동적 기계 분석용 테스트 시스템을 선택할 때 가장 중요한 고려 사항은 무엇입니까?
1. 기계적 공명 없음
동적 기계 분석(DMA) 테스트는 재료 또는 구성요소의 동적 동작을 연구하는 것입니다. 대부분의 경우 DMA 특성은 고정 변위 진폭에서 가변 속도 함수로 연구되므로 가변 주파수 함수로도 연구됩니다. 여기 주파수가 증가하면 변환기 동적 측정 정확도에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 고주파 여기는 프레임 구조 내에서 의도하지 않은 기계적 공진 모드를 생성할 수 있으며 이는 종종 변위 및 하중 변환기의 측정 정확도를 손상시킵니다.
일반적인 프레임 기준 변위 변환기 측정(LVDT 또는 인코더)은 변환기의 장착 기준 베이스에서의 공진 진동으로 인해 손상될 수 있습니다. 공진 진동으로 인해 변환기에서 발행하는 높은 가속도로 인해 하중 변환기 측정이 손상될 수 있습니다. 이러한 가속으로 인해 하중을 측정할 때 심각한 관성 오류가 발생할 수 있습니다. 변환기가 원하지 않는 진동을 민감하게 감지하지 못하도록 돕는 기술이 있지만 이러한 기술에는 단점이 존재합니다. 이보다는 시스템의 작동 범위에 있을 수 있는 프레임의 기계적 공진을 모두 제거하는 것이 더 효과적인 방법입니다. 동적 보정 표준을 사용하면 동적 검증을 통해 DMA 측정이 기계적 공진에 의해 손상되지 않았는지 확인할 수 있습니다. 좋은 DMA 시스템이라면 측정하는 축에서 유해한 기계적 공진이 전혀 나타나지 않습니다.
2. 극도의 동적 범위 진폭을 측정할 수 있는 능력
DMA 테스트 요구 사항은 종종 하중의 동적 범위 진폭 및 동작 변환기의 한계를 시험합니다. 일부 엘라스토머 및 열가소성 물질에서는 종종 동일한 실험 조건에서 유리화 온도를 초과하는 온도와 유리화 온도에 못미치는 온도를 모두 측정해야 합니다. 재료의 탄성 모듈러스(및 강도)는 재료가 유리처럼 단단한 유리화 온도 이하의 온도에서 재료가 고무처럼 변하고 상대적으로 부드러워지는 유리화 온도보다 높은 온도로 전환될 때 1,000배까지 변할 수 있습니다.
이는 테스트 환경 전체에 사인파 모양으로 변화하는 힘이 지속적으로 적용될 경우 유리질 부분의 재료 변위가 상대적으로 적을 수 있음을 의미합니다. 그러나 강성이 1,000배 변할 수 있을 때 유리화 온도를 초과하는 온도에서 사인파 모양으로 변하는 힘이 적용될 경우 유리화 온도 이상의 온도에서 변위 역시 1,000단위로 변할 수 있음을 의미합니다. 이와 반대로 테스트 환경 전체에 사인파 모양으로 변화하는 힘이 지속적으로 적용될 경우 재료가 고무와 같은 상태가 된 부분의 재료 하중이 상대적으로 적을 수 있음을 의미합니다. 그러나 강도가 1,000배 변할 수 있을 때 유리화 온도를 초과하는 온도에서 변위 진폭이 지속적으로 적용될 경우 유리화 온도 이상의 온도에서 하중 진폭 역시 1,000단위로 변할 수 있음을 의미합니다. 두 시나리오 모두 극도의 동적 범위에서 진폭을 측정할 수 있는 테스트 시스템을 요구합니다.
3. 탁월한 동적 진폭 제어
대부분의 엘라스토머와 열가소성 수지의 진폭 비선형성은 상당합니다. 이는 측정된 재료의 탄성 계수(또는 강도)가 적용된 여기 진폭에 따라 달라진다는 뜻입니다. 입력 진폭(변위 또는 하중)이 다르면 측정된 강도 또는 계수가 달라집니다. 사실 일부 테스트 프로그램의 목적은 이 진폭 의존성을 측정하는 것입니다. 이러한 테스트의 경우 주파수와 온도가 고정된 상태에서 진폭 스위프가 적용되며 결과적으로 측정된 계수를 보고합니다. 많은 테스트에서 변경되는 매개변수는 여기 주파수와 재료 온도입니다. 그러나 재료 계수와 재료 응답은 진폭에 크게 의지하므로 테스트 입력 여기 진폭을 알고 정확하게 제어하는 것이 매우 중요합니다. 이 진폭 제어는 테스트하는 주파수가 높아질수록 더 어려워집니다.
원하는 동적 진폭을 제어하는 가장 효율적인 방법은 서보 제어이며 종종 추가적인 외부 루프 보상기를 통해서도 이루어집니다. 이러한 제어 법칙에 높은 대역폭과 높은 안정성을 포함하는 것이 중요합니다. 낮은 대역폭 제어 루프 또는 느린 외부 루프 보상기는 시편에 추가 "학습" 또는 "수렴" 주기를 부과하여 내부 시편 가열을 유발하여 결과적으로 재료 특성 데이터에 오류를 일으킬 수 있습니다. 매우 안정적인 제어 법칙이 없으면 제어 루프가 불안정해져 시편이 자주 손상될 수 있습니다. 요약하여 말하자면 우수한 동적 진폭 제어는 DMA 테스트 시스템 특성에서 매우 중요합니다.
