流インピーダンスが増大して、電気処理回路に大きな負荷をかける傾向となる。 Further, the winding density of the conductor is preferably in the range of 100 to 10,000 T / m. More preferably, it is 300-6000 T / m, More preferably, it is 600-3000 T / m, Most preferably, it is preferable to set it as the range of 1000-2000 T / m. Here, since the number of turns per 1 m length (T / m) in this cable-type extension sensor is proportional to the inductance value in particular, it is generally preferable to increase the number of turns in order to increase the sensitivity of the sensor. However, if the number of turns is increased too much, the AC impedance increases as the inductance value increases, and a large load tends to be applied to the electrical processing circuit.
本発明のケーブル型伸長センサは、上記のように芯材の外周部に導電体が捲回されたものであるが、さらにはその外層に電磁波遮断層を有することが好ましい。電磁波遮断層を設けることにより、交流電磁波(強度が時間変化する電磁波)の外部空間からの侵入を阻止することができ、センサの信号検出用の導体線コイルに誘導電流が流れることや、信号誤差の発生をより少なくすることが可能となる。 The cable-type extension sensor of the present invention is one in which a conductor is wound on the outer peripheral portion of the core material as described above, and further preferably has an electromagnetic wave blocking layer on the outer layer. By providing an electromagnetic wave blocking layer, AC electromagnetic waves (electromagnetic waves whose strength changes with time) can be prevented from entering the external space, and an induced current flows through the conductor wire coil for signal detection of the sensor. It is possible to reduce the occurrence of.
このような電磁波遮断層としては、捲回された導電体の外側に電気絶縁層を介して、電磁波遮蔽の機能を有する導電層を配置したものであることが好ましい。また電磁波遮蔽層の外側に、更に同種もしくは別種の電気絶縁層を設ける事も好ましい。このように外層に電気絶縁層を積層する事により、電気絶縁の信頼性が増すのみならず、外部との摩擦の耐性を高めたり、耐水性、防水性を高めたり、もしくは周辺との固定に寄与し、接着力を高める効果を得たりする事ができる。 As such an electromagnetic wave shielding layer, a conductive layer having an electromagnetic wave shielding function is preferably disposed outside the wound conductor through an electrical insulating layer. It is also preferable to further provide the same type or another type of electrical insulating layer outside the electromagnetic wave shielding layer. By laminating the electrical insulation layer on the outer layer in this way, not only the reliability of the electrical insulation is increased, but also the resistance to friction with the outside is increased, the water resistance and waterproofness are increased, or the periphery is fixed. It is possible to contribute and to obtain an effect of increasing the adhesive strength.
電気絶縁層としてはエナメル層や合成ゴム、ポリイミド、エポキシ、シリコーン、ポリウレタン、4フッ化エチレン、3フッ化エチレン等の樹脂からなるものであることが好ましい。これらの樹脂を導電体上にコーティングすることによって、電気絶縁層を形成することが可能である。コーティング厚みについては、その材質にも依存するが、0.01〜3mmの範囲とする事が好ましく、より好ましくは0.05〜2mm、さらに好ましくは0.1〜1mm、最も好ましくは0.2〜0.5mmの範囲であることが好ましい。薄すぎると、必要な電気絶縁機能を安定的に果たすことが困難となる傾向にあり、逆に厚すぎるとケーブル型伸長センサの屈曲性や屈曲耐久性が低下する傾向にある。 The electrical insulating layer is preferably made of an enamel layer, a synthetic rubber, polyimide, epoxy, silicone, polyurethane, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene or the like. It is possible to form an electrically insulating layer by coating these resins on a conductor. The coating thickness depends on the material, but is preferably in the range of 0.01 to 3 mm, more preferably 0.05 to 2 mm, still more preferably 0.1 to 1 mm, and most preferably 0.2. It is preferable to be in the range of ˜0.5 mm. If it is too thin, it tends to be difficult to stably perform the necessary electrical insulation function. Conversely, if it is too thick, the flexibility and bending durability of the cable-type extension sensor tend to decrease.
この電気絶縁層のコーティング方法としては、ディップコーティング(樹脂を溶剤に溶かした層に導体線を浸せきしてコーティングする方法)や、溶融コーティング法(溶融樹脂を充填した孔の中に導体線を通してコーティングする方法)等が好ましく挙げられる。 As a coating method for this electrical insulation layer, dip coating (a method in which a conductor wire is immersed in a layer in which a resin is dissolved in a solvent) or a melt coating method (a coating through a conductor wire in a hole filled with a molten resin) And the like) are preferred.
そして電磁波遮断層としては、この電気絶縁層の上に導電層を配置することが必要である。この導電層は、外来電磁波を十分遮断できるよう、導体線を空間が生じないように隙間なくなく巻回する事が好ましい。 And as an electromagnetic wave shielding layer, it is necessary to arrange | position a conductive layer on this electrical insulation layer. It is preferable that the conductive layer is wound without gap so that a space is not generated so as to sufficiently block external electromagnetic waves.
導電層の厚みとしては、0.01〜0.2mmの範囲とする事が好ましく、より好ましくは0.015〜0.15mm、更に好ましくは0.02〜0.1mm、最も好ましくは0.025〜0.75mmの範囲であることが好ましい。導電層の厚みが薄すぎると遮蔽性能が低下する懸念があり、逆に厚みが厚すぎるとケーブル型伸長センサの全体直径も大きくなるため、屈曲性や屈曲耐久性の低下を招く傾向にある。 The thickness of the conductive layer is preferably in the range of 0.01 to 0.2 mm, more preferably 0.015 to 0.15 mm, still more preferably 0.02 to 0.1 mm, and most preferably 0.025. It is preferable to be in the range of ˜0.75 mm. If the thickness of the conductive layer is too thin, there is a concern that the shielding performance may be reduced. Conversely, if the thickness is too thick, the overall diameter of the cable-type extension sensor also increases, which tends to cause a decrease in flexibility and bending durability.
さらに、電磁波遮蔽層の外側には、保護層を設けることが好ましい。電磁波遮蔽層の傷付き防止、ほつれ防止、耐酸化性等の性能が向上する。また、本発明のケーブル型伸長センサの表面保護、摩耗対策、電気絶縁性の確保、耐水性向上等ももたらされる。 Furthermore, it is preferable to provide a protective layer outside the electromagnetic wave shielding layer. Performances such as prevention of scratches, fraying prevention and oxidation resistance of the electromagnetic wave shielding layer are improved. In addition, the cable type extension sensor of the present invention also provides surface protection, wear countermeasures, ensuring electrical insulation, improved water resistance, and the like.
保護層としては、上記の電気絶縁層と同様の物を用いることができ、保護層の厚みは0.01〜3mmの範囲とすることが好ましい。より好ましくは0.05〜2mm、さらに好ましくは0.1〜1mm、最も好ましくは0.2〜0.5mmの範囲であることが好ましい。 As a protective layer, the thing similar to said electric insulation layer can be used, and it is preferable that the thickness of a protective layer shall be the range of 0.01-3 mm. More preferably, it is 0.05-2 mm, More preferably, it is 0.1-1 mm, Most preferably, it is preferable that it is the range of 0.2-0.5 mm.
そして、本発明の芯材の外周部に、導電体が捲回されたケーブル型伸長センサの全体の太さとしては、直径が0.1〜3000mm(0.1mm〜3m)の範囲にある事が好ましく、より好ましくは0.3〜30mmの範囲、更に好ましくは0.5〜10mmの範囲、最も好ましくは0.8〜5mmの範囲にあることが好ましい。このような範囲とする事により、耐久性や安定性、組み込み性に優れたセンサケーブルとして用いる事ができる。 And as a whole thickness of the cable type | mold extension | expansion sensor by which the conductor was wound by the outer peripheral part of the core material of this invention, a diameter exists in the range of 0.1-3000 mm (0.1 mm-3m). More preferably, it is preferably in the range of 0.3 to 30 mm, more preferably in the range of 0.5 to 10 mm, and most preferably in the range of 0.8 to 5 mm. By setting it as such a range, it can be used as a sensor cable excellent in durability, stability, and incorporation.
また本発明のケーブル型伸長センサの長さは、測定用途に応じ適宜決定することが可能であり、多くの場合、1〜1000万mm(1mm〜10km)の範囲で使用される。例えば、ロープに全体を組み込む用途においては1000〜10000000mm(1m〜10km)の範囲が一般的には好ましい。ロープの一部分に組み込む用途の場合は10〜100000mm(10mm〜100m)の範囲であることが好ましい。 Moreover, the length of the cable type | mold extension sensor of this invention can be suitably determined according to a measurement use, and is used in the range of 1-10 million mm (1 mm-10 km) in many cases. For example, a range of 1000 to 10000000 mm (1 m to 10 km) is generally preferred in applications where the entire rope is incorporated. In the case of an application incorporated in a part of the rope, it is preferably in the range of 10 to 100000 mm (10 mm to 100 m).
このような本発明のケーブル型伸長センサは、伸長を測定したい対象物(被測定体、例えばケーブル)の内部の全体または一部分に組み込んで、もしくは対象物(被測定体)全体またはの一部分の表層に固定して、配置することにより、対象物(被測定体)の伸長の度合を、測定する(モニターする)ことができる。 Such a cable-type extension sensor of the present invention is incorporated in the whole or a part of an object (measurement object, for example, a cable) whose extension is to be measured, or a surface layer of the whole or part of the object (measurement object). The degree of extension of the object (object to be measured) can be measured (monitored) by being fixed to and disposed on.
なお、ここで「対象物の一部分」としては、対象物(被測定体)の当該一部分(もしくは代表的部分)の伸長度合を測定する目的で本発明のケーブル型伸長センサが用いられる場合には、目的上、必要とされる測定対象部分のみに伸長センサケーブルを組み込むこと、または表層固定することで測定される。また、対象物(被測定体)の全体(全域)を測定対象とする場合は、対象物の「全体」(全域)に、1本もしくは複数本のセンサが適切な方位で組み込まれる、もしくは表層固定して測定することが可能なことは言うまでもない。 In addition, when the cable type | mold extension sensor of this invention is used for the purpose of measuring the extension degree of the said part (or representative part) of a target object (measuring object) here as "a part of a target object" here, For the purpose, it is measured by incorporating an extension sensor cable only in a portion to be measured that is required, or by fixing the surface layer. When the entire object (measurement object) (entire area) is to be measured, one or a plurality of sensors are incorporated in an appropriate orientation in the “entire” (entire area) of the object, or the surface layer. Needless to say, measurement can be performed in a fixed manner.
対象物(被測定体)への本発明のケーブル型伸長センサの組み込み方法、もしくは表層固定方法としては、被測定体の伸長変形とケーブル型伸長センサの伸長度合を一致もしくはほぼ一致させることが好ましい。具体的には両者の界面に接着機能を有する接着樹脂層を設ける方法、固定用金具による締結、結束力を持つ繊維による締結等の方法が挙げられる。 As a method for incorporating the cable-type extension sensor of the present invention into the object (object to be measured) or a surface layer fixing method, it is preferable that the extension deformation of the object to be measured and the extension degree of the cable-type extension sensor are matched or substantially matched. . Specific examples include a method of providing an adhesive resin layer having an adhesive function at the interface between the two, a fastening method using a fixing metal fitting, and a fastening method using a fiber having a binding force.
また特に、対象物(被測定体)が、ケーブル等の繊維もしくは繊維の集合構造を有する場合では、その内部にケーブル型伸長センサを組み込む方法としては、例えば、ケーブル型伸長センサを繊維もしくは繊維集合構造の内部に相互に接触した状態で配した上で、撚り加工を行い、撚り加工の捻じれ力により、センサと繊維もしくは繊維集合体間に大きな圧着力と摩擦力を発生させることで、実質的に相互固定された状態を作り出すことができる。相互固定を更に確かなものとする為にはセンサと繊維もしくは繊維集合体の界面に接着機能をする接着樹脂層を設けることが好ましい。 Further, in particular, when the object (measurement object) has a fiber or a fiber aggregate structure such as a cable, as a method for incorporating the cable type elongation sensor therein, for example, the cable type elongation sensor is a fiber or fiber aggregate. By arranging the structure in contact with each other and then twisting it, the twisting force of the twisting process generates a large pressure and friction force between the sensor and the fiber or fiber assembly. Can be created in a mutually fixed state. In order to further ensure mutual fixation, it is preferable to provide an adhesive resin layer having an adhesive function at the interface between the sensor and the fiber or fiber assembly.
本発明のケーブル型伸長センサを対象物(被測定体)に固定する際に用いる接着樹脂層には大きな制約はないが、ケーブルセンサの層構成に含まれる芯線や被覆樹脂層の耐熱温度を考慮して選定する事が好ましく、220℃以下の温度で硬化する熱硬化性樹脂や、軟化温度が220℃以下の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂を用いることにより、加熱によって樹脂が軟化もしくは溶融して、それらの界面において、接着もしくは融着させることが容易となる。ここで好ましい樹脂を例示すると、熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン、不飽和ポリエスエル、ビニルエステル、アクリル系、フェノール系、エポキシ系、シリコーン系の樹脂等を挙げることができ、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート、およびそれらの変性樹脂等を、好ましく用いられる例として挙げることができる。 The adhesive resin layer used when fixing the cable type extension sensor of the present invention to an object (measuring object) is not greatly restricted, but the heat resistance temperature of the core wire and the covering resin layer included in the cable sensor layer configuration is considered. Therefore, it is preferable to use a thermosetting resin that cures at a temperature of 220 ° C. or lower, or a thermoplastic resin that has a softening temperature of 220 ° C. or lower. By using such a resin, the resin is softened or melted by heating, and it becomes easy to adhere or fuse at the interface between them. Examples of preferred resins here include polyurethane, unsaturated polyester, vinyl ester, acrylic-based, phenol-based, epoxy-based, and silicone-based resins. Thermoplastic resins include: Polyethylene, polypropylene, nylon, polycarbonate, modified resins thereof, and the like can be preferably used.
これらの接着樹脂層を配置する方法としては、例えば、組み込みの前に本発明のケーブル型伸長センサや、対象物(被測定体)の繊維もしくは繊維集合体の最表層に予めコーティングしておく方法、または組み込みの後に必要な部位に外側から注入、含浸させる方法等が挙げられる。
そしてもう一つの本発明のロープは、この本発明のケーブル型伸長センサを配置したロープである。
次に本発明のケーブル型伸長センサを用いた伸長変形の測定方法を述べる。
As a method for disposing these adhesive resin layers, for example, the cable type extension sensor of the present invention, the fiber of the object (measuring object) or the outermost layer of the fiber assembly before coating is pre-coated. Or a method of injecting and impregnating a necessary site after incorporation from the outside.
Another rope of the present invention is a rope in which the cable type extension sensor of the present invention is arranged.
Next, a method for measuring extension deformation using the cable type extension sensor of the present invention will be described.
この本発明の一つである伸長変形の測定方法は、上記のようにして本発明のケーブル型伸長センサを対象物(被測定体)に設置した後、ケーブル型伸長センサ内のコイル状の導電体から検出される電気信号の変化から、対象物(被測定体)の伸長変形を測定する。より具体的には、電気信号としてはインダクタンス変化であることが最適である。導電体の巻線のインダクタンス変化と、ケーブル型伸長センサの伸長率の変化とは、安定した線形性(直線的変化)を有するため、測定精度を高めることが可能となるからである。 In the method for measuring extension deformation, which is one of the present invention, the cable-type extension sensor in the cable-type extension sensor is installed after the cable-type extension sensor of the invention is installed on the object (measurement object) as described above. From the change in the electrical signal detected from the body, the extension deformation of the object (measurement object) is measured. More specifically, the electrical signal is optimally an inductance change. This is because the change in the inductance of the winding of the conductor and the change in the extension rate of the cable-type extension sensor have stable linearity (linear change), so that the measurement accuracy can be increased.
さて、コイル状の導電体の伸長と、インダクタンスの減少との関係については、図1を用いて説明することができる。なおここでは、コイル初期長をD(m)、電流をI(A)、コイル断面積をS(m2)、総巻き数をN、そして単位長さあたりの巻数がn=N/Dとした。 Now, the relationship between the extension of the coiled conductor and the decrease in inductance can be described with reference to FIG. Here, the initial coil length is D (m), the current is I (A), the coil cross-sectional area is S (m 2 ), the total number of turns is N, and the number of turns per unit length is n = N / D. did.
コイルの自己インダクタンスL(H)は、透磁率をμ(N/A2)としたとき、
L=μN2S/D
とあらわされる。
(コイル内部の磁場H(N/Wb)は、電流Iとして、
H=nI
コイル内部の磁束密度B(Wb/m2)は
B=μH=μnI
コイル断面積S(m2)を貫く磁束Φ0(Wb)は、
Φ0=B・S=μnIS
初期長D、総巻き数Nのコイルにおいては、磁束Φ0が総巻き数Nのコイルと交わるため、
Φ=N・Φ0=N・μnIS=N・μ(N/D)IS=μN2SI/D
コイルの自己インダクタンスL(H)は、
L=Φ/I=μN2S/D)
The self-inductance L (H) of the coil is obtained when the permeability is μ (N / A 2 )
L = μN 2 S / D
It is expressed.
(The magnetic field H (N / Wb) inside the coil is the current I,
H = nI
The magnetic flux density B (Wb / m 2 ) inside the coil is B = μH = μnI
Magnetic flux Φ 0 (Wb) penetrating the coil cross-sectional area S (m 2 ) is
Φ 0 = B · S = μnIS
In the coil having the initial length D and the total number of turns N, the magnetic flux Φ 0 intersects with the coil having the total number of turns N.
Φ = N · Φ 0 = N · μn IS = N · μ (N / D) IS = μN 2 SI / D
The self-inductance L (H) of the coil is
L = Φ / I = μN 2 S / D)
ここで、伸長率eで伸長後のコイルの自己インダクタンスL’(H)は、
L’=μN2S/D(1+e)
とあらわされる。
Here, the self-inductance L ′ (H) of the coil after being stretched at the stretch rate e is
L ′ = μN 2 S / D (1 + e)
It is expressed.
したがって伸長率eに対し、自己インダクタンスは1/(1+e)で減少し、eが十分に小さいときは1/(1+e)は、1−eに近似できる(なお、断面積Sはコイル内部に芯材(繊維)が存在し、コイル内側への変形が抑えられるため、ほぼS≒S’である。)。 Therefore, the self-inductance decreases with 1 / (1 + e) with respect to the expansion rate e, and when e is sufficiently small, 1 / (1 + e) can be approximated to 1-e (note that the cross-sectional area S is the core inside the coil). (S≈S ′ since there is a material (fiber) and deformation to the inside of the coil is suppressed).
すなわち、本発明のケーブル型伸長センサにて検出される、導電体の巻線のインダクタンス変化は、伸長率eが十分に小さいとき、ケーブル型伸長センサの伸長率の変化と電気抵抗値の変化との間に安定した線形性(比例関係に近い直線的変化)を有し、測定値が伸長変形率とリニアに相関し、測定精度が非常に高いものとなるのである。 That is, the inductance change of the conductor winding detected by the cable type extension sensor of the present invention is the change in the extension rate of the cable type extension sensor and the change in the electrical resistance value when the extension rate e is sufficiently small. In this case, there is stable linearity (linear change close to a proportional relationship), and the measured value is linearly correlated with the elongation deformation rate, and the measurement accuracy is very high.
したがって本発明の具体的な測定法としては、伸長縮変形率を電気的に測定可能な本発明のケーブル型伸長センサを、被測定体に隣接配置し(例えば、両者を異なる2点以上の位置で固定することにより、被測定体とケーブル型伸長センサの伸長縮変形率を相等させるようにし)、ケーブル型伸長センサの伸長縮変形率の測定データから、被測定体の伸縮変形率を測定する方法である。ここで伸長縮変形率を電気的に測定する方法としては、センサ内の導電体の巻線長さ方向の伸長縮変形率を巻線の巻回ピッチの変化(一定長あたりの巻数の変化)に伴うインダクタンス変化と相関させて算出する方法であることが好ましい。センサ外部に設けられた電気処理回路により、センサ内の導電体の巻線のインダクタンス変化を測定することができる。 Therefore, as a specific measuring method of the present invention, the cable type extension sensor of the present invention capable of electrically measuring the expansion / contraction deformation rate is arranged adjacent to the measured object (for example, the positions of two or more different points). ) To measure the expansion / contraction deformation ratio of the measured object from the measurement data of the expansion / contraction deformation ratio of the cable-type extension sensor. Is the method. Here, as a method of electrically measuring the expansion / contraction deformation ratio, the expansion / contraction deformation ratio in the winding length direction of the conductor in the sensor is changed by the winding pitch change (change in the number of turns per fixed length). It is preferable that the calculation be performed in correlation with the inductance change associated with. An electrical processing circuit provided outside the sensor can measure the change in inductance of the conductor winding in the sensor.
ここで用いられる電気処理回路としては、本発明のケーブル型伸長センサにおいて、検出対象である巻線のインダクタンス等の変化を電気的パラメータとして測定する装置である。そして電気的信号の測定のために、センサ内の導電体の巻線の両端と電気的に接続された電気処理回路が、巻線の外部(一般にはセンサの外部)に設けられる。この電気処理回路では、2端子法等その他の方法も利用できるが、定法に基づく4端子法に基づくインダクタンスの測定、処理を行うことが好ましい。より具体的には、交流電圧をセンサの巻線に印加し、センサの巻線の電流応答を調べる方法、または交流電流をセンサの巻線に印加し、センサの巻線の電圧応答を調べる方法により、インダクタンスを測定する方法であることが好ましい。 The electrical processing circuit used here is a device that measures, as an electrical parameter, a change in inductance or the like of a winding to be detected in the cable-type extension sensor of the present invention. In order to measure the electrical signal, an electrical processing circuit electrically connected to both ends of the conductor winding in the sensor is provided outside the winding (generally outside the sensor). In this electric processing circuit, other methods such as a two-terminal method can be used, but it is preferable to perform inductance measurement and processing based on a four-terminal method based on a regular method. More specifically, an AC voltage is applied to the sensor winding and the current response of the sensor winding is examined, or an AC current is applied to the sensor winding and the sensor winding voltage response is examined. Therefore, it is preferable that the inductance is measured.
さらに本発明のケーブル型伸長センサが電磁波遮蔽層を有する場合に、その電磁波遮断層を電気処理回路の接地端子に電気的に接続することが好ましい。センサの巻線に侵入する外部電磁波(ノイズ)を、より効果的に遮断することが可能となる。 Furthermore, when the cable type extension sensor of the present invention has an electromagnetic wave shielding layer, it is preferable to electrically connect the electromagnetic wave shielding layer to the ground terminal of the electric processing circuit. It is possible to more effectively block external electromagnetic waves (noise) entering the sensor winding.
この測定に用いる交流信号の周波数については特に限定はないものの、100kHzから10MHzの範囲の周波数帯が特に好ましく、よりインピーダンス変化をS/N比良く測定することが可能となる。 Although there is no particular limitation on the frequency of the AC signal used for this measurement, a frequency band in the range of 100 kHz to 10 MHz is particularly preferable, and impedance change can be measured with a better S / N ratio.
このような電気処理回路に関しては、本目的に合わせた回路設計を行うことが好ましいが、簡易的には市販のインピーダンスアナライザー等の測定機器を利用することも可能である。 Regarding such an electric processing circuit, it is preferable to design a circuit in accordance with this purpose, but it is also possible to use a measuring instrument such as a commercially available impedance analyzer for simplicity.
このような測定法によって得られたインピーダンス変化等の情報から、前述の原理等に基づき、巻線の伸長変形率を容易に算出する事が可能となった。得られたインピーダンス情報や巻線の伸長変形率の算出データは、必要に応じ、有線、無線等を通じて遠隔送信することも好ましく、各種用途におけるモニター管理や制御目的に利用することが可能である。 From the information such as impedance change obtained by such a measuring method, the elongation deformation rate of the winding can be easily calculated based on the above-mentioned principle and the like. The obtained impedance information and calculation data for the elongation deformation rate of the winding are preferably transmitted remotely via wire, wireless, etc. as necessary, and can be used for monitor management and control purposes in various applications.
また本発明のケーブル型伸長センサは、このように導電体の巻回構造を必須とすることから、センサの伸長時の応力(張力)を、センサにおいて測定の中心となる導電体自体が直接的に受けることがなく、導電体の破断や繰り返し疲労による破壊等が起こりにくいため、本発明のケーブル型伸長センサの長期的信頼性を高める要因となっている。 In addition, since the cable-type extension sensor of the present invention requires the conductor winding structure as described above, the conductor itself that is the center of measurement in the sensor directly measures the stress (tension) when the sensor is extended. This is a factor that increases the long-term reliability of the cable-type extension sensor of the present invention.
また、本発明のケーブル型伸長センサは並列に複数配置することも好ましい。このような平行配置にセンサを構成した場合、測定点の複数チャネル選択が可能になり、必要に応じてチャネルを自由選択できるようになる。また、センサの並列回路化により測定値であるインダクタンス値等の平均化が可能となり、データの安定性が向上し、電気信号の行き/帰りの往復回路の一体化等の運用が可能となる。このように本発明の伸長センサを複数、相互並行に配してなるケーブル一体構造を採用することによって、より実用的な電気回路設計や、測定の信頼性を高めることが可能となる。 It is also preferable that a plurality of the cable type extension sensors of the present invention are arranged in parallel. When the sensors are configured in such a parallel arrangement, a plurality of measurement points can be selected, and channels can be freely selected as necessary. In addition, it is possible to average the inductance value, which is a measurement value, by making the parallel circuit of the sensor, the data stability is improved, and the operation such as integration of the reciprocal circuit for the return / return of the electric signal becomes possible. As described above, by adopting a cable integrated structure in which a plurality of the extension sensors of the present invention are arranged in parallel to each other, it is possible to improve a more practical electric circuit design and measurement reliability.
そしてこのような本発明のケーブル型伸長センサは、高分子材料からなる芯材の周囲に導電体をコイル状に巻回した構造を有し、当該構造の伸長時の導電体の巻回ピッチ変化(一定長あたりの巻数の変化)を、電気信号の変化として測定する原理に基づく、経時的信頼性や繰り返し測定精度に優れたケーブル型伸長センサである。そしてこのケーブル型伸長センサは、それを内部に配置したロープ、スリング、漁網、ケーブルブレース、各種建築構造物、各種輸送機器の構造材等々として用いることができ、高耐久信頼性に優れるため海水中や海辺での使用や、風雨、太陽光の当たる屋外等の厳しい使用環境下で用いる場合に特に有用である。 Such a cable type extension sensor of the present invention has a structure in which a conductor is wound in a coil shape around a core material made of a polymer material, and the winding pitch change of the conductor when the structure is extended. This is a cable-type extension sensor that is excellent in temporal reliability and repeated measurement accuracy based on the principle of measuring (change in the number of turns per fixed length) as a change in electrical signal. And this cable type extension sensor can be used as a rope, sling, fishing net, cable brace, various building structures, various structural materials for transportation equipment, etc. which are placed inside, and it has excellent durability and reliability. It is particularly useful when used in harsh environments such as outdoor use where it is exposed to wind or rain or sunlight.
そして、これらの被測定体の伸長変形の測定を、非破壊かつリアルタイムに、高い繰り返し精度、高い信頼性にて測定することができる方法であって、被測定体の変形あるいは破壊現象等に関するデータを、常時、高精度で採取することができる方法である。 And, it is a method that can measure the elongation deformation of these measured objects in a non-destructive and real-time manner with high repeatability and high reliability, and data relating to deformation or destruction phenomena of the measured objects Is a method that can always be collected with high accuracy.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例における測定は次の方法で求めたものである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited only to a following example. In addition, the measurement in an Example is calculated | required with the following method.
(1)引張クリープひずみ
引張クリープひずみはプラスチック成型品を対象とした規格であるJIS K 7115に定める測定手法に準じて行った。ただし、一般にクリープ評価用の引張測定機を用いて、繊維やケーブル形状の試験片を測定する場合には、チャック/試験片間の接触面積(摩擦固定面積)の確保が難しいため、試験片チャッキングに係る不安定性(試験片のすべりの影響や力学的支点の不安定性)が発生する場合が多い。これを考慮して、本実施例の試験測定においては、下記の手順を採用している。
(1) Tensile creep strain Tensile creep strain was measured according to a measurement method defined in JIS K 7115, which is a standard for plastic molded products. However, in general, when measuring a fiber or cable-shaped test piece using a tensile measuring machine for creep evaluation, it is difficult to secure the contact area (friction fixed area) between the chuck and the test piece. Instability related to King (influence of specimen sliding or mechanical fulcrum instability) often occurs. Considering this, the following procedure is adopted in the test measurement of this example.
すなわち、試験片に試験荷重を印加する前には、試験片が試験機のチャック間に弛みなく張った状態とできる最低限の荷重を、予備荷重として加えて測定した。この予備荷重はクリープ試験中も印加し続けた。試験片が繊維材料である場合は、JIS L 1013に準じ、引張試験中に試験片と試験機の把持具間に、チャッキングで滑りが生じないように試験した。 That is, before applying the test load to the test piece, measurement was performed by applying a minimum load as a preliminary load that allows the test piece to be stretched between the chucks of the tester without slack. This preload continued to be applied during the creep test. When the test piece was a fiber material, it was tested in accordance with JIS L 1013 so that no slip would occur due to chucking between the test piece and the gripping tool of the testing machine during the tensile test.
また試験荷重(全負荷)は、繊維フィラメントの場合はJIS L1013、プラスチック成型品の場合は、JIS K 7161に準じて測定した試験片の引張強度(破断強度)の30%に相当する荷重とした。 The test load (total load) was a load corresponding to 30% of the tensile strength (breaking strength) of the test piece measured according to JIS L1013 in the case of fiber filaments and JIS K 7161 in the case of plastic molded products. .
予備荷重をかけた状態で、試験機の試験温度、湿度条件を設定し、設定値に達した後、2時間放置し、試験片が試験温度、湿度条件に十分になじむようにしてから、試験荷重を印加した。本実施例においては前述の理由により、試験荷重印加の5分後を、引っ張りクリープひずみ変位測定の開始点時間(t=0)として、すべての試験を行った。 Set the test temperature and humidity conditions of the testing machine with the preload applied, and after reaching the set values, leave it for 2 hours to allow the test piece to fully adapt to the test temperature and humidity conditions. Applied. In this example, for the above-mentioned reasons, all the tests were conducted by setting the start point time (t = 0) of the tensile creep strain displacement measurement 5 minutes after the test load application.
(2)経時安定性
上記(1)で求めた引張強度(破断強度)の30%に相当する荷重を試験荷重(全負荷)として印加するとの条件で行った。そしてこの全負荷の継続時間を最大10時間とした(ただし、試験片の破断が起こった場合は、その時点で終了とした。)。
測定時の試験雰囲気温度は25℃および60℃で行った。なお、湿度については試験機の置かれた測定室の温度湿度条件として、25±3℃、50±5%RHの範囲に管理した。
(2) Stability over time It was performed under the condition that a load corresponding to 30% of the tensile strength (breaking strength) obtained in (1) above was applied as a test load (full load). The duration of this full load was set to a maximum of 10 hours (however, when the test piece broke, it was terminated at that point).
The test atmosphere temperature at the time of measurement was 25 ° C. and 60 ° C. The humidity was controlled in the range of 25 ± 3 ° C. and 50 ± 5% RH as the temperature and humidity conditions of the measurement chamber where the testing machine was placed.
[実施例1]
(ケーブル型伸長センサの作成)
芯材として、繊度110dtexの共重合芳香族ポリアミド繊維糸条(コポリパラフェニレン‐3、4‘−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維糸条、帝人株式会社製、「テクノーラ」、長繊維フィラメント構成繊維本数48本、繊維束の近似直径0.1mm、引張弾性率74GPa、引張強度3.4GPa、破断伸度4.5%、透磁率約1.0)を用いた。このものの10時間後の引張クリープひずみは、室温25℃、高温60℃のどちらの条件においても、0.3%以下であった。
[Example 1]
(Creation of cable type extension sensor)
Copolymer aromatic polyamide fiber yarn having a fineness of 110 dtex (copolyparaphenylene-3, 4'-oxydiphenylene terephthalamide fiber yarn, manufactured by Teijin Ltd., "Technora", long fiber filament constituting fiber as the core material Forty-eight fibers, an approximate diameter of the fiber bundle of 0.1 mm, a tensile modulus of 74 GPa, a tensile strength of 3.4 GPa, a breaking elongation of 4.5%, and a magnetic permeability of about 1.0) were used. The tensile creep strain after 10 hours of this product was 0.3% or less under both conditions of room temperature 25 ° C. and high temperature 60 ° C.
一方、導電材として厚み0.035mmの銀メッキ銅箔を約0.5mm幅にスリットしたテープ状の銅箔線を用意した。本導電材の電気抵抗値は1.5μΩcmであった。
繊維糸条を芯材にして、カバーリングマシーンを用いて、銀メッキした銅箔線を導電体として、1500T/mの巻数条件で捲回した巻線を得た。得られた巻線の直径は180μm、銅箔線はらせん状に芯のまわりを捲回しており、その銅箔間には0.133mmの間隙があった。
On the other hand, a tape-like copper foil wire was prepared by slitting a silver-plated copper foil having a thickness of 0.035 mm to a width of about 0.5 mm as a conductive material. The electrical resistance value of the conductive material was 1.5 μΩcm.
Using a fiber yarn as a core material and using a covering machine, a silver-plated copper foil wire was used as a conductor to obtain a winding wound under a winding number condition of 1500 T / m. The diameter of the obtained winding was 180 μm, the copper foil wire was spirally wound around the core, and there was a gap of 0.133 mm between the copper foils.
次に得られた巻線の周囲に、電気絶縁層として、厚さ0.2mmのシリコーン樹脂による樹脂被覆層をコーティング形成し、さらに電気絶縁層の表面に、厚さ0.035mm、0.5mm幅のニッケルメッキ銅箔線を、巻き数2500回/mの条件で2重に捲回した電磁波シールド層とした。この電磁波シールド層では、樹脂被覆した電気絶縁層の全表面を、ニッケルメッキ銅箔線が隙間なく捲回している。
このようにして、芯材の外周部に、導電体が捲回され、最表面に電気絶縁層を有する直径0.9mmのケーブルを得た。
次にこの得られたケーブルを全長3500mmで切断しケーブル型伸長センサとした。
Next, a resin coating layer made of a silicone resin having a thickness of 0.2 mm is coated around the obtained winding as an electrical insulating layer, and further, a thickness of 0.035 mm and 0.5 mm is formed on the surface of the electrical insulating layer. A nickel-plated copper foil wire with a width was used as an electromagnetic wave shielding layer wound twice under the condition of 2500 turns / m. In this electromagnetic wave shielding layer, the nickel-plated copper foil wire is wound around the entire surface of the resin-coated electrical insulating layer without any gap.
In this manner, a conductor having a diameter of 0.9 mm was obtained in which the conductor was wound on the outer peripheral portion of the core material and the electric insulating layer was provided on the outermost surface.
Next, the obtained cable was cut at a total length of 3500 mm to obtain a cable-type extension sensor.
(ケーブル型伸長センサの性能評価)
そしてこのケーブル型伸長センサの両端部から巻線に用いた銀メッキ銅箔線を取り出し、インピーダンスメーター(キーサイトテクノロジー合同会社製)の測定端子に接続した。次に両端部から電磁波シールド層に用いたニッケルメッキ銅箔線も別途引き出し、インピーダンスメーターのグラウンド電位端子に接続した。
(Performance evaluation of cable type extension sensor)
And the silver plating copper foil wire used for the coil | winding was taken out from the both ends of this cable type | mold extension | expansion sensor, and it connected to the measurement terminal of the impedance meter (made by Keysight Technology LLC). Next, nickel-plated copper foil wires used for the electromagnetic wave shielding layer were also drawn separately from both ends and connected to the ground potential terminal of the impedance meter.
そしてケーブル型伸長センサの全長3500mmの中心部分500mm長について、万能試験機による引張試験を行い、引張変位に対するインダクタンスの変化を調べた。インダクタンスは周波数2MHzの条件で測定を行った。 Then, a tensile test using a universal testing machine was performed on the central part 500 mm length of the total length of 3500 mm of the cable-type extension sensor, and the change in inductance with respect to the tensile displacement was examined. The inductance was measured under the condition of a frequency of 2 MHz.
なお、試験機のサンプルのチャッキングに関しては、緩衝材を挟んで固定する事により、サンプルの傷付きや、引張に対するチャック部での滑りを防止し、安定な測定を可能とした。またサンプルのセッティング後、測定開始前に、万能試験機チャックとインピーダンスメーター端子間の配線部分を人為的に複数回大きく動かして、測定線の閉回路面積を約2倍に変化させ、インダクタンスの変化を確認したところ、0.1%未満の変動であった。すなわち閉回路面積を変化させてもインダクタンスの有意な変化は観られず、外来電磁波ノイズの影響をほとんど受けておらず、電磁波シールド層が外来電磁波ノイズを遮断していることを確認した。 In addition, regarding the chucking of the sample of the test machine, the sample was scratched and fixed to prevent the sample from being scratched or slipping at the chuck portion against tension, thereby enabling stable measurement. In addition, after setting the sample and before starting the measurement, the wiring part between the universal tester chuck and the impedance meter terminal is artificially moved several times to change the closed circuit area of the measurement line by a factor of about 2 to change the inductance. As a result, the fluctuation was less than 0.1%. That is, no significant change in inductance was observed even when the closed circuit area was changed, and it was confirmed that the electromagnetic wave shielding layer shielded the external electromagnetic noise from being hardly affected by the external electromagnetic noise.
また引張試験は最大引張変位を21mmとして、引張力印加⇒除荷(緩和)⇒引張力印加⇒除荷(緩和)のサイクルを4回繰り返し、引張試験機の指示する変位増分(ケーブル型伸長センサの全長3500mmに対する変位増分(%))に対する2MHzにおけるインダクタンスの減少率(%)を測定した。図3に変位増分が0.5%以下の領域についてのグラフを記した。この領域においては、図3に示すように変位増分(Elongation of electric cable)(%)とインダクタンスの減少率(Inductance reduction of electric cable)(%)は線形変化を示し、引張、緩和の繰り返しに対しても安定性が高かった。 In the tensile test, the maximum tensile displacement is 21 mm, and the tensile force application ⇒ unloading (relaxation) ⇒ tensile force application ⇒ unloading (relaxation) cycle is repeated four times. The rate of decrease in inductance (%) at 2 MHz relative to the displacement increment (%) for the total length of 3500 mm was measured. FIG. 3 shows a graph for a region where the displacement increment is 0.5% or less. In this region, as shown in FIG. 3, the displacement increment (%) and the inductance decrease rate (Inductance reduction cable) (%) show a linear change. But stability was high.
さらに、本ケーブル型伸長センサの経時的安定を調べるべく、芯材の引張強度(破断強度)の30%荷重を印加した状態で10時間保持して、引張ひずみとインダクタンスの値の変化を観察した。25℃測定では、引張ひずみが0.2%増加(1.7%から1.9%に増加)し、インダクタンス値は0.2%低下した。また60℃測定でも引張ひずみは0.2%増加(1.9%から2.1%に増加)し、インダクタンス値は0.2%低下した。
これらの結果より、ケーブル型伸長センサとしての性能は非常に安定しており、信頼性高いと判断される。
Furthermore, in order to investigate the temporal stability of this cable type extension sensor, the tensile strength (breaking strength) of the core material was maintained for 10 hours with a 30% load applied, and changes in tensile strain and inductance values were observed. . In the 25 ° C. measurement, the tensile strain increased by 0.2% (increase from 1.7% to 1.9%), and the inductance value decreased by 0.2%. Even at 60 ° C., the tensile strain increased by 0.2% (increased from 1.9% to 2.1%), and the inductance value decreased by 0.2%.
From these results, it is determined that the performance as a cable-type extension sensor is very stable and highly reliable.
[実施例2]
実施例1で得られたケーブル型伸長センサを、直径約5mmの繊維ロープの中心部に配置し、被測定体とした。
[Example 2]
The cable-type extension sensor obtained in Example 1 was placed in the center of a fiber rope having a diameter of about 5 mm to obtain a measurement object.
被測定体のロープは、繊度1670dtex、フィラメント構成繊維本数1000本、近似直径約0.4mmの繊維糸条100本から構成されるものである。繊維糸条を構成する繊維としては、芯材に用いたものと同じ共重合芳香族ポリアミド繊維(コポリパラフェニレン‐3、4‘−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維、帝人株式会社製、「テクノーラ」)を使用した。 The rope to be measured is composed of 100 fiber yarns having a fineness of 1670 dtex, a filament constituting fiber number of 1000, and an approximate diameter of about 0.4 mm. As the fiber constituting the fiber yarn, the same copolymer aromatic polyamide fiber (copolyparaphenylene-3, 4'-oxydiphenylene terephthalamide fiber, manufactured by Teijin Ltd., "Technora") used for the core material )It was used.
この繊度1670dtexの繊維糸条をクリルスタンドに配し、計100本の繊維ボビンより、各糸条を引き出した。そしてケーブル型伸長センサが被測定体のロープの中心に配されるように位置をコントロールしてクリルスタンドから引き出し、計100本の繊度1670dtexの繊維糸条がこのケーブル型伸長センサの周囲を覆うように引き揃えた上、25ターン/mの条件で片撚りをかけて巻き取り、ケーブル型伸長センサが内部に配置された試験用ロープを作成した。この時、ケーブル型伸長センサは、他の100本の繊維糸条によって、繊維ロープ内に実質的に固定された状態であった。 This fiber yarn having a fineness of 1670 dtex was placed on a krill stand, and each yarn was pulled out from a total of 100 fiber bobbins. Then, the position is controlled so that the cable-type extension sensor is arranged at the center of the rope of the object to be measured, and the cable-type extension sensor is pulled out from the krill stand, so that a total of 100 fiber yarns having a fineness of 1670 dtex cover the circumference of the cable-type extension sensor. Then, a test rope having a cable-type extension sensor disposed therein was created. At this time, the cable type extension sensor was in a state of being substantially fixed in the fiber rope by the other 100 fiber yarns.
この被測定体のロープを全長3500mmに切断後、その端部より伸長センサケーブルを引き出し、実施例1と同様のやり方で、ロープの全長3500mmに対する引張変位増分(%)と2MHzにおけるインダクタンスの減少率(%)の相関関係を測定したところ、図4のようになった。引張変位の小さい初期引張領域でインダクタンス減少が殆ど観られなかった以外は、前記同様に線形に近い相関関係が得られ、引張、緩和の繰り返しに対しても安定であった。 After the rope of the object to be measured was cut to a total length of 3500 mm, the extension sensor cable was pulled out from the end, and in the same manner as in Example 1, the tensile displacement increment (%) with respect to the total length of the rope of 3500 mm and the inductance reduction rate at 2 MHz When the correlation of (%) was measured, it was as shown in FIG. Except that almost no decrease in inductance was observed in the initial tensile region where the tensile displacement was small, a linear correlation was obtained in the same manner as described above, and it was stable against repeated tensile and relaxation.
[実施例3]
実施例1にて得られたケーブル型伸長センサの電磁波シールド層の外側に、さらに厚さ0.2mmのシリコーン樹脂による絶縁被覆層を再度コーティング形成し、直径1.3mmのケーブル型伸長センサとした。
このケーブル型伸長センサを用いて実施例2と同様にしてロープを作成し、性能評価を行ったところ、実施例2と同様に線形に近い相関関係が得られ、引張、緩和の繰り返しに対しても、センサ出力は安定で、耐久性に優れていた。
[Example 3]
On the outside of the electromagnetic wave shielding layer of the cable type extension sensor obtained in Example 1, an insulating coating layer made of a silicone resin having a thickness of 0.2 mm was formed again to form a cable type extension sensor having a diameter of 1.3 mm. .
Using this cable type extension sensor, a rope was created in the same manner as in Example 2 and performance evaluation was performed. As a result, a linear correlation was obtained in the same manner as in Example 2, and the tension and relaxation were repeated. However, the sensor output was stable and excellent in durability.
[実施例4]
芯材として実施例1の共重合芳香族ポリアミド繊維糸条に代えて、繊度1760dtexの超高分子量ポリエチレン繊維糸条(フィラメント糸条の近似直径0.5mm、引張弾性率88GPa、引張強度2.7GPa、破断伸度3.5%、フィラメント構成繊維本数2000本)を用いた以外は、実施例1と全く同様にして、ケーブル型伸長センサを作成し、実施例1と同様にして性能評価を行った。なお、芯材に用いた超高分子量ポリエチレン繊維の引張クリープひずみは室温において0.9%、60℃測定において30%であった。
センサとしての評価に関しては、ケーブルの変位増分(%)とインダクタンスの減少率(%)は線形変化を示し、ケーブル型伸長センサとしては使用可能なものであった。
[Example 4]
In place of the copolymerized aromatic polyamide fiber yarn of Example 1 as a core material, an ultrahigh molecular weight polyethylene fiber yarn having a fineness of 1760 dtex (filament yarn approximate diameter 0.5 mm, tensile elastic modulus 88 GPa, tensile strength 2.7 GPa A cable type extension sensor was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3.5% elongation at break and 2000 filaments were used), and performance evaluation was performed in the same manner as in Example 1. It was. The tensile creep strain of the ultrahigh molecular weight polyethylene fiber used for the core material was 0.9% at room temperature and 30% at 60 ° C. measurement.
Regarding the evaluation as a sensor, the cable displacement increment (%) and the inductance decrease rate (%) showed a linear change and were usable as a cable-type extension sensor.
ただし、このケーブル型伸長センサの経時的安定を調べるべく、実施例1と同様に芯材の引張強度(破断強度)の30%荷重を印加した状態で10時間保持して、引張ひずみとインダクタンスの値の変化を観察した。この結果、25℃測定では、引張ひずみは0.9%増加し(1.6%から2.5%に増加)、インダクタンス値は1.0%低下した。 However, in order to investigate the temporal stability of this cable type extension sensor, as in Example 1, it was held for 10 hours with a 30% load of the tensile strength (breaking strength) of the core material applied, and the tensile strain and inductance The change in value was observed. As a result, in the 25 ° C. measurement, the tensile strain increased by 0.9% (increase from 1.6% to 2.5%), and the inductance value decreased by 1.0%.
一方、60℃測定では、試験中に肉眼でも確認できる大きな伸長が発生し、5時間経過後にケーブルの破断が発生し、ケーブル型伸長センサとしての信頼性は実施例1と比較すると相対的に低かった。 On the other hand, in the 60 ° C. measurement, a large elongation that can be confirmed with the naked eye occurs during the test, and the cable breaks after 5 hours. The reliability as the cable-type elongation sensor is relatively low compared to Example 1. It was.
1.導電材
2.芯材
3.電気絶縁層(樹脂被覆層)
4.電磁波シールド層
1. Conductive material
2. 2. Core material Electrical insulation layer (resin coating layer)
4). Electromagnetic shielding layer
Claims (6)
The measuring method of the extension deformation | transformation using the cable type extension sensor of any one of Claims 1-4.
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| JP (1) | JP2019015534A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487164A (en) * | 2019-07-26 | 2019-11-22 | 中国石油天然气集团公司管材研究所 | A kind of nonmetallic gathering line axial deformation on-Line Monitor Device |
| CN116105587A (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-12 | 佛吉亚排气系统有限公司 | storage tanks for pressurized gases |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5291478A (en) * | 1976-01-22 | 1977-08-01 | Russell John D | Resistor wire strain gauge |
| JPS6072518U (en) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | 三菱重工業株式会社 | Hanging rope stretch detection device |
| JPH03122504A (en) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Strain gage |
| JPH0653523A (en) * | 1990-04-07 | 1994-02-25 | Hottinger Baldwin Messtech Gmbh | Strain gauge and measured-amount detector provided with this kind of strain gauge |
| JP2000046527A (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-18 | Tokyu Constr Co Ltd | Pc material with strain detection system and method for detecting strain |
| JP2007333622A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Bridgestone Corp | Method for measuring deformation amount of viscoelastic body made of organic material, device therefor, and device for measuring deformation amount of tire |
| JP2011089923A (en) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Asahi Kasei Fibers Corp | Sensing member and sensor provided with the sensing member |
| JP2017026395A (en) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 帝人株式会社 | Cloth-like sensor and device including the same |
| JP2017511476A (en) * | 2014-04-02 | 2017-04-20 | ハー・マジェスティ・ザ・クイーン・イン・ライト・オブ・カナダ・アズ・リプリゼンテッド・バイ・ザ・ミニスター・オブ・ナチュラル・リソーシーズ・カナダHer Majesty the Queen in Right of Canada as represented by the Minister of Natural Resources Canada | Synthetic rope or cable analysis device and method of use |
-
2017
- 2017-07-04 JP JP2017131163A patent/JP2019015534A/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5291478A (en) * | 1976-01-22 | 1977-08-01 | Russell John D | Resistor wire strain gauge |
| JPS6072518U (en) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | 三菱重工業株式会社 | Hanging rope stretch detection device |
| JPH03122504A (en) * | 1989-10-05 | 1991-05-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Strain gage |
| JPH0653523A (en) * | 1990-04-07 | 1994-02-25 | Hottinger Baldwin Messtech Gmbh | Strain gauge and measured-amount detector provided with this kind of strain gauge |
| JP2000046527A (en) * | 1998-07-29 | 2000-02-18 | Tokyu Constr Co Ltd | Pc material with strain detection system and method for detecting strain |
| JP2007333622A (en) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Bridgestone Corp | Method for measuring deformation amount of viscoelastic body made of organic material, device therefor, and device for measuring deformation amount of tire |
| JP2011089923A (en) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Asahi Kasei Fibers Corp | Sensing member and sensor provided with the sensing member |
| JP2017511476A (en) * | 2014-04-02 | 2017-04-20 | ハー・マジェスティ・ザ・クイーン・イン・ライト・オブ・カナダ・アズ・リプリゼンテッド・バイ・ザ・ミニスター・オブ・ナチュラル・リソーシーズ・カナダHer Majesty the Queen in Right of Canada as represented by the Minister of Natural Resources Canada | Synthetic rope or cable analysis device and method of use |
| JP2017026395A (en) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | 帝人株式会社 | Cloth-like sensor and device including the same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 野間 隆: "「合成繊維の開発動向」特集 アラミド繊維の特徴と用途", SEN’I GAKKAISHI(繊維と工業), vol. 56, no. 8, JPN6022027992, 2000, pages 241 - 247, ISSN: 0004838962 * |
| 高田忠彦: "スーパー繊維の用途", 繊維光学, vol. 第48巻、第12号, JPN6022003230, 1995, pages 455 - 461, ISSN: 0004838961 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487164A (en) * | 2019-07-26 | 2019-11-22 | 中国石油天然气集团公司管材研究所 | A kind of nonmetallic gathering line axial deformation on-Line Monitor Device |
| CN116105587A (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-12 | 佛吉亚排气系统有限公司 | storage tanks for pressurized gases |
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