万能試験機の計測システムは実現 「力値−変位−歪み」の3大コア物理量精密収集のコアモジュールは、その動作ロジックを要約することができる：専用センサを通じて力学/幾何信号を電気信号に変換し、信号調整、モジュール変換を経て、制御システムによって量子化可能な試験データに処理し、最終的に力学曲線とパラメータ報告を生成する。プロセス全体は「高精度、高応答、低ノイズ」の要件を満たす必要があり、以下にコアコンポーネント、ワークフロー、キーテクノロジーの詳細の3つの方面から解析（設備の実技原理を結合）を展開する：

一、測定システムのコアコンポーネント及び機能

測定システムは 「センサ→信号調整→データ収集→制御システム」の4つのコアユニットが構成され、各コンポーネントは分業が明確で、協同作業を行い、信号伝達に歪みがないことを確保する：

二、三大コア物理量の測定原理（ワークフロー分解）

測定システムの核心は正確な捕捉である 「力値、変位、歪み」、3つの測定ロジックは似ているが異なる物理量に対して設計されており、以下は詳細なワークフローである：

1.力値測定：歪み板式力センサの動作論理（最もコアな測定環節）

力値測定はすべての力学試験の基礎であり、コアは歪み板式力センサに依存し、仕事の流れは以下の通りである：

①荷重伝達：試験時、試料の受力は治具を通じて力センサーの弾性体（例えば合金鋼梁）に伝達され、弾性体は荷重作用下で微小な変形（通常≦0.1 mm、肉眼では見えない）を発生し、

②歪み―電気信号変換：エラストマー表面に貼り付けられた歪みシート（金属抵抗線又は半導体材料）がエラストマー形状の変化に伴って引張／圧縮され、歪みシートの抵抗値の変化（「歪み―抵抗効果」に従う：歪みが大きいほど抵抗変化が大きい）、

③ブリッジ回路増幅：歪み板はホイートストンブリッジを構成し、ブリッジ励起電源から安定電圧（通常5 Vまたは10 V）を提供し、抵抗値の変化はブリッジ出力の微弱電圧信号（通常μV級、例えば1000 N負荷は100μV信号に対応）に変換する、

④信号調整：微弱電圧信号は信号増幅器を通じて増幅（1000 ~ 10000倍からmV級に増幅）し、同時に低域フィルタを通じて電磁干渉（例えばモータ、電源による高周波ノイズ）を濾過する、

⑤AD変換とデータ処理：A/D変換器は増幅後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、コントローラはセンサのキャリブレーション係数（例えば1 mVは10 Nに対応）に基づいてデジタル信号を実際の力値（例えば100 mVは1000 Nに対応）に換算し、リアルタイムで表示し、記憶する。

2.変位測定：格子定規／レーザ変位計の動作ロジック

変位測定は 「クランプ変位」（マクロ変位）と「サンプルひずみ」（ミクロ変形）、コアデバイスはラスタスケール（主流）とレーザー変位計（高精度シーン）：

（1）ラスタゲージ変位測定（ほとんどの機器に適用）

①構造構成：格子定規は定規格子（フレームに固定）と指示格子（移動治具に固定）からなり、両格子の間に微小な隙間（約0.1 mm）がある、

②変位−光信号変換：治具が移動すると、指示格子がスケール格子に対してスライドし、光源（LEDランプ）が格子に照射すると「モアレ縞」（干渉縞）が発生し、縞の移動速度は治具の変位速度に比例する、

③光−電気信号変換：光検出器（例えばフォト抵抗）はモアレ縞の明暗変化を捕捉し、それをパルス電気信号（変位が大きいほどパルス数が多い）に変換する、

④データ処理：コントローラは20μm/ゲートなどのラスタスケールのゲート距離から実際の変位（変位＝パルス数×ゲート距離）を計算し、例えば1000個のパルスが20 mm変位に対応し、正確な測定を実現する。

（2）レーザー変位計測定（0.1級以上の高精度機器に適用）

原理：レーザービームを発射して治具或いはサンプル表面を照射し、反射ビームを受信し、利用 「飛行時間法」（レーザー往復時間を測定）または「三角測量法」（反射ビームのオフセット角度を測定）は距離変化を計算し、直接変位データを出力する、

利点：非接触式測定、摩擦誤差なし、分解能力達成0.001mm，小変位、高精度試験（マイクロスプリング変形測定など）に適している。

3.歪み測定：引伸計の動作ロジック（オプション、ミクロ変形用）

ひずみは材料単位の長さの形変数（ε＝ΔL／L、ΔLは変形、Lは標準距離）は、引張計により測定する必要がある：

①取付固定：引張計の2つのクランプアームをサンプルの標距部（例えば金属片の中間50 mm領域）に固定し、クランプが堅固でサンプルを損傷しないことを確保する、

②変形伝達：試料の引張/圧縮時、スケールセグメントに微小な変形が発生し、引張計の弾性要素の変形を牽引し、内蔵の歪みシート抵抗変化（原理同力センサ）をトリガする、

③信号処理：引伸計から出力された電気信号を調整、変換した後、コントローラはスケール長に基づいて歪みを計算する（例えば、スケール長50 mm、歪み0.05 mm、歪み＝0.05/50=0.001=1000μm/m）、

応用場面：金属降伏ひずみ、複合材料弾性率などの高精度パラメータ試験は、ひずみ制御モードを組み合わせて閉ループ制御を実現する必要がある。

三、測定システムの重要技術詳細（精度と安定性の確保）

1.信号干渉防止技術

電磁干渉遮蔽：センサケーブルは遮蔽線を採用し、信号調整モジュールは接地（接地抵抗≦4Ω）、モータ、インバータによる電磁ノイズ影響信号を避ける、

温度補償：力センサー、歪みシート内蔵温度補償抵抗、環境温度変化による零点ドリフト（例えば温度変化ごとに10℃、ドリフト≦0.005%FS）。

2.キャリブレーションと誤差補正

工場出荷時の校正：メーカーは標準ロードセル、レーザー干渉計を通じてセンサーを校正し、設立 「入力物理量−出力電気信号」の対応関係、較正係数を記憶する、

定期的なキャリブレーション：ユーザーは毎年使用する必要がありますCNAS認証の標準器具（例えば標準ブロック、標準力センサー）を校正し、校正係数を更新し、測定精度を確保する、

システム誤差修正：ソフトウェアは機械隙間（例えばねじ空行程）、フレーム変形などのシステム誤差を自動的に修正し、例えばプリロードによってねじ隙間を除去し、剛性補償によってフレーム変形による変位誤差を修正する。

3.同期収集とデータ関連

3つの物理量の収集には厳密な同期が必要です（サンプリングレートが一致している、例えば1000Hz），各時点の力値、変位、歪みデータが1つずつ対応していることを確認して、正確な「力-変位」「応力-歪み」曲線を描くことができます。

データキャッシュと補完：高周波テスト時（例：5 kHzサンプリング）、キャッシュモジュールを通じてデータを一時的に保存し、処理速度不足によるデータ損失を回避し、曲線の平滑化にブレークポイントがないことを確保する。

四、測定システムの性能指標と型式選択の参考

まとめ

万能試験機の測定システムの本質は 「物理信号→電気信号→デジタル信号」の変換と処理システムは、コアが高精度センサ、低ノイズ信号調整、高速同期収集の3つの技術に依存している。そのワークフローは、次のように簡単になります。

センサは力、変位、歪みを微弱な電気信号に変換する、

信号調整ユニットは信号を増幅し、ノイズを濾過する、

A／D変換器はアナログ信号をデジタル信号に変換する、

コントローラは較正係数から実際の物理量を計算し、関連データを同期して曲線を生成する報告する。

型を選ぶ際にはセンサ精度（力センサ≧0.05級、変位センサ≧格子尺級)、サンプリング率（≧1000 Hz）、校正互換性（CNAS校正をサポート）、使用時に定期的にセンサを校正し、信号ケーブルを維持しなければ、測定システムの長期安定出力信頼性データを確保できない。