JP2777848B2 - 熱機械的分析装置 - Google Patents

熱機械的分析装置

Info

Publication number
JP2777848B2
JP2777848B2 JP3260890A JP26089091A JP2777848B2 JP 2777848 B2 JP2777848 B2 JP 2777848B2 JP 3260890 A JP3260890 A JP 3260890A JP 26089091 A JP26089091 A JP 26089091A JP 2777848 B2 JP2777848 B2 JP 2777848B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
output
stress
strain
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3260890A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH055684A (ja
Inventor
信隆 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP3260890A priority Critical patent/JP2777848B2/ja
Publication of JPH055684A publication Critical patent/JPH055684A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2777848B2 publication Critical patent/JP2777848B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、材料の機械的特性を温
度、時間の関数として測定する熱機械的分析装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の発明に関しては試料の動
的粘弾性を求めるにあたって、応力信号の歪信号の振幅
比および位相差を信号から直接読み取る方法や、応力歪
座標上で描かれるリサージュ波形の形状から読み取る方
法などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、応力信号と歪信号の位相差を正確に読み取るのが困
難なこと、および1周期毎のリサージュ波形に対して幾
何学的演算が必要なことなど、主として、動的粘弾性測
定値を得るまでの手順の繁雑さ、複雑さが欠点となって
いた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の欠点を
なくすために開発されたもので、その主たる構成要件
は、所望の周波数で正弦波信号を発生する関数発生器
と、前記関数発生器に接続され試料に正弦波応力を印加
する応力付与器と、前記正弦波応力により前記試料に生
じる正弦波状歪を検出する歪検出器と、前記応力付与器
と前記歪検出器の出力をアナログ・デジタル変換するア
ナログ・デジタル変換器と、前記アナログ・デジタル変
換器の出力を記憶する記憶器と、前記記憶器のデータを
フーリエ変換する演算器とからなっている。
【0005】
【作用】上記構成の作用は、まず、関数発生器の出力で
ある正弦波は前記応力付与器により正弦波応力に変換さ
れ試料に印加される。試料に印加された応力は試料の粘
弾性的特性に応じた歪を試料に生じさせる。試料の歪は
歪検出器で検出される。前記応力付与器の応力信号と前
記歪検出器の歪信号とは、共にアナログ・デジタル変換
器でデジタル信号値に変換された後、記憶器に所定の形
式で記憶される。記憶器に保持されたデータは演算器に
より読み出され、演算器は次式に基づく演算つまりフー
リエ変換を行い試料の動的粘弾性測定値を出力する。
【0006】
【数1】
【0007】である。
【0008】
【実施例】以下、本発明を一実施例に示した図面に基づ
き詳細に説明する。図1中の1は試料であり、試料1は
試料ホルダー2の底部に載置され、試料ホルダー2の上
端はマイクロメータ3に固定され、試料ホルダー2は試
料1の長さに応じて、マイクロメータ3によって上下移
動させることができる。前記試料1の上端にはプローブ
4が載せられており、プローブ4の上部はアーム7の副
支点7aに回転自在に接続されている。また、プローブ
4の途中にはコア5が連結され、コア5を取巻く形で配
設された差動トランス6との間でプローブ4の相対的な
変位を検出する。差動トランス6は保持材6aにより筺
体14に固定されている。一方、前記アーム7は主支点7
bにより筺体14に回動自在に固定され、一種の天秤系を
形成している。アーム7の副支点7aと反対側の端には
コイルホルダー8が連結され、コイルホルダー8にはコ
イル9が捲回されている。コイル9の周囲にはマグネッ
ト10が配設され、マグネット10は台11を介して筺体14に
固定されている。また前記マイクロメータ3の一部は筺
体14に固定的に把持されている。さらに、前記試料1の
周囲には、試料1の温度を変えることを目的とし、炉12
が配設され、炉12は移動機構13を介して上下移動可能な
形で筺体14に固定されている。
【0009】図中15は関数発生器であり、直流ランプ状
関数および正弦波交流などの関数が発生できる。関数発
生器15には電圧電流変換器16が接続され、電流に変換さ
れた関数波形が前記コイル9に送られ前記マグネット10
との共働により関数波形に従う力が発生される。発生し
た力は前記アーム7およびプローブ4を介して前記試料
1に伝達され、このとき試料1に生じた歪変形は前記プ
ローブ4を介してコア5の上下運動として伝えられ、前
記差動トランス6に接続された歪検出回路17によって検
出される。前記電圧電流変換器16および前記歪検出回路
17はスイッチ18を介してA/D変換器19に接続され、A
/D変換器19でデジタル値に変換された信号は記憶器20
に蓄えられ、必要に応じて演算器21に送られる。一方、
前記炉12は温度制御器22に接続され、温度制御器22は炉
12の制御を通じて前記試料1の温度を調節する。
【0010】本実施例による装置の動作は、まず、試料
1の温度を所望の温度プログラムに従って、温度制御器
22および炉12により変化させる。同時に関数発生器15に
より、膨張率の測定であれば直流信号を動的粘弾性の測
定であれば、所望の信号の正弦波を含む関数を発生させ
る。関数発生器15で発生された関数信号は、電圧電流変
換器16、 コイル9、 マグネット10、 コイルおよびホルダ
ー8、 アーム7、 プローブ4からなる応力付与器によ
り、試料1に対して力の形で印加される。このとき試料
1に生じる歪は、プローブ4、 コア5、 差動トランス
6、 歪検出回路17からなる歪検出器により検出される。
前記応力付与器により発生した力および前記歪検出器に
より検出された歪のアナログ信号は、スイッチ18の働き
で交互に所定のタイミングでA/D変換器19によりデジ
タル信号に変換され、記憶器20により所定の形式で蓄え
られる。動的粘弾性測定の際には、記憶器20に蓄えられ
た力および歪のデジタル信号は、演算器21により読み出
され、以下に示すような演算が施される。
【0011】
【数2】
【0012】である。この演算結果は、演算器21から動
的粘弾性測定結果として出力される。また、試料変形の
モードを圧縮からずりやその他のモードに変更した場合
でも、数2式の係数L/Sを適切に変更することによ
り、試料の複素弾性率を正しく測定できるのはもちろん
のことである。
【0013】図2中の1は試料であり、試料1の一端は
筐体ベース40に連結された試料ホルダー2に固定的に把
持されている。試料1の他端は、試料チャック33により
把持され、試料チャック33はプローブ4の一端に連結さ
れている。プローブ4は2枚の板バネ35により機構部保
持体44に弾性的に固定され、かつプローブ4の運動は軸
方向の一次元運動に規制される。また、プローブ4の一
部には、変位検出のための差動トランス用コア5が固定
され、コア5の周囲には差動トランス6が前記機構部保
持体44に固定される形で保持され、コア6の相対変位を
試料の歪として検出する歪検出器を構成している。プロ
ーブ4の他端にはコイル9が固定され、コイル9を取り
巻く形で、前記機構部保持体44に固定されたマグネット
10が配置され、コイル9とマグネット10とは電磁的力発
生器を形成している。
【0014】一方、前記試料1の周囲には、試料1の温
度を任意に設定する目的で炉12が配設されている。図2
中の関数発生器15の出力である正弦波電圧信号は、増幅
器51により振幅を調節された後、加算器52に送られ直流
電圧を発生する直流電圧発生器53の出力を加算される。
加算器52の出力は前記コイル9に送られ、マグネット10
との間で直流バイアス付きの正弦波力を発生し、発生し
た力は前記プローブ4及び前記試料チャック2を介して
前記試料1に歪を生じさせる。試料1に生じた歪は前記
プローブ4を介して前記コア5の運動として伝えられ、
前記差動トランス6により検出され、差動トランス6で
検出された歪信号は、歪検出回路17に送られる。
【0015】一方、前記機構部保持体44は、軸受43を介
してボールネジ42と案内棒41に係合しており、インクリ
メント型のステップモータ45の回転に伴う駆動ベルト46
の運動により駆動されるボールネジ42の回転に従い、ボ
ールネジ42の軸方向に移動する。すなわち、前記案内棒
41、 ボールネジ42、 軸受43、 ステップモータ45、 駆動ベ
ルト46は全体として前記機構部保持体44の移動機構を形
成する。前記ステップモータ45は、ステップモータ駆動
回路48の出力に基づいて移動を行い、ステップモータ駆
動回路48の出力は、前記歪検出回路17の出力により決め
られる。
【0016】さらに、前記増幅器51の出力は12ビット分
解能で高速動作を特徴とする第1のA/D変換器19によ
り、デジタル値に変換されて、プロセッサ56に送られ、
前記歪検出回路17の出力もまた、12ビット分解能を有
し、高速動作を特徴とする第2のA/D変換器55により
デジタル値に変換されて、演算器21に送られ、記憶器20
に蓄えられる。
【0017】次に、本実施例による装置の動作について
説明すると、前記コイル9及びマグネット10の間で、前
記直流電圧発生器53の出力に基づき、直流力が発生され
た状態で試料1に熱膨張軟化及びその他の原因による張
力変化が生じると、前記歪検出回路17でゼロではない有
限の歪が測定され、これをゼロに復帰させるように前記
ステップモータ駆動回路48により、ステップモータ45が
動作する。前記歪検出回路17の歪出力が所定 (例えば±
1μm)の範囲に入ると、前記関数発生器15が正弦波信
号を発生して動作を開始し、いわゆる動的粘弾性測定の
状態に移る。このとき、関数発生器50の出力は、0.01、
0.02、 0.05、 0.1、 0.2、 0.5、 1、 2、5、 10、 20、 50、
100Hz の各周波数で出力できるよう構成された。
【0018】動的粘弾性測定の状態では、前記第1のA
/D変換器19及び第2のA/D変換器55は、10μ秒ごと
にA/D変換を開始し、プロセッサ56は、前記関数発生
器15の出力周波数f〔Hz〕に対し、1/(1000f) 〔秒〕
ごとにデータの取り込みを開始し、記憶器20に蓄える。
従って1000点の取り込み毎に1周期(T=1/f)分の
測定が完了する。予め決めた周波数の測定が終了する
と、一旦、動的粘弾性測定を中断し、前述の方法で再び
ステップモータ45の制御を行った後、次の測定に移り、
このサイクルが繰り返される。またこの間、炉12は伝統
的な手法で温度制御され、試料1の温度は任意に設定さ
れる。
【0019】次に、前記演算量21において行われる演算
の内容について詳しく説明する。第1のA/D変換器19
の出力及び第2のA/D変換器55の出力のうち、演算器
21を介して記憶器20に蓄えられたデータをそれぞれ、F
k,Xk(k=1,2・・・)と記すこととする。ま
ず、演算器21により4周期分(k=1〜4000)の4000点
のデータが記憶器20に蓄えられる。
【0020】測定周波数f〔Hz〕よりも低い周波数成分
は、動的粘弾性の測定に誤差をもたらすので以下の平滑
化演算により取り除く。
【0021】
【数3】
【0022】次に、測定開始時の過渡(transient)応答
による誤差を取り除くため、最初の半分のデータを捨
て、以下の式で表されるフーリエ変換演算を行う。
【0023】
【数4】
【0024】これらの演算結果をもとに、試料の弾性率
は、先の実施例における数2式と同様に求めることがで
き、同様の目的が達成される。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば応力
(Fk)歪み(Xk)のすべてのデータを有効利用するた
め、測定精度が向上され、また、幾何学的処理なしで、
すべて代数的演算の組返しにより結果が得られることか
ら、容易に動的粘弾性測定値が得られ、熱機械的分析装
置の性能向上を達成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す一部ブロック図入り断
面図である。
【図2】他の実施例を示す一部ブロック図入り断面図で
ある。
【符号の説明】
1 試料 2 試料ホルダー 3 マイクロメータ 4 プローブ 5 コア 6 差動トランス 7 アーム 8 コイルホルダー 9 コイル 10 マグネット 11 台 12 炉 13 移動機構 14 筺体 15 関数発生器 16 電圧電流変換器 17 歪検出回路 18 スイッチ 19 A/D変換器 20 記憶器 21 演算器 22 温度制御器 6a 保持材 7a 副支点 7b 主支点

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正弦波信号を発生する関数発生器と、
    関数発生器に接続され前記関数発生器の出力に基づい
    て試料に正弦波状外力を付与する応力付与器と、前記
    力付与器により試料に生じた歪を検出する歪検出器と、
    前記応力付与器および前記歪検出器にスイッチを介して
    接続され、前記スイッチにより交互に前記応力付与器お
    よび前記歪検出器の出力をデジタル値に変換するアナロ
    グ・デジタル変換器と、前記アナログ・デジタル変換器
    の出力を記憶する記憶器と、前記記憶器に記憶された信
    号値に対しフーリエ変換演算を行う演算器とを備え、前
    記演算器は、演算結果として前記試料の動的粘弾性を出
    力することを特徴とする熱機械的分析装置。
JP3260890A 1990-10-11 1991-10-08 熱機械的分析装置 Expired - Fee Related JP2777848B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3260890A JP2777848B2 (ja) 1990-10-11 1991-10-08 熱機械的分析装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27281890 1990-10-11
JP2-272818 1990-10-11
JP3260890A JP2777848B2 (ja) 1990-10-11 1991-10-08 熱機械的分析装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH055684A JPH055684A (ja) 1993-01-14
JP2777848B2 true JP2777848B2 (ja) 1998-07-23

Family

ID=26544801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3260890A Expired - Fee Related JP2777848B2 (ja) 1990-10-11 1991-10-08 熱機械的分析装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2777848B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005119231A1 (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 The Circle For The Promotion Of Science And Engineering 特性測定用器具および特性測定方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7681459B1 (en) 2006-04-12 2010-03-23 Hysitron, Incorporated Multi-scale & three-axis sensing tensile testing apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59128431A (ja) * 1983-01-13 1984-07-24 Iwamoto Seisakusho:Kk 合成波を用いた複素動的弾性率の測定方法
JPS60259931A (ja) * 1984-06-06 1985-12-23 Nippon Steel Corp 金属試片の内部摩擦測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005119231A1 (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 The Circle For The Promotion Of Science And Engineering 特性測定用器具および特性測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH055684A (ja) 1993-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06123696A (ja) 動的粘弾性装置
JP2002202244A (ja) 微細摩擦摩滅実験装置
US5287749A (en) Thermomechanical analyzer
JP2764102B2 (ja) 磁気特性測定装置
EP0921388B1 (en) Viscoelasticity measurement apparatus
JP2777848B2 (ja) 熱機械的分析装置
JP2756492B2 (ja) 動的粘弾性測定装置
JP2598686B2 (ja) 粘弾性測定装置
JP2964094B2 (ja) 引張り式動的粘弾性測定装置
JP3131517B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡装置
JP6544256B2 (ja) 測定装置および材料試験機
JP6516063B2 (ja) 測定装置および材料試験機
JPH0560672A (ja) 熱機械的分折装置
US7152476B2 (en) Measurement of motions of rotating shafts using non-vibrating contact potential difference sensor
JP3430660B2 (ja) 強度信頼性評価試験装置
JPS63139232A (ja) 動的粘弾性測定装置
JP3641556B2 (ja) 粘弾性測定装置
JP2581635B2 (ja) 動的粘弾性測定装置
RU2731039C1 (ru) Устройство для измерения параметров рельефа поверхности и механических свойств материалов
JP3055788B2 (ja) 振動特性解析方法及び装置
CN107703332A (zh) 一种基于扫描速度的压电扫描器扫描范围校正方法及系统
JP2767634B2 (ja) 引張り式動的粘弾性測定装置
JP2542190B2 (ja) 粘弾性測定装置
JPH0666681A (ja) 操作具の動特性測定装置
JP2630013B2 (ja) 加速度測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080508

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090508

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100508

Year of fee payment: 12

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100508

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110508

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees