ひずみゲージ ブリッジ回路の組み方
ブリッジ回路とは、4つの素子に互いに橋を渡したような形状の電気回路のことで、代表的なものには、ホイートストンブリッジやメートルブリッジなどがあります。ブリッジ回路は各素子の値が平衡である場合、入力電圧にかかわらず出力電圧が「0」になります。ひずみゲージは、この性質を利用してひずみを測定します。回路の組み方は測定対象によって異なり、目的に応じた回路で計測します。
ここでは、回路の組み方とひずみ計測ユニット「NR-ST04」への接続方法について説明します。
引張ひずみ/圧縮ひずみ
1ゲージ法2線式
最も⼀般的な接続⽅法です。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1倍 |
× |
× |
 |
1ゲージ法3線式
リード線の温度影響をキャンセルできます。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1倍 |
× |
○ |
 |
1ゲージ法（2枚）2線式
60Ωのひずみゲージを2枚直列に接続します。曲げひずみをキャンセルできます。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1倍 |
× |
× |
 |
1ゲージ法（2枚）3線式
60Ωのひずみゲージを2枚直列に接続します。リード線の温度影響および曲げひずみをキャンセルできます。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1倍 |
× |
○ |
 |
2ゲージ法隣辺（アクティブ/ダミー）
測定対象と同じ材質で応力を受けない試料片に、参照用ひずみゲージを貼り付けます。温度変化によって発生した見かけひずみを、参照用ゲージで測定しキャンセルします。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1倍 |
○ |
○ |
 |
2ゲージ法隣辺（2アクティブ直交配置）
2素⼦⼊り（2軸クロス）を1枚貼ります。出⼒：（1＋ポアソン⽐）倍
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
1＋ν |
○ |
○ |
 |
2ゲージ法対辺（2アクティブ）2線式
NR-ST04の内蔵ブリッジBOXは対辺に対応していないため、外付けブリッジBOXまたは2ch使⽤して演算します。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2倍 |
× |
× |
⽅法1：外付けブリッジBOXを使用します。ブリッジBOXとNR-ST04は4ゲージ法で接続します。 ⽅法2：2枚のひずみゲージをそれぞれ1ゲージ法2線式でCH1とCH2に接続します。 演算：（CH1＋CH2） |
2ゲージ法対辺（2アクティブ）3線式
NR-ST04の内蔵ブリッジBOXは対辺に対応していないため、外付けブリッジBOXまたは2ch使⽤して演算します。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2倍 |
× |
○ |
⽅法1：外付けブリッジBOXを使用します。ブリッジBOXとNR-ST04は4ゲージ法で接続します。 ⽅法2：2枚のひずみゲージをそれぞれ1ゲージ法3線式でCH1とCH2に接続します。 演算：（CH1＋CH2） |
4ゲージ法（アクティブ/ ダミー）
測定対象と同じ材質で応⼒を受けない試料⽚に、参照⽤ひずみゲージを貼り付けます。温度変化によって発⽣した⾒かけひずみを、参照⽤ゲージで測定しキャンセルします。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2倍 |
○ |
○ |
 |
4ゲージ法（4アクティブ直交配置）
2素子入り（2軸クロス）を2枚貼ります。（合計4ゲージ）出力：2×（1＋ポアソン⽐）倍
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2× （1＋ν） |
○ |
○ |
 |
曲げひずみ
2ゲージ法隣辺
ひずみゲージを表と裏に貼ります。引張、圧縮ひずみの影響を受けず曲げひずみのみの測定が可能です。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2倍 |
○ |
○ |
 |
4ゲージ法
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
4倍 |
○ |
○ |
 |
ねじりひずみ
2ゲージ法隣辺
ひずみゲージを軸に対して±45°傾けて2枚（2素子±45°剪断⽤）貼ります。
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
2倍 |
○ |
○ |
 |
4ゲージ法
| 測定例 | ブリッジ回路 | 出力 | 温度 補償 |
リード 線の 温度 補償 |
NR-ST04 への 配線 |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
4倍 |
○ |
○ |
 |
スケーリングについて
スケーリングで0.5倍にする場合は、上記のように設定します。
このページのまとめQ&A
Q. ブリッジ回路とはどのような回路ですか？
A. 4つの抵抗を橋のように接続した回路で、各抵抗が等しいと出力電圧が0になる性質を利用し、ひずみを検出します。
Q. ひずみ計測でブリッジ回路が必要な理由は何ですか？
A. ひずみによるわずかな抵抗変化を電圧差として増幅し、精度よく測定するためにブリッジ回路を使います。
Q. 1ゲージ法と2ゲージ法はどう使い分けますか？
A. 単純な引張・圧縮測定は1ゲージ法、温度補償や曲げ・ねじり除去には2ゲージ法を用います。
Q. 4ゲージ法の特徴は何ですか？
A. 温度補償に優れ、ひずみ信号を大きく得られる構成で、複数ゲージを直交配置して高感度測定ができます。
Q. 温度補償が必要な場合はどう組むとよいですか？
A. ダミーゲージを用いる2ゲージ法や、温度補償効果の高い4ゲージ法を選び、外乱を抑えて精度を高めます。
キーエンスのデータロガー
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NR-X シリーズ
マルチ入力データロガー
NR-Xシリーズは、“簡単操作・持ち運びのしやすさ・あらゆる計測シーンに対応”といったデータロガーに求められる機能を全て網羅した商品となります。クラス最小・最軽量の手のひらサイズでありながら、8種の計測ユニットに対応しており、最大576Chの多Ch計測も可能です。また従来、計測準備に最も時間がかかってた配線工数を、大幅に削減できる省配線システムにも対応。配線工数や配線ミス、断線時の復旧作業などを気にせずにご使用いただけます。もちろん、初めての方でも“かんたんに”操作できるよう、設定をサポートするヘルプ機能やひと目でわかるアイコンも採用しています。さらに、電源ユニットはAC・DC・バッテリーから選択でき、大容量リチウムイオンバッテリーで最長800分のデータ収集が可能。無線LANユニットも使用すれば計測する場所を選びません。
