JPH0316616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、液体窒素や液体ヘリウム温
度の下で材料試験を行う場合に好適に使用される
材料試験機に関するものである。

［従来の技術］ 材料試験を行う際には、標点間における試験片
の伸長や圧縮に関する微少変位量を精密にしかも
連続的に測定することが要求される。

従来、このような試験に使用される材料試験機
として、試験片を負荷ロツドと固定ロツド間に接
続し、前記負荷ロツドを固定ロツドに対して接近
移動又は離間移動させることによつて、前記試験
片に圧縮力又は引張力を作用させるようにしたも
のが知られている。そして、従来のものは、前記
負荷ロツドの移動に伴う試験片の変位を、負荷ロ
ツド側の標点に固定した部材と固定ロツド側の標
点に固定した部材との間に介設した差動トランス
や、前記試験片に貼着したひずみゲージ等を用い
て測定するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記差動トランスやひずみケージ
は、液体窒素や液体ヘリウム温度に相当するよう
な極低温の雰囲気中では、正常にその機能を発揮
し得ない。そのため、従来の材料試験機では、前
記のような極低温の下で材料試験を行う場合に
は、試験片に生じる変位を精密に測定することが
できないという問題がある。すなわち、極低温雰
囲気下では、荷重と、破断するまでの時間とを測
定するクリープ試験程度の材料試験しか正確に行
えないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決することを目
的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上のような目的を達成するため
に、変位を直接的に検出するための差動トランス
やひずみゲージ等の使用を廃し、従来、材料試験
の変位測定とは全く関係がないものと考えられて
いる磁気センサを用いて試験片の変位を間接的に
測定し得るように構成したものである。

すなわち、本発明に係る材料試験装置は、極低
温雰囲気中で試験片を負荷ロツドと固定ロツド間
に接続してなるものにおいて、前記固定ロツド側
の標点に設けた部材、又は、負荷ロツド側の標点
に設けた部材のいずれか一方に磁性体を設けると
ともに、他方に超電導量子干渉計（以下
「SQUID」と略称する）を配設し、負荷ロツドの
移動に伴う試験片の変位を、前記超電導量子干渉
計で磁場変化を検出することにより察知し得るよ
うにしたことを特徴とする。

［作用］ このような構成のものであれば、負荷ロツドを
作動させて試験片に圧縮方向の負荷を付与した場
合には、その負荷の大きさに対応して試験片が圧
縮方向に変位することになり、負荷ロツド側の標
点と固定ロツド側の標点との距離もその変位に対
応して変動する。そのため、磁性体と超伝導量子
干渉計との距離も、その変動に正確に対応して変
化することになり、超伝導量子干渉計が配設され
ている位置の磁場もそれに伴つて変わることにな
る。したがつて、その超伝導量子干渉計で磁場を
逐次検出すれば、それら各検出値は、試験片の変
位と１対１で対応することになる。よつて、磁性
体から超伝導量子干渉計までの距離と、超伝導量
子干渉計による検出値との関係を、予め校正操作
（キヤリブレーシヨン）により求めておきさえす
れば、試験時における超伝導量子干渉計の検出値
に基いて、試験片の変位を正確に察知することが
可能となる。

負荷ロツドを逆方向に作動させて、試験片に引
張方向の負荷を加える場合も、事情は同じであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を、図面を参照し説明
する。

第１図は、試験片１を液体ヘリウム２を満たし
た極低温雰囲気３中において、材料試験機の負荷
ロツド４と固定ロツド５間に接続した状態を示し
ている。

具体的には、材料試験機の負荷ロツド４と固定
ロツド５……とを極低温雰囲気３内にまで延出さ
せ、前記負荷ロツド４の先端に設けたつかみ具６
に前記試験片１の上端を固定するとともに前記固
定ロツド５……の先端に設けたつかみ具７に前記
試験片１の下端を固定している。そして、前記負
荷ロツド４を前記固定ロツド５……に対して矢印
Ｘ方向に移動させることによつて、前記試験片１
に引張方向の負荷を加えるようにしている。

また、試験片１の各標点１ａ，１ｂに変位引出
部材１１，１２をそれぞれ固着し、負荷ロツド４
側の標点１ａに固着した変位引出部材１１の先端
に自ら磁気を有する、または、外部からの磁場の
磁束を変化させる磁性体１３を設けるとともに、
固定ロツド５側の標点１ｂに固着した変位引出部
材１２の先端にSUQID８を配設している。さら
に、前記磁性体１３から前記SUQID８に至る空
間の外周囲には磁気シールド１４を設けている。

なお、前記負荷ロツド４を作動させるための機
構は、従来のものと全く同様であるため、説明を
省略する。

次いで、この材料試験機を用いて材料試験を行
う場合の手順につき説明する。まず、負荷ロツド
４を矢印Ｘ方向に作動させて、前記試験片１に引
張方向の負荷をかけ、その負荷を漸次増大させて
ゆく。そうすると、前記試験片１が徐々に伸長し
てその標点１ａ，１ｂの距離が変動し、それに伴
つて前記磁性体１３と、前記SUQID８との間の
距離が変わる。その結果、前記SUQID８を通過
する磁束が前記標点間距離の変動に対応して微妙
に変化するため、その磁束変化を前記SUQID８
に８よつて検出し、その検出結果を電気信号ａと
して取出す。そして、この電気信号ａによる検出
値を校正値と比較することによつて前記試験片１
の標点１ａ，１ｂ間の変位量を割出すようにして
いる。

なお、以上の説明では、引張試験を行う場合に
ついて説明したが、負荷ロツドを逆方向に作動さ
せることによつて圧縮試験を行うこともできるの
は勿論である。

〔発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、極低
温雰囲気中においても、試験片の伸長又は圧縮方
向の変位を高い精度で測定することができる材料
試験機を提供することができるものである。すな
わち、SUQIDは、極低温雰囲気下でその機能を
十分に発揮し得る磁気センサであり、10^-5γ程度
の磁束測定が可能であるので、対向配置した磁性
体との距離変化を磁場の変化として敏感に検知す
ることができる。そのため、従来の変位センサに
代えて、この磁気センサと磁性体とを組み合わせ
て使用することにより、従来不可能であつた極低
温雰囲気下での精密な変位測定が可能となる。し
かも、SUQIDは、本来、冷凍機を付設して磁場
の検出に使用されるものであるが、本発明のよう
に極低温雰囲気下で材料試験を行う装置の一構成
部品として使用する場合には、その温度雰囲気を
有効に利用することができる。そのため、
SUQIDを使用したためにさらに専用の冷凍機が
必要になつて、全体が大掛かりなものになるとい
う不具合も生じない。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示す説明図であ
る。 １……試験片、１ａ，１ｂ……標点、３……極
低温雰囲気、４……負荷ロツド、５……固定ロツ
ド、８……超電導量子干渉計（SUQID）、１１…
…部材（変位引出部材）、１２……部材（変位引
出部材）、１３……磁性体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 極低温雰囲気中で試験片を負荷ロツドと固定
   ロツド間に接続してなる材料試験機において、 前記固定ロツド側の標点に設けた部材、又は、
   負荷ロツド側の標点に設けた部材のいずれか一方
   に磁性体を設けるとともに、他方に超電導量子干
   渉計を配設し、負荷ロツドの移動に伴う試験片の
   変位を、前記超電導量子干渉計で磁場変化を検出
   することにより察知し得るようにしたことを特徴
   とする材料試験機。