(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料試験片をチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータで圧縮荷重を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータでチャンバー内の圧力を調整している材料試験装置における制御方法において、
前記材料試験片に加わる荷重を荷重センサで検出し、
この荷重センサの検出した荷重信号をサンプリング時間間隔で取り込み、
取り込んだ荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値および目標値の変化速度をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値および目標値変化速度として生成し、
この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、チャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させていることを特徴とする材料試験装置における制御方法。
【請求項２】
材料試験片をチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータで圧縮荷重を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータでチャンバー内の圧力を調整している材料試験装置における制御方法において、
前記材料試験片に加わる荷重を荷重センサで検出し、
この荷重センサの検出した荷重信号をサンプリング時間間隔で取り込み、
取り込んだ荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値として生成し、
このサンプリング時用周囲圧目標値と前回のサンプリング時用周囲圧目標値との差をサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で割った値を目標値変化速度として生成し、
この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、チャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させていることを特徴とする材料試験装置における制御方法。
【請求項３】
材料試験片をチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータで圧縮荷重を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータでチャンバー内の圧力を調整している材料試験装置において、
圧縮用アクチュエータによる圧縮荷重を検出する荷重センサと、
チャンバー内の圧力を検出する周囲圧検出センサと、
前記荷重センサからの荷重信号をサンプリング時間間隔毎に取り込み、この荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値および目標値の変化速度をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値および目標値変化速度として生成する手段と、
この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、周囲圧検出センサの検出したチャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させている手段とを備えていることを特徴とする材料試験装置。
【請求項４】
材料試験片をチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータで圧縮荷重を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータでチャンバー内の圧力を調整している材料試験装置において、
圧縮用アクチュエータによる圧縮荷重を検出する荷重センサと、
チャンバー内の圧力を検出する周囲圧検出センサと、
前記荷重センサからの荷重信号をサンプリング時間間隔毎に取り込み、この荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値として生成する手段と、
このサンプリング時用周囲圧目標値と前回のサンプリング時用周囲圧目標値との差をサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で割った値を目標値変化速度として生成する手段と、
この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、周囲圧検出センサの検出したチャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させている手段とを備えていることを特徴とする材料試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、剪断面を有する岩石などの材料試験片を試験する材料試験装置における制御方法および材料試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、材料試験片に三次元の応力を加える材料試験装置では、チャンバーに材料試験片を収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、圧縮用アクチュエータで材料試験片を押圧している。また、チャンバー内の圧力は周囲圧用アクチュエータで調整されている。さらに、前記材料試験片に加わる荷重は荷重センサで検出されており、この荷重センサからの荷重信号に基づいて、チャンバー内の圧力の目標値である周囲圧目標値を算出している。そして、この周囲圧目標値となるように、周囲圧用アクチュエータを駆動し、チャンバー内の圧力を所定の周囲圧目標値にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記周囲圧目標値は、サンプリング時間間隔（たとえば、０．１秒間隔）毎に生成されており、図５（ａ）に図示するように、階段状となっている。したがって、チャンバー内の圧力も階段状に変化しており、不自然な状態となっている。そのため、材料試験に、不自然なファクターが混入するおそれがあった。すなわち、周囲圧目標値は、図５（ｂ）に図示するように、滑らかに変化することが理想的である。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、周囲圧目標値をサンプリング時間間隔毎に生成しても、周囲圧用アクチュエータを滑らかに駆動させることができる材料試験装置における制御方法および材料試験装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の材料試験装置における制御方法は、材料試験片（１）をチャンバー（２）内に収納し、このチャンバー内の圧力（Ｐｃ）を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータ（９）で圧縮荷重（Ｆ）を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータ（２３）でチャンバー内の圧力を調整している。そして、材料試験片に加わる荷重を荷重センサ（１２）で検出し、この荷重センサの検出した荷重信号（Ｆｎ）をサンプリング時間（Ts) 間隔で取り込み、取り込んだ荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値および目標値の変化速度をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値（Ｐcn）および目標値変化速度（ΔＰ）として生成し、この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、チャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させている。
【０００６】
また、サンプリング時用周囲圧目標値と前回のサンプリング時用周囲圧目標値との差をサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で割った値を目標値変化速度として生成し、この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに、チャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させている場合がある。
【０００７】
本発明の材料試験装置は、材料試験片をチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を大気圧よりも高くするとともに、前記材料試験片に圧縮用アクチュエータで圧縮荷重を加え、かつ、周囲圧用アクチュエータでチャンバー内の圧力を調整している。そして、圧縮用アクチュエータによる圧縮荷重を検出する荷重センサと、チャンバー内の圧力を検出する周囲圧検出センサ（２６）と、荷重センサからの荷重信号をサンプリング時間間隔毎に取り込みこの荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値および目標値の変化速度をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値および目標値変化速度として生成する手段と、この目標値変化速度に基づいて周囲圧用アクチュエータを駆動させるとともに周囲圧検出センサの検出したチャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値に略なった際に、周囲圧用アクチュエータの駆動を停止させている手段とを備えている。
【０００８】
また、サンプリング時用周囲圧目標値と前回のサンプリング時用周囲圧目標値との差をサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で割った値を、目標値変化速度として生成する手段を備えている場合がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における材料試験装置の実施の一形態を説明する。図１は本発明の材料試験装置の実施の一形態の構成を示すブロック図である。図２は周囲圧目標値発生器のブロック図である。図３は材料試験片に加わる応力および剪断力を説明する概略図である。図４は材料試験のタイムチャートで、（ａ）が圧縮用アクチュエータの変位量のタイムチャート、（ｂ）が材料試験片に加わる圧縮荷重のタイムチャート、（ｃ）が周囲圧のタイムチャート、（ｄ）が剪断面に垂直な応力σｎのタイムチャートである。図５はサンプリング時間間隔毎に発生される周囲圧目標値のタイムチャートで、（ａ）が従来例のタイムチャート、（ｂ）が理想状態のタイムチャート、（ｃ）が実施の形態のタイムチャートである。図６は周囲圧の説明図である。図７は材料試験のフローチャートの要部である。図８は周囲圧の目標値の算出処理および周囲圧用アクチュエータの稼働のフローチャートである。図９は材料試験装置のホストコンピュータおよびコントローラの配置を説明するためのブロック図である。図１０はホストコンピュータの処理のメインルーチンのフローチャートである。図１１は圧縮用コントローラのメインルーチンのフローチャートである。図１２は圧縮用コントローラにおける割り込み処理のフローチャートである。図１３は周囲圧用コントローラのメインルーチンのフローチャートである。図１４は周囲圧用コントローラにおける割り込み処理のフローチャートである。図１５は周囲圧Ｐｃの変化の状態図で、（ａ）が最適な状態の図、（ｂ）がサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で目標圧に達している状態の図、（ｃ）がサンプリング時間間隔よりも長い時間間隔で目標圧に達している状態の図である。なお、制御装置は、ホストコンピュータおよびコントローラで構成され、ソフトウェアで作動しているが、図１および図２では、複数のブロックとして図示している。
【００１０】
図１において、材料試験片１は、気密なチャンバー２内に収納されている。また、材料試験片１を間に挟む状態で、固定支持部３および可動支持部４が対向して配置されている。この固定支持部３の先端部、可動支持部４の先端部および材料試験片１の周囲を筒状のシール材５が覆っている。そして、固定支持部３には、材料試験片１に向かって水を流す通水路６が、一方、可動支持部４には排水路７が形成されている。可動支持部４は油圧式の圧縮用アクチュエータ９により駆動されて移動する。この可動支持部４の移動量すなわち圧縮用アクチュエータ９の駆動部の変位量Ｄａを、圧縮用変位センサ１１が検出している。また、圧縮用アクチュエータ９が材料試験片１に加えている荷重Ｆを荷重センサ１２が検出している。さらに、チャンバー２の内部は、高圧ガスボンベやコンプレッサーなどで構成されている増圧器１７に、配管１６を介して接続されている。また、配管１６にはシリンダ装置２１が接続され、このシリンダ装置２１のピストン２２は、周囲圧用の油圧アクチュエータ２３で駆動されている。ピストン２２の移動量すなわち周囲圧用アクチュエータ２３の駆動部の変位量Ｄｓを、周囲圧用変位センサ２４が検出している。さらに、配管１６には、チャンバー２内の圧力である周囲圧Ｐｃを検出する周囲圧検出センサ２６が取り付けられている。
【００１１】
圧縮目標値発生部としての圧縮目標値発生器３１は、圧縮用制御目標入力信号Ｅｉを加算部３２に出力している。また、圧縮用変位センサ１１の検出信号Ｄａは、センサ用アンプ３０でＡ／Ｄ変換や増幅されて加算部３２に出力されている。加算部３２は、圧縮用制御目標入力信号Ｅｉから、圧縮用変位検出信号Ｄａを減算して差信号Ｅｒを算出し、この差信号Ｅｒを、ＰＩＤ調整部３３で比例処理、積分処理、増幅やＤ／Ａ変換などを行って、圧縮用アクチュエータ９のサーボバルブ３４に出力している。
【００１２】
周囲圧目標値発生部としての周囲圧目標値発生器４１は、周囲圧用制御目標信号Ｅｓを周囲圧用加算部４２に出力している。また、周囲圧用変位センサ２４の出力信号Ｄｓは、センサ用アンプ４３でＡ／Ｄ変換や増幅され、変位制御用スイッチ４５ａを介して周囲圧用加算部４２に出力されている。さらに、周囲圧検出センサ２６の検出信号Ｐｃは、センサ用アンプ４４でＡ／Ｄ変換や増幅され、圧力制御用スイッチ４５ｂを介して周囲圧用加算部４２に出力されている。この両スイッチ４５ａ，４５ｂは、一方がＯＮの時には、他方はＯＦＦである。また、荷重センサ１２の検出信号である荷重信号Ｆｎがセンサ用アンプ４６でＡ／Ｄ変換や増幅されて、周囲圧目標値発生器４１に入力されているとともに、この周囲圧目標値発生器４１には、周囲圧検出センサ２６の検出信号Ｐｃがセンサ用アンプ４４を介して入力されている。そして、周囲圧用加算部４２の出力信号である差信号Ｅｕは、ＰＩＤ調整部４７で比例処理、積分処理、増幅やＤ／Ａ変換などを行って、周囲圧用アクチュエータ２３のサーボバルブ４８に入力されている。
【００１３】
この様に構成されている材料試験装置において、圧縮用アクチュエータ９を稼働させると、材料試験片１に圧縮荷重Ｆが加わる。また、増圧器１７でチャンバー２内にアルゴンガスなどの不活性ガスを充填し、チャンバー２内の圧力を大気圧よりも加圧して高圧とし、材料試験片１に周囲から周囲圧Ｐｃを加えることができる。この周囲圧Ｐｃは、周囲圧用アクチュエータ２３を稼働することにより調整することができる。この様にして、図３に図示する様に、材料試験片１には、荷重Ｆおよび周囲圧Ｐｃが加わっている。そして、荷重Ｆの荷重方向に垂直な面における材料試験片１の横断面積がＡとすると、応力σｆはＦ／Ａとなる。
【００１４】
また、材料試験片１には、剪断に対する強度が比較的低く大きな荷重Ｆが加わると剪断する断層面などの剪断面ｂが形成されており、この剪断面ｂは、荷重Ｆの荷重方向に対して角度θで傾斜している。なお、図３において、符号σｎは剪断面ｂに垂直に加わる応力で、符号τは剪断面ｂに加わる剪断力である。
そして、力学的バランスは、下記１）式に示す通りである。
１）Ｐｃ＝σｎ−(sinθ× sinθ) ×σｆ
そして、地中では、応力σｎは略一定で応力σｆが増大する（すなわち、剪断力τが増大する）ことにより、断層面としての剪断面ｂが滑る現象が発生している。
【００１５】
したがって、材料試験装置において、この現象を再現するには、荷重Ｆ（すなわちＡ×σｆ）の増大に伴って、周囲圧Ｐｃを低下させて、応力σｎを略一定に維持する（すなわち、初期応力σn0を維持する）様に制御することが必要となる。なお、荷重Ｆが０の場合には、応力σｎは周囲圧Ｐｃ（すなわち、初期値Ｐc0）と等しくなっている。そして、(sinθ× sinθ) ／Ａは、材料試験の前に確定しており、材料試験中は一定であるので、前もって計算させておく。この値は、材料試験中の制御においては定数Ｋとして処理される。
したがって、２）周囲圧目標値Ｐcn＝Ｐc0−Ｋ×Fnとなっている。
この周囲圧目標値Ｐcnはサンプリング時間毎に算出されており、以下、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnと呼ぶ。また、Ｆｎは、荷重センサ１２の検出しているサンプリング時間毎の荷重Ｆである。
【００１６】
そして、サンプリング時間Tsの間における周囲圧目標値（以下、「アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcm」と呼ぶ）は、前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1と新しいサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとを補完することにより決定されている。そして、前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1と新しいサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとを直線状に補完すると、
目標値変化速度ΔＰ＝（Ｐcn−Ｐcn-1）÷Ts                  ３）
アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcm＝Ｐcn-1＋ΔＰ×ｔ        ４）
（なお、ｔは前回のサンプリング時からの経過時間）
となる。
この様にすると、図５（ｂ）に図示するように、周囲圧目標値は階段状ではなくなる。しかしながら、周囲圧目標値発生器４１からの出力信号である周囲圧用制御目標信号Ｅｓを上記アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmにすると、周囲圧用アクチュエータ２３などに遅れがあるので、図６の破線で図示するように、周囲圧検出センサ２６の検出する周囲圧Ｐｃがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達するのは、サンプリング時Tnよりも遅延した時点Tbとなることがある。このため、周囲圧検出センサ２６の検出する周囲圧Ｐｃは、サンプリング時Tnにおいて、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとなることが殆どなくなる。
【００１７】
そこで、  目標値変化速度ΔＰ＝（Ｐcn−Ｐcn-1）÷（Ts×ｊ）      ５）
〔なお、定数ｊは１未満の正数（たとえば、約０．８）である。〕
としている。
したがって、図６の実線で図示するように、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmは、サンプリング時Tnよりも前の時点Taとなり、遅れがあっても、サンプリング時Tnには周囲圧検出センサ２６の検出する周囲圧Ｐｃをサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとすることができる。そして、周囲圧検出センサ２６の検出する周囲圧Ｐｃがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達すると、周囲圧用アクチュエータ２３の稼働を停止させている。
この様にして、周囲圧目標値発生器４１から出力されるアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmは、図５（ｃ）の実線で図示するような状態となっている。
【００１８】
ついで、周囲圧目標値発生器４１のブロック図を、図２を用いて説明する。
周囲圧検出センサ２６からセンサ用アンプ４４を介して入力された周囲圧Ｐｃの初期値である初期圧Ｐc0は、目標圧算出部５１に入力記憶される。この目標圧算出部５１には、サンプリング時間Ts間隔毎に、荷重センサ１２からセンサ用アンプ４６を介して荷重信号Ｆｎが入力されている。そして、目標圧算出部５１は前記２）式を計算して、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを算出する。このサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnは、目標圧算出部５１からタイマ５２、比較判別器５３および勾配算出部５４に出力されている。タイマ５２はサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnが入力されると、リセットされ、入力後の経過時間ｔを出力している。この経過時間ｔは傾斜部信号生成部５６に入力されている。
【００１９】
そして、勾配算出部５４には、前述のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとともに、前回目標圧記憶部５７から前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1が入力されている。この前回目標圧記憶部５７は、前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1を勾配算出部５４および傾斜部信号生成部５６に出力すると、目標圧算出部５１からサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを取り込み、新しい前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1として記憶する。また、勾配算出部５４は、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1から、前述の式５）を演算して、目標値変化速度ΔＰを算出する。この目標値変化速度ΔＰは傾斜部信号生成部５６に出力されている。
【００２０】
傾斜部信号生成部５６は、入力された経過時間ｔ、前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1および目標値変化速度ΔＰから、前述の式４）を演算して、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを算出する。このアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmは比較判別器５３および目標圧出力信号生成部５８に出力されている。比較判別器５３は、目標圧算出部５１からサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnが入力されると目標圧出力信号生成部５８にリセット信号を出力するとともに、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmとサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとを比較し、一致すれば一致信号を目標圧出力信号生成部５８に出力している。目標圧出力信号生成部５８は、比較判別器５３からリセット信号が入力されると、以後、傾斜部信号生成部５６からのアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして周囲圧用加算部４２に出力し、比較判別器５３から一致信号が入力されると、以後、その時点のアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcm（すなわち、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn）を周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして周囲圧用加算部４２に出力している。
【００２１】
この様に、この材料試験装置においては、剪断面ｂに垂直な応力σｎを、略一定に維持している。その材料試験のフローを図７および図８のフローチャートに基づいて説明する。
まず始めに、図７のメインルーチンのフローチャートのステップ１において、増圧器１７でチャンバー２内を大気圧よりも高圧に加圧する。また、変位制御用スイッチ４５ａがＯＮであり、周囲圧目標値発生器４１、周囲圧用加算部４２、サーボバルブ４８、周囲圧用アクチュエータ２３および周囲圧用変位センサ２４などで変位用フィードバック制御ループが構成されており、周囲圧用加算部４２は周囲圧用制御目標信号Ｅｓから周囲圧用変位センサ２４の出力信号Ｄｓを引いてサーボバルブ４８に出力している。そして、周囲圧目標値発生器４１は、周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして目標位置信号を出力して、ピストン２２を中央位置にする。ステップ２において、増圧器１７によりチャンバー２内の圧力が目標圧に達すると、周囲圧検出センサ２６は、初期応力σn0である周囲圧Ｐｃを初期値Ｐc0として検出し検出信号を周囲圧目標値発生器４１に入力する。周囲圧目標値発生器４１には記憶部が設けられており、この周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0を記憶する。また、変位制御用スイッチ４５ａをＯＦＦするとともに、圧力制御用スイッチ４５ｂをＯＮして、周囲圧目標値発生器４１、周囲圧用加算部４２、サーボバルブ４８、周囲圧用アクチュエータ２３および周囲圧検出センサ２６などで圧力用フィードバック制御ループを構成しており、周囲圧用加算部４２は周囲圧用制御目標信号Ｅｓから周囲圧検出センサ２６の検出信号Pcを引いてＰＩＤ処理をしてサーボバルブ４８に出力している。そして、周囲圧目標値発生器４１は、周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして目標圧力信号である周囲圧Ｐｃの初期値を出力して、周囲圧Ｐｃを初期値すなわち初期応力σn0に維持する。
【００２２】
ついで、ステップ３において、圧縮用アクチュエータ９を手動で稼働し、可動支持部４を材料試験片１に向かって移動させる。そして、ステップ４において、可動支持部４が材料試験片１を押圧し、荷重センサ１２がその荷重を検出した時に、圧縮用アクチュエータ９を停止させる。ついで、ステップ５において、圧縮用変位センサ１１をリセットし、その現在位置を０にセットする。これで、材料試験の準備が完了する。そして、ステップ６において、材料試験が開始され、圧縮目標値発生器３１が一定速度で増大する目標変位信号を出力し、圧縮用アクチュエータ９が図４（ａ）に図示する様に稼働して、可動支持部４を材料試験片１に向かって一定速度で移動させ、材料試験片１に圧縮荷重Ｆを負荷する。この荷重Ｆは図４（ｂ）に図示する様に漸次増大する。なお、透水試験をする際には、通水路６から材料試験片１に向かって注水するとともに、材料試験片１を通り抜けた水は排水路７から排水される。
【００２３】
ステップ７において、この材料試験片１に加わる荷重Ｆを荷重センサ１２が荷重信号Ｆｎとして検出し、周囲圧目標値発生器４１に出力し、ステップ８に行く。ステップ８において、周囲圧目標値発生器４１は、後述する図８に図示するフローで、図５（ｃ）に図示するように変化するアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを求め、周囲圧用加算部４２に出力している。そして、ＰＩＤ制御の圧力用フィードバック制御ループにより周囲圧用アクチュエータ２３は稼働して、チャンバー２内の圧力Ｐｃをアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmにしている。ついで、ステップ７に戻り、ステップ７からステップ８までを、サンプリング時間Ts間隔（たとえば０．１秒間隔）で繰り返している。そして、チャンバー２内の圧力は荷重Ｆの増大に比例し、図４（ｃ）に図示する様に段々と低下している。また、図４（ｄ）に図示する様に、剪断面ｂに垂直な応力σｎは略一定に維持されている。この様にして、材料試験は行われており、材料試験片１が剪断面ｂに沿って剪断して破断し、荷重センサ１２の出力が略０になるまで行うことも可能であるし、材料試験片１を破断させないで途中で停止することも可能である。
【００２４】
図７のステップ８における周囲圧の目標値の算出処理および周囲圧用アクチュエータの稼働のフローの詳細を、図８のフローチャートを用いて説明する。
ステップ１において、周囲圧目標値発生器４１の目標圧算出部５１は、周囲圧検出センサ２６から入力されて予め記憶している周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0、および、荷重センサ１２からの荷重信号Ｆｎにより、２）式である周囲圧目標値Ｐcn＝Ｐc0−Ｋ×Fnに基づいて、周囲圧目標値Ｐcnを求める。そして、ステップ２に行く。ステップ２において、前回目標圧記憶部５７から前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1を読み出し、ステップ３に行く。ステップ３において、傾斜部信号生成部５６は、目標圧算出部５１からのサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよびステップ２で読みだした前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1により、前記５）式である目標値変化速度ΔＰ＝（Ｐcn−Ｐcn-1）÷（Ts×ｊ）に基づいて、目標値変化速度ΔＰを算出する。そして、ステップ４に行く。
【００２５】
ステップ４において、タイマ５２をリセットし、経過時間ｔの計測を開始し、ステップ５に行く。ステップ５において、傾斜部信号生成部５６は、ステップ２で読みだした前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1、勾配算出部５４からの目標値変化速度ΔＰおよびタイマ５２からの経過時間ｔにより、前記４）式であるアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcm＝Ｐcn-1＋ΔＰ×ｔに基づいて、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを算出する。そして、ステップ６に行く。ステップ６において、比較判別器５３は、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達したか否かを判定し、達している場合にはステップ９に行き、達していない場合にはステップ７に行く。ステップ７において、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを目標圧出力信号生成部５８から周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして周囲圧用加算部４２に出力する。そして、ステップ８に行く。ステップ８において、前述の圧力用フィードバック制御ループにより周囲圧用アクチュエータ２３を稼働し、周囲圧Ｐｃがアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmとなるように制御する。ただし、周囲圧用アクチュエータ２３などに遅れがあるので、周囲圧Ｐｃはアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmに遅れながら追随している。そして、ステップ５に戻り、ステップ５からステップ８までを、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達するまで繰り返す。
【００２６】
そして、ステップ６において、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達すると、ステップ９に行く。ステップ９において、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmすなわちサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを目標圧出力信号生成部５８から周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして周囲圧用加算部４２に出力する。そして、ステップ１０に行く。ステップ１０において、前述の圧力用フィードバック制御ループにより周囲圧用アクチュエータ２３を稼働し、周囲圧Ｐｃがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnとなるように制御する。そして、ステップ１１に行く。ステップ１１において、経過時間ｔがサンプリング時間Tsになったか否かを判定し、なった場合にはステップ１２に行き、なっていない場合にはステップ９に戻る。そして、ステップ１２において、前回目標圧記憶部５７に、目標圧算出部５１で求めたサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを記憶させ、このサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを新しい前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1とする。そして、ステップ１３に行く。ステップ１３において、図７のメインルーチンのステップ７に戻り、次のサンプリング時間が開始する。
【００２７】
一方、図８のステップ１１において、経過時間ｔがサンプリング時間Tsになっていない場合には、図８のステップ９に戻り、ステップ９からステップ１１までを繰り返している。したがって、暫くの間、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを周囲圧用制御目標信号Ｅｓとして継続して周囲圧用加算部４２に出力し続ける。その結果、周囲圧用アクチュエータ２３などに遅れがあっても、次のサンプリング時には、周囲圧Ｐｃはサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達することができる。その後、ステップ１１において経過時間ｔがサンプリング時間Tsになり、ステップ１２およびステップ１３を経て、次のサンプリング時間が開始する。
【００２８】
前述の様に、この実施の形態では、剪断面ｂに垂直な応力σｎを略一定に維持して、荷重Ｆを増大することができるので、実際の地中の状態を略再現することができる。また、荷重センサ１２をサンプリング時間Ts毎にサンプリングしているにもかかわらず、周囲圧用アクチュエータ２３を目標値変化速度ΔＰで比較的滑らかに稼働させることができる。その結果、材料試験を比較的自然な状態で行うことができる。しかも、サンプリング時間Ts間隔よりも短い時間で、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達する様にしているので、周囲圧用アクチュエータ２３などに遅れが発生しても、サンプリング時間Ts後には、周囲圧Ｐｃを略確実にサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnにすることができる。したがって、目標値と周囲圧Ｐｃとが大きくズレることを極力防止することができる。
【００２９】
ところで、この材料試験装置の制御装置は、デジタル処理されており、図９に図示するような構成となっている。
ホストコンピュータ６１と、このホストコンピュータ６１に接続されている圧縮用コントローラ６２、周囲圧用コントローラ６３、操作盤６４および表示装置としてのディスプレー６５とが配備されている。ホストコンピュータ６１およびコントローラ６２，６３は各々、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭやＲＡＭなどからなる記憶部およびタイマなどを具備している。そして、圧縮用コントローラ６２は、荷重センサ１２からの荷重信号Ｆｎおよび圧縮用変位センサ１１からの変位信号Ｄａが入力されているとともに、圧縮用アクチュエータ９のサーボバルブ３４に制御信号ｉｈを出力している。また、周囲圧用コントローラ６３は、周囲圧用アクチュエータ２３の周囲圧用変位センサ２４からの変位信号Ｄｓおよび周囲圧検出センサ２６からの周囲圧信号Pcが入力されているとともに、周囲圧用アクチュエータ２３のサーボバルブ４８に制御信号ｉを出力している。さらに、操作盤６４は、ホストコンピュータ６１に各種設定データなどを入力設定する。また、ディスプレー６５は、各種センサが検出したデータや、材料試験の状態などを表示する。
【００３０】
材料試験中においては、圧縮用コントローラ６２は、ホストコンピュータ６１からの指令に基づいて、圧縮用アクチュエータ９を図４（ａ）に図示する様に一定速度で移動する様に制御し、材料試験片１に圧縮荷重Ｆを加えている。そして、ホストコンピュータ６１は、材料試験の最中においては、サンプリング時間Ts毎の処理を行っている。すなわち、ホストコンピュータ６１は、材料試験の初期において、周囲圧検出センサ２６から周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0を周囲圧用コントローラ６３を介して取り込む。そして、材料試験の最中には、荷重センサ１２からの荷重信号Ｆｎを圧縮用コントローラ６２を介してサンプリングするとともに、この荷重信号Ｆｎからサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび目標値変化速度ΔＰを生成し、このサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび目標値変化速度ΔＰを周囲圧用コントローラ６３に出力する。
【００３１】
一方、周囲圧用コントローラ６３は、入力されたサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび目標値変化速度ΔＰから、一定時間毎（以下、「傾斜部生成用時間Tm」と呼ぶ）にアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを生成し、このアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmに基づいて、周囲圧用アクチュエータ２３を制御している。このアクチュエータ制御信号生成用時間Tmとしての傾斜部生成用時間Tmはサンプリング時間Tsよりも短く、たとえば、サンプリング時間Tsの１／１０ないし１／１００程度である。そして、周囲圧検出センサ２６の検出する周囲圧Ｐｃが、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnになった際にアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを固定し、周囲圧用アクチュエータ２３を略停止させている。なお、図１ないし図８までの説明では、周囲圧Ｐｃではなく、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnになった際にアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを固定し、周囲圧用アクチュエータ２３を略停止させている。
【００３２】
次に、材料試験の自動試験中（図７のフローのステップ５以降）におけるホストコンピュータ６１、圧縮用コントローラ６２および周囲圧用コントローラ６３のより具体的なフローを図１０ないし図１４を用いて説明する。
まず始めに、ホストコンピュータ６１のフローを図１０を用いて説明する。
ステップ１において、初期設定（たとえば、▲１▼周囲圧検出センサ２６の検出した周囲圧Ｐｃを、周囲圧用コントローラ６３を介して読み込み、周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0として記憶設定する。▲２▼圧縮用アクチュエータ９の移動速度ΔＨが、操作盤６４から入力設定される。▲３▼前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1を記憶している記憶部の記憶領域に周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0を設定記憶させる。など）が行われる。そして、ステップ２に行く。
【００３３】
ステップ２において、圧縮用コントローラ６２に移動速度ΔＨを出力し、ステップ３に行く。ステップ３において、操作盤６４から材料試験開始信号が入力されたか否かを判別している。入力されていない場合はステップ３に戻って待機し、入力された場合には、ステップ４に行く。ステップ４において、圧縮用コントローラ６２に開始信号を出力し、ステップ５に行く。ステップ５において、タイマの経過時間ｔをリセットし、ステップ６に行く。ステップ６において、圧縮用コントローラ６２に荷重信号Ｆｎを要求し、ステップ７に行く。ステップ７において、圧縮用コントローラ６２を介して荷重センサ１２から荷重信号Ｆｎが入力され、ステップ８に行く。ステップ８において、前述の２）式、周囲圧目標値Ｐcn＝Ｐc0−Ｋ×Fnに基づいて、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを算出し、ステップ９に行く。ステップ９において、前述の５）式、目標値変化速度ΔＰ＝（Ｐcn−Ｐcn-1）÷（Ts×ｊ）に基づいて、目標値変化速度ΔＰを算出し、ステップ１０に行く。ステップ１０において、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび目標値変化速度ΔＰを周囲圧用コントローラ６３に出力し、ステップ１１に行く。ステップ１１において、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを、前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1を記憶している記憶領域に記憶させる。そして、ステップ１２に行く。ステップ１２において、他の処理（たとえば、▲１▼操作盤６４からのその他の入力の処理、▲２▼ディスプレー６５の表示処理、など）を行い、ステップ１３に行く。ステップ１３において、経過時間ｔがサンプリング時間Tsになったか否かを判定し、なっていない場合にはステップ１３に戻り、サンプリング時間Tsが経過するまで待機する。一方、なった場合には、ステップ５に戻る。この様にして、ステップ５からステップ１３までを、サンプリング時間Tsの間隔で繰り返している。ホストコンピュータ６１は種々の処理を実行しており、サンプリング時間Tsをあまり短くすることは困難であり、この実施の形態では約０．１秒に設定されている。
【００３４】
ついで、圧縮用コントローラ６２のメインルーチンのフローを図１１を用いて説明する。
ステップ１において、初期設定（たとえば、▲１▼圧縮用アクチュエータ９の変位目標値Ｈを０に設定する。など）が行われる。そして、ステップ２に行く。ステップ２において、ホストコンピュータ６１から移動速度ΔＨが入力されたか否かを判別している。入力されていない場合はステップ２に戻って待機し、入力された場合には、ステップ３に行く。ステップ３において、入力された移動速度ΔＨを記憶し、ステップ４に行く。ステップ４において、ホストコンピュータ６１から材料試験開始信号が入力されたか否かを判別している。入力されていない場合はステップ４に戻って待機し、入力された場合には、ステップ５に行く。ステップ５において、タイマの経過時間ｔをリセットし、ステップ６に行く。ステップ６において、圧縮用アクチュエータ９の変位目標値Ｈに移動速度ΔＨを加算して、新しい変位目標値Ｈとし、ステップ７に行く。ステップ７において、圧縮用変位センサ１１から検出した変位Ｄａを読み込み、ステップ８に行く。ステップ８において、変位目標値Ｈから変位Ｄａを引いて、ＰＩＤ制御を加味し、圧縮用アクチュエータ９のサーボバルブ３４への出力信号ｉｈを生成し、この出力信号ｉｈをＤ／Ａ変換してサーボバルブ３４に出力する。そして、ステップ９に行く。ステップ９において、経過時間ｔが予め設定されているアクチュエータ制御信号生成用時間Tmになったか否かを判定し、なっていない場合にはステップ９に戻り、アクチュエータ制御信号生成用時間Tmが経過するまで待機する。一方、なった場合には、ステップ５に戻る。この様にして、ステップ５からステップ９までを、アクチュエータ制御信号生成用時間Tmの間隔で繰り返している。このアクチュエータ制御信号生成用時間Tmは、ホストコンピュータ６１のサンプリング時間Tsよりも短く、たとえば、サンプリング時間Tsの１／１０ないし１／１００程度である。したがって、圧縮用アクチュエータ９は比較的滑らかに稼働している。
【００３５】
ついで、圧縮用コントローラ６２のサンプリング時間Ts毎の割り込み処理のフローを図１２を用いて説明する。
ステップ１において、ホストコンピュータ６１から荷重信号Ｆｎの送信指令を受信し、ステップ２に行く。ステップ２において、荷重センサ１２から荷重信号Ｆｎを読み込み、ステップ３に行く。ステップ３において、荷重信号Ｆｎをホストコンピュータ６１に送信し、ステップ４に行く。ステップ４において、図１１のメインルーチンに戻る。
【００３６】
ついで、周囲圧用コントローラ６３のメインルーチンのフローを図１３を用いて説明する。
ステップ１において、初期設定（たとえば、▲１▼アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを周囲圧Ｐｃの初期値Ｐc0に設定する。など）が行われる。そして、ステップ２に行く。ステップ２において、後述の割り込み処理により、ホストコンピュータ６１から送信されて記憶部に記憶されている目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを読みだし、ステップ３に行く。ステップ３において、周囲圧検出センサ２６から周囲圧Ｐｃを読み込み、ステップ４に行く。ステップ４において、周囲圧Ｐｃがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに略一致しているか否かを判別している。略一致している場合はステップ９に行き、ステップ９において、サンプリング時Tnになったか否かを判断し、サンプリング時Tnになると、ステップ２に戻っている。そして、ステップ２からステップ４およびステップ９を繰り返し、サンプリング時Tn毎に目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを読みだしている。なお、略一致している場合に、記憶部に記憶されているサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnが新しく書き換えられ変更されると、一致しなくなる。一方、ステップ４において、一致していない場合には、ステップ５に行く。ステップ５において、タイマの経過時間ｔをリセットし、ステップ６に行く。ステップ６において、アクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmから周囲圧Ｐｃを引いて、ＰＩＤ制御を加味し、周囲圧用アクチュエータ２３のサーボバルブ４８への出力信号ｉを生成し、この出力信号ｉをＤ／Ａ変換してサーボバルブ４８に出力する。そして、ステップ７に行く。ステップ７において、目標値変化速度ΔＰに傾斜部生成用時間Tmであるアクチュエータ制御信号生成用時間Tmを掛け算し、この値をアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmに加算して、新しいアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを生成する。そして、このアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを記憶する。ついでステップ８に行く。ステップ８において、経過時間ｔが予め設定されている傾斜部生成用時間Tmになったか否かを判定し、なっていない場合にはステップ８に戻り、傾斜部生成用時間Tmが経過するまで待機する。一方、なった場合には、ステップ３に戻る。この様にして、ステップ３からステップ８までを、傾斜部生成用時間Tmの間隔で繰り返している。この傾斜部生成用時間Tmは、圧縮用コントローラ６２のアクチュエータ制御信号生成用時間Tmと同様に、ホストコンピュータ６１のサンプリング時間Tsよりも短く、たとえば、サンプリング時間Tsの１／１０ないし１／１００程度である。したがって、周囲圧用アクチュエータ２３は比較的滑らかに稼働し、周囲圧Ｐｃも比較的滑らかに変化している。
【００３７】
ついで、周囲圧用コントローラ６３のサンプリング時間Ts毎の割り込み処理のフローを図１４を用いて説明する。
ステップ１において、ホストコンピュータ６１から目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを受信し、ステップ２に行く。ステップ２において、目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを記憶部に記憶し、ステップ３に行く。ステップ３において、図１３のメインルーチンに戻る。
【００３８】
前述の様に、ホストコンピュータ６１では、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに、サンプリング時間Tsよりも短い時間で達することができる目標値変化速度ΔＰを生成し、この目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを周囲圧用コントローラ６３にサンプリング時間Ts毎に出力している。そして、周囲圧用コントローラ６３は、受信した目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnから、略目標値変化速度ΔＰで変化するアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmを生成し、このアクチュエータ用周囲圧目標値Ｐcmに追随するように、周囲圧用アクチュエータ２３を制御している。したがって、ホストコンピュータ６１では、サンプリング時間Ts毎に階段状の目標値を出力しているにも係わらず、周囲圧用アクチュエータ２３および周囲圧Ｐｃを比較的滑らかに変化させることができる。しかも、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnには、早い目に到達しているので、周囲圧用アクチュエータ２３などに遅れがあっても、サンプリング時間Ts毎すなわち、ホストコンピュータ６１から目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを出力する際には、略確実に周囲圧Ｐｃは前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1に略なることができる。なお、ホストコンピュータ６１から周囲圧用コントローラ６３に目標値変化速度ΔＰおよびサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnを出力する時に、周囲圧Ｐｃが前回のサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcn-1になっていないと、前の制御が完結しておらず、変調をきたすことがある。すなわち、図１５に図示するように、理想状態としては、図１５（ａ）の状態であるが、少なくとも、図１５（ｂ）に図示するように、周囲圧Ｐｃは、サンプリング時間Tsの内に、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達して、図１３に示す周囲圧用アクチュエータ２３のフローのステップ３からステップ８の繰り返しを完結している必要がある。万一、周囲圧Ｐｃが、サンプリング時間Tsの内に、サンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達しないと、図１３のステップ２の実行が遅れ、図１５（ｃ）に図示するように、新しいサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnおよび目標値変化速度ΔＰで制御が開始される時期が、理想状態よりも、順次、サンプリング時間Ts分だけ遅れて行くことになる。したがって、周囲圧Ｐｃがサンプリング時用周囲圧目標値Ｐcnに達する時間をサンプリング時間Ts間隔よりも確実に短い時間であるように、目標値変化速度ΔＰを余裕をもって大きくすることが好ましい。すなわち、５）式の定数ｊを余裕をもって小さくすることが好ましい。
【００３９】
なお、チャンバー２内の温度を制御して高温とすることも可能である。また、透水試験は必ずしも行う必要はない。さらに、制御のフローは適宜変更可能で、たとえば、図１３のステップ９を削除することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、荷重信号をサンプリング時間間隔で取り込み、取り込んだ荷重信号に基づいてチャンバー内の圧力の目標値および目標値の変化速度をサンプリング時間間隔毎にサンプリング時用周囲圧目標値および目標値変化速度として生成している。したがって、サンプリング時間間隔毎に、荷重信号の取り込みや、チャンバー内の圧力の目標値の生成を行っているにもかかわらず、目標値変化速度に基づいて、周囲圧用アクチュエータを駆動しており、チャンバー内の圧力を比較的滑らかに変化させることができる。
【００４１】
また、サンプリング時用周囲圧目標値と前回のサンプリング時用周囲圧目標値との差をサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で割った値を目標値変化速度として生成している場合には、サンプリング時用周囲圧目標値にサンプリング時間間隔よりも短い時間で達することができ、周囲圧用アクチュエータなどに遅れが生じても、チャンバー内の圧力をより確実にサンプリング時用周囲圧目標値にすることができる。したがって、チャンバー内の圧力がサンプリング時用周囲圧目標値から大きくズレることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の材料試験装置の実施の一形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は周囲圧目標値発生器のブロック図である。
【図３】図３は材料試験片に加わる応力および剪断力を説明する概略図である。
【図４】図４は材料試験のタイムチャートで、（ａ）が圧縮用アクチュエータの変位量のタイムチャート、（ｂ）が材料試験片に加わる圧縮荷重のタイムチャート、（ｃ）が周囲圧のタイムチャート、（ｄ）が剪断面に垂直な応力σｎのタイムチャートである。
【図５】図５はサンプリング時間間隔毎に発生される周囲圧目標値のタイムチャートで、（ａ）が従来例のタイムチャート、（ｂ）が理想状態のタイムチャート、（ｃ）が実施の形態のタイムチャートである。
【図６】図６は周囲圧の説明図である。
【図７】図７は材料試験のフローチャートの要部である。
【図８】図８は周囲圧の目標値の算出処理および周囲圧用アクチュエータの稼働のフローチャートである。
【図９】図９は材料試験装置のホストコンピュータおよびコントローラの配置を説明するためのブロック図である。
【図１０】図１０はホストコンピュータの処理のメインルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１１は圧縮用コントローラのメインルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１２は圧縮用コントローラにおける割り込み処理のフローチャートである。
【図１３】図１３は周囲圧用コントローラのメインルーチンのフローチャートである。
【図１４】図１４は周囲圧用コントローラにおける割り込み処理のフローチャートである。
【図１５】図１５は周囲圧Ｐｃの変化の状態図で、（ａ）が最適な状態の図、（ｂ）がサンプリング時間間隔よりも短い時間間隔で目標圧に達している状態の図、（ｃ）がサンプリング時間間隔よりも長い時間間隔で目標圧に達している状態の図である。
【符号の説明】
Ｆ  圧縮荷重
Ｆｎ  荷重信号
ΔＰ  目標値変化速度
Ｐｃ  周囲圧（チャンバー内の圧力）
Ｐcn  サンプリング時用周囲圧目標値
Ts  サンプリング時間
１  材料試験片
２  チャンバー
９  圧縮用アクチュエータ
１２  荷重センサ
２３  周囲圧用アクチュエータ
２６  周囲圧検出センサ
【図１】
0003749412.tif 000002
【図２】
0003749412.tif 000003
【図３】
0003749412.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003749412.tif 000010
【図１０】
0003749412.tif 000011
【図１１】
0003749412.tif 000012
【図１２】
0003749412.tif 000013
【図１３】
0003749412.tif 000014
【図１４】
0003749412.tif 000015
【図１５】
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