확장계

Extensometer
텐시미터, 텐시미터 또는 텐션미터와 혼동하지 마십시오.
유선 확장계 경사 변위 모니터링 및 무선 또는 Wi-Fi를 통한 원격 데이터 전송

신장계는 물체의 길이의 변화를 측정하는 데 사용되는 장치다.[1] 응력 변형률 측정과 인장 시험에 유용하다. 그것의 이름은 "확장계"에서 왔다. 그것은 1879년 프랭클린 연구소의 저널에 실린 기사에서 그것을 설명한 찰스 휴스턴에 의해 발명되었다. Huston은 후에 테스트 기계와 저울의 주요 제조업체인 Fairbanks & Ewing에게 이 권한을 주었다.

종류들

확장계에는 접촉과 비접촉의 두 가지 주요 유형이 있다.

연락처

접촉 확장계도 여러 해 동안 사용되어 왔으며, 또한 두 개의 추가 범주로 세분된다. 첫 번째 유형의 접촉 확장계를 클립온 확장계라고 한다. 이러한 기기는 고정밀 변형률 측정이 필요한 용도에 사용된다(대부분 ASTM 기반 시험). 그것들은 많은 구성으로 제공되며 매우 작은 것부터 비교적 큰 것까지의 변위(mm 미만에서 100mm 이상)를 측정할 수 있다. 그들은 비용이 저렴하고 사용이 쉽다는 장점이 있지만, 작고 섬세한 표본에 영향을 미칠 수 있다.

자동 시험 클립온 장치의 경우 디지털 "센서 암" 확장계로 대체되었다. 이것들은 전동식 시스템에 의해 시편에 자동으로 적용될 수 있고 기존의 클립온 장치보다 훨씬 더 반복 가능한 결과를 만들어 낸다. 균형이 맞지 않아 시료에 미치는 영향은 미미하다. 더 나은 선형성, 신호 노이즈 감소 및 해당 힘 데이터와의 동기화는 아날로그-디지털 변환기와 시간 지연을 가중시키고 원시 데이터를 매끄럽게 하는 관련 필터가 부족하기 때문에 큰 장점이다. 또한 이러한 장치는 고장날 때까지 시편에 남아 있을 수 있으며 정확성을 잃지 않고 매우 높은 확장(최대 1000 mm)을 측정할 수 있다. 이러한 장치는 일반적으로 분해능이 0.3µm 이상이며(최고 품질의 장치는 0.02µm까지 값을 읽을 수 있음) ISO 9513의 등급 1과 0.5를 만족하기에 충분한 측정 정확도를 가지고 있다.

비접촉

인장 시험을 위한 비접촉 확장계

특정 특수 용도의 경우 비접촉 확장계는 필러 암 또는 접촉 확장계를 사용하는 것이 비실용적인 경우에 이점을 제공하기 시작하고 있다.

레이저

레이저 확장계란 특정 재료가 인장 시험 기계에서 하중을 받을 때 변형률 또는 신장률 측정을 수행할 수 있는 확장계이다. 이 원리는 레이저로 시료 표면을 조명하는 방식으로 작동하며, 시료 표면의 반사는 CCD 카메라에 의해 수신되고 복잡한 알고리즘에 의해 처리된다. 레이저 확장계를 사용할 때는 시료에 마크를 부착할 필요가 없으므로 재료 시험소에 상당한 시간 절약이 가능하다.

분해능이 1마이크로미터(일반적으로 0.1μm) 미만이고 최대 900mm까지 연장될 수 있으므로 이러한 장치는 가장 복잡한 시험에 적합하다.

레이저 확장계는 주로 기존의 "클립온" 확장계를 손상시킬 수 있는 재료 또는 시편에 물리적으로 부착되기 때문에 장치의 클립 질량이 재료 특성에 영향을 미치는 재료에 사용된다.

레이저 확장계도 상승 또는 영하의 온도에서 시험하는 데 사용할 수 있다.

비디오

두 라인 마커를 측정하는 비디오 확장계의 카메라 이미지

영상확장계란 프레임 그랩버나 PC에 부착된 디지털 비디오 카메라를 이용해 시험 중 시료의 연속 영상을 캡처해 특정 소재의 응력/스트레인 측정을 수행할 수 있는 장치다.[2] 시험 대상 재료의 시료는 대개 특정한 모양으로 잘라 특수 마커(보통 특수 스티커 또는 캡처된 이미지에서 시료 색상과 질감을 구분하는 펜)로 표시한다.캡처된 영상에서 이러한 마커 사이의 픽셀 거리는 테스트 중인 시료가 늘어나거나 압축되는 동안 캡처된 비디오에서 지속적으로 추적된다. 이 픽셀 거리는 실시간으로 측정하여 교정 값에 대해 매핑하여 직접 변형률 측정을 할 수 있으며, 필요한 경우 변형률 제어에서 시험 기계를 제어할 수 있다.

적절한 보정 값과 양호한 영상 처리 알고리즘을 사용하면 1마이크로미터(μm) 미만의 분해능을 얻을 수 있다. 적절한 교정값은 또한 교정 표본에 따라 달라지는데 보통 매우 정밀하게 특수 식각된 재료가 된다. 교정을 위해, 사진은 먼저 새 검체에 사용되는 동일한 시험 조건 하에서 교정 시료로 촬영된다.

비디오 확장 측정기는 주로 전통적인 접촉 또는 디지털 "피엘러 암" 확장계를 손상시킬 수 있는 재료에 사용된다. 일부 응용 프로그램에서는 비디오 확장계가 기계적 측정 단위를 대체하고 있지만, 이는 주로 클립식 장치다.

ISO 527에 대한 50mm 게이지 길이의 플라스틱에서 탄성 계수를 측정할 때는 1µm의 정확도가 필요하다. 일부 비디오 확장계에서는 이를 달성할 수 없지만, 생산 시험의 경우 자동화된 모터 구동식 디지털 확장계를 사용하여 운영자가 수동으로 표본을 부착하고 시스템을 설정 및 조정하는 데 시간을 소비하는 것이 좋다. 일부 비디오 확장 측정기는 온도 챔버 내의 변형률 측정에 사용할 경우 허용 가능한 결과를 얻기 어렵다는 점에 유의하십시오.

높은 정확도와 비접촉 변형률 측정, 비디오 확장계가 입증된 솔루션이다. 어떤 시험 어플리케이션에서는 넓은 범위에 걸쳐 스트레인을 측정하는 능력 때문에 레이저 반점과 같은 다른 기술보다 우수하다. 이를 통해 계량 같은 측정은 물론 고장 시 변형률도 결정할 수 있다.

시험 중 주변 조명 조건의 변경은 비디오 확장계가 조명 배열과 렌즈에 걸쳐 적절한 필터를 사용하지 않는 경우 시험 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이 기술이 적용된 시스템은 주변 조명 조건의 모든 영향을 제거한다.

채굴

채굴 환경에서는 확장 측정기를 사용하여 타자/하이트월의 변위를 측정한다. 변위 대 시간 플롯팅은 지오테크놀로지 엔지니어가 벽의 고장이 임박한지 여부를 판단할 수 있게 해준다. 복잡한 고장의 경우, 레이더나 레이저 스캔과 같은 추가 장비를 사용하여 3차원 및 궁극적으로 4차원 분석을 가능하게 한다.

표준

  • ASTM E83 확장계 검증 및 분류 표준 사례
  • Rock에서 사용되는 확장계 표준 사례

참고 항목

참조

  1. ^ "Automatic extensometers.(TECH SPOTLIGHT)". Advanced Materials & Processes. ASM International via HighBeam Research. Archived from the original on 24 September 2015. Retrieved 6 May 2012. (필요한 경우)
  2. ^ Vial, Gilbert. "Video extensometers. (Tech Spotlight)". Advanced Materials & Processes. Advanced Materials & Processes via HighBeam Research. Archived from the original on 9 April 2016. Retrieved 6 May 2012. (필요한 경우)
  • 휴스턴, 찰스 "철에 대한 지속적이고 점진적으로 증가하는 스트레인의 영향" 프랭클린 연구소의 제107권, 제1호, 1879년 1월, 페이지 41-44.

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