1.ひずみゲージの原理
金属材料は、その金属固有の抵抗値を持っているので、外部から引張力（圧縮力）を加え られると伸縮し、その抵抗値は増加、減少する。金属材料にひずみが加えられたとき R だっ た抵抗値が⊿R だけ変化したとすれば、次の関係が成り立つ。
S
S K
L K L R
R
KS はゲージ率といい、ひずみゲージの感度を表す係数で、一般的に使われている銅・ニッ ケル系、ニッケル・クロム系合金はほぼ 2 である。
2.ひずみゲージの構造
図 1 ひずみゲージの構造
ひずみゲージを被測定箇所に専用接着剤で接着する。被測定箇所に発生したひずみは、ひ ずみゲージのベースを介してひずみ受感部に伝達される。ひずみを精度よく測定するため には、被測定材料・使用温度など使用条件に合ったひずみゲージと接着剤を選択する必要 がある。
3.ひずみゲージの結線法
ひずみゲージでブリッジ回路を構成する場合、測定方法に応じて 1、2、4 ゲージ法がある。
（1）1 ゲージ法
ブリッジ回路の一辺にひずみゲージが、ほかの三辺に固定抵抗が接続される回路。この方 式は一般の応力・ひずみ測定に簡便なため、広く使われているが、図 4-1 の 1 ゲージ 2 線式 ではリード線の影響を大きく受けるため、温度変化の大きい場合やリード線が長くなる場 合には、図 4-2 の 1 ゲージ 3 線式を使用しなければならない。
図 2 1 ゲージ法を用いた回路
（2）2 ゲージ法
ブリッジ回路の二辺にひずみゲージが、ほかの二辺に固定抵抗が接続される回路。2枚の ひずみゲージのうち 1 枚をアクティブゲージ、他の 1 枚を温度補償用のダミーゲージとする アクティブ・ダミー法（図 5-1）や 2 枚ともアクティブゲージとする 2 アクティブ法がある。 2アクティブ法は、測定対象以外のひずみ成分の除去などに使われるが、測定目的によって 図 5-1 や図 5-2 の 2 通りの接続がとれる。
図 3 2 ゲージ法を用いた回路
（3）4 ゲージ法
ブリッジ回路の各辺がすべてひずみゲージで構成される回路（図 6）。この回路は、変換 器（センサ）製作時の出力を大きくしたり、温度補償を向上させる。また、測定対象以外の ひずみ成分の除去などに使われる。
図 4 4 ゲージ法を用いた回路
4.実験で用いるひずみゲージの仕様
（1） ひずみゲージ
ひずみゲージは,メーカー型番 FLA-5-11-5LT を用いる.
図 5 FLA-5-11-5LT
図 6 ゲージ部分
表 1 FLA-5-11-5LT の仕様
項目 仕様 単位
ゲージ長 5 mm
ゲージ幅 1.5 mm
ベース長 10 mm
ベース幅 3 mm
抵抗値 120 Ω
リード線の長さ 3線 5m 付き m
（2）ひずみゲージアンプ
ひずみゲージの信号は非常に微小なため,信号を増幅させるために型番 SGI-100A のひずみゲージアンプを用いる.
図 7 ひずみゲージアンプ
表 2 SGI-100A の仕様
項目 仕様
測定対象 ひずみゲージ、ひずみゲージ式変換器
測定チャネル数 1点
適用ゲージ抵抗 1ゲージ法 120Ω
2ゲージ法 60～1000Ω（ただし対辺 2 アクティブゲージ法は不可） 4ゲージ法 120～1000Ω
ブリッジ電圧 2V DC
測定範囲 ±2000×10-6ひずみ（±1mV/V）
零点調整範囲 ±2000×10-6ひずみ ただし 4 ゲージ法 120Ω の場合に限る
（ゲージ抵抗値が 120Ω 以外の場合、調整範囲は変動する） 応答周波数特性 DC～100Hz（-3dB±1dB）
表示 液晶表示 -1999～1999（単位：×10-6ひずみ） 電源ランプ
電源 ON/OFF モニタ（電源電圧が 7V 以下になると消える） 電圧出力 出力：±1.0V/±2000×10-6ひずみ 負荷抵抗 5kΩ 以上
電源 積層 9V 電池×1 本（006P） （アルカリ電池で約 8 時間稼動） 消費電流 30mA以下（4 ゲージ 120Ω 接続時）
使用温湿度範囲 5～40℃、20～80%RH（ただし結露しないこと）
外形寸法 120mm（W）×80mm（D）
（3） 差動増幅器
ひずみゲージアンプを用いても信号が小さく,さらに増幅する必要がある場合,差 動増幅器（増幅率 10 倍）を使用する.
図 8 差動増幅器
5.実験方法
（1）ひずみゲージアンプ
入力端子にひずみゲージと短絡線を接続,出力端子の＋端子に差動増幅器の 入力を接続し,－端子にグラウンドを接続する.電源には 9V の電池を接続する. （2）差動増幅器
定電圧電源には 5V,入力端子にはひずみゲージアンプの出力端子を接続し,出力 端子は A/D ボードに接続する.
表
裏
定電圧電源 入 力
出 力
6.部品表
ひずみゲージ FLA-5-11-5LT×1 ひずみゲージアンプ SGI-100A×1 9V電池×1
差動増幅回路
・ユニバーサル基板×1
・オペアンプ LM358N×1
・コネクタ×3
・金属皮膜抵抗 1kΩ:誤差±1%×4 10kΩ:誤差±1%×4
参考 URL
ひずみゲージとは
http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/info/strain_gages.html ひずみゲージの結線法
http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/info/sg_04.html ひずみゲージブリッジの組み方例
http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/pdf/straingage_bridge.pdf ひずみゲージの接着法と防湿処理の一例
http://www.kyowa-ei.co.jp/support/technical/memo/glue.html 教材用ひずみゲージアンプ
http://www.kyowa-ei.co.jp/japanese/e-shop/sgi100a_2.htm RS Mobile
http://jp.rs-online.com/mobile/search/searchBrowseAction.html? method=getProduct&R=5005959
ひずみゲージマニュアル
目次
1.ひずみゲージの原理・・・P.1 2.ひずみゲージの構造・・・P.1 3.ひずみゲージの結線法・・・P.2
4.実験で用いるひずみゲージの仕様・・・P.3 5.実験で用いるひずみゲージの結線法・・・P.6 6.部品表・・・P.7
