JPWO2007148380A1 - 押込型材料試験機、試験方法、および試験用プログラム製品 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)この押込型材料試験機において、フィルタ特性を算出するために変位検出信号をサンプリングする準備モードと、材料評価データを算出するために変位検出信号をサンプリングする試験モードのいずれかを選択する選択部材を含むようにしても良い。この場合、準備モードが選択されると、圧子を無負荷状態の位置に保持したまま変位検出信号をサンプリングする。
(3)また本発明の他の態様の押込み型材料試験機は、試料に押し込まれる圧子と、圧子を介して試料に負荷を与える負荷装置と、圧子の変位を測定する変位センサと、負荷状態で変位センサから得られた変位検出信号に基づいて、変位検出信号中の外乱成分を除去するフィルタ特性を算出する算出装置と、算出装置で算出したフィルタ特性を記憶する記憶装置と、記憶装置に記憶されたフィルタ特性で変位検出信号をフィルタ処理するフィルタ装置とを備える。
(4)この押込型材料試験機の算出装置は、圧子の押し込み開始初期にサンプリングされた変位検出信号に基づいてフィルタ特性を算出することもできる。この場合、フィルタ装置は、フィルタ特性が算出された後はリアルタイムでフィルタ処理を行うことができる。
(5)上記押込型材料試験機において、フィルタ装置でフィルタ処理された変位センサの検出信号と、負荷装置による圧子の押圧力とにより、圧子押込深さ−試験力曲線を算出して試料の硬さを演算する演算装置をさらに備えることができる。
(6)本発明による試験方法は、圧子を試料に押圧し、圧子の変位を検出し、圧子により試料に働く試験力を検出し、検出された圧子の変位検出信号に対してFFT解析などを行ってノイズの周波数帯域を検出し、検出した周波数帯域に基づいてフィルタ特性を算出し、算出されたフィルタ特性により変位検出信号をフィルタ処理し、フィルタ処理後の変位検出信号と試験力とに基づいて試料の物性を評価する。
(7)この試験方法において、ノイズの周波数帯域を検出するために使用する変位検出信号は圧子が試料に接触していない無負荷状態でサンプリングした信号とすることができる。また、この試験方法において、ノイズの周波数帯域を検出するために使用する変位検出信号は圧子が試料を押圧している負荷状態でサンプリングした信号とすることもできる。
(8)本発明による試験プログラム製品は、圧子を試料に押圧する処理と、圧子の変位を検出する処理と、圧子により試料に働く試験力を検出する処理と、記検出された圧子の変位検出信号に対してノイズの周波数帯域を検出する処理と、検出した周波数帯域に基づいてフィルタ特性を算出する処理と、算出されたフィルタ特性により変位検出信号をフィルタ処理する処理と、フィルタ処理後の変位検出信号と試験力とに基づいて試料の物性を評価する処理とをコンピュータで実行させる。
(9)本発明による材料試験機は、検出信号に重畳される外乱ノイズの周波数特性を測定する測定装置と、周波数特性を解析してフィルタ定数を決定する演算装置と、検出信号に対してフィルタ定数で規定されるフィルタ処理を施すフィルタ装置と、フィルタ装置でフィルタ処理された検出信号を用いて材料を評価する評価装置とを備える。
20:制御装置 21:CPU
まず、フィルタ特性事前測定方式を採用した試験手順を説明する。試験に先立って、以下の手順1〜手順5により、微小硬度計を設置した場所に適したフィルタ定数を決定する。
手順1:負荷電流供給装置14を制御して圧子4を空中の所定位置に保持する。
手順2:変位センサ6の変位検出信号を所定時間サンプリングしてRAM23に記憶する。
手順3:サンプリングした変位検出信号列をRAM23から読み出し、FFT解析を行う。
手順4:FFT解析結果に基づいてノイズの周波数特性を検出して、ノイズを除去するためのフィルタ定数を算出する。このフィルタ定数は、例えば、ローパスフィルタの通過周波数やバンドパスフィルタのスレッシュホールド値を表す。
手順5:フィルタ定数をRAM23に記憶する。
手順11:試験開始ボタン25dの操作により、RAM23に記憶したフィルタ定数を読み込む。
手順12:予め定めた変位速度で圧子4を試料TPに押圧して圧痕を作成する。このとき、変位検出信号(押し込み深さ)と負荷電流指令値(試験力)をサンプリングし、互いに対応付けしてRAM23に記憶する。RAM23に変位検出信号を記憶する際、読み込まれたフィルタ定数を変位検出信号に適用してデジタルフィルタ処理を施してノイズが除去される。また、フィルタ処理後の変位検出信号列と負荷電流指令値とに基づいて、試験力−押込深さ曲線を作成する。
手順13:試験力−押込深さ曲線に基づいて試料TPの硬さを評価する。
手順21:フィルタ特性事後測定方式ボタン25bによりフィルタ特性事後測定方式が選択され、試験開始ボタン25dが操作されると、予め定めた変位速度で圧子4を試料TPに押圧して圧痕を作成する。このとき、変位センサ6の変位検出信号をサンプリングするとともに、同じタイミングで試験力を示す電流指令値をサンプリングする。変位検出信号(押し込み深さ)と電流指令値(試験力)は、互いに対応付けられてRAM23に記憶される。
手順22:所定押込深さが検出されると、または所定押込力が検出されると圧子4の押込を終了する。
手順24:決定されたフィルタ定数を制御装置20のRAM23に記憶する。
手順25:変位センサ6の変位検出信号とフィルタ定数をRAM23から読み取り、変位検出信号列に対して、読み込まれたフィルタ定数でデジタルフィルタリング処理を施し、外乱の影響が除去された変位検出信号をRAM23に記憶する。
手順27:試験力−押込深さ曲線に基づいて試料TPの硬さを評価する。
ステップS41において、試験開始ボタン25dが操作されると、ステップS42において、予め定めた変位速度で圧子4を試料TPに押圧して圧痕を作成する。このとき、変位センサ6からの変位検出信号をステップS43において、試験力を表す負荷電流指令値をステップS44においてそれぞれサンプリングし、ステップS45において、変位検出信号と負荷電流指令値とを対応付けてRAM23に記憶する。ステップS46において、圧子4による所定押込深さが所定値になったこと、または押込力が所定値になったことを判定すると、ステップS47において圧子4の押込を終了する。
Claims (10)
- 試料に押し込まれる圧子と、
圧子を介して試料に負荷を与える負荷装置と、
圧子の変位を測定する変位センサと、
無負荷状態で前記変位センサから得られた変位検出信号に基づいて、変位検出信号中の外乱成分を除去するフィルタ特性を算出する算出装置と、
前記算出装置で算出した前記フィルタ特性を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記フィルタ特性で前記変位検出信号をフィルタ処理するフィルタ装置とを備える押込型材料試験機。 - 請求項1の押込型材料試験機において、
前記フィルタ特性を算出するために変位検出信号をサンプリングする準備モードと、材料評価データを算出するために変位検出信号をサンプリングする試験モードのいずれかを選択する選択部材を含み、
前記準備モードが選択されると、前記圧子を無負荷状態の位置に保持したまま前記変位検出信号をサンプリングする。 - 試料に押し込まれる圧子と、
圧子を介して試料に負荷を与える負荷装置と、
圧子の変位を測定する変位センサと、
負荷状態で前記変位センサから得られた変位検出信号に基づいて、変位検出信号中の外乱成分を除去するフィルタ特性を算出する算出装置と、
前記算出装置で算出した前記フィルタ特性を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記フィルタ特性で前記変位検出信号をフィルタ処理するフィルタ装置とを備える押込型材料試験機。 - 請求項3の押込型材料試験機において、
前記算出装置は、前記圧子の押し込み開始初期にサンプリングされた変位検出信号に基づいて前記フィルタ特性を算出し、
前記フィルタ装置は、その後に出力される前記変位検出信号に対して前記フィルタ特性でフィルタ処理を行う。 - 請求項1乃至4のいずれか1項の押込型材料試験機において、
前記フィルタ装置でフィルタ処理された変位センサの検出信号と、前記負荷装置による前記圧子の押圧力とにより、圧子押込深さ−試験力曲線を算出して前記試料の硬さを演算する演算装置をさらに備える。 - 圧子を試料に押圧し、
前記圧子の変位を検出し、
前記圧子により試料に働く試験力を検出し、
前記検出された前記圧子の変位検出信号に対してノイズの周波数帯域を検出し、
前記検出した周波数帯域に基づいてフィルタ特性を算出し、
前記算出されたフィルタ特性により前記変位検出信号をフィルタ処理し、
フィルタ処理後の変位検出信号と前記試験力とに基づいて前記試料の物性を評価する試験方法。 - 請求項6の試験方法において、
前記ノイズの周波数帯域を検出する際の変位検出信号は圧子が試料に接触していない無負荷状態でサンプリングした信号である。 - 請求項6の試験方法において、
前記ノイズの周波数帯域を検出する際の変位検出信号は圧子が試料を押圧している負荷状態でサンプリングした信号である。 - 圧子を試料に押圧する処理と、
前記圧子の変位を検出する処理と、
前記圧子により試料に働く試験力を検出する処理と、
前記検出された前記圧子の変位検出信号に対してノイズの周波数帯域を検出する処理と、
前記検出した周波数帯域に基づいてフィルタ特性を算出する処理と、
前記算出されたフィルタ特性により前記変位検出信号をフィルタ処理する処理と、
フィルタ処理後の変位検出信号と前記試験力とに基づいて前記試料の物性を評価する処理とをコンピュータで実行させる試験用プログラム製品。 - 検出信号に重畳される外乱ノイズの周波数特性を測定する測定装置と、
前記周波数特性を解析してフィルタ定数を決定する演算装置と、
前記検出信号に対してフィルタ定数で規定されるフィルタ処理を施すフィルタ装置と、
前記フィルタ装置でフィルタ処理された検出信号を用いて材料を評価する評価装置とを備える材料試験機。
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