質構儀(Texture analyzer),顧名思義就是量測樣品的質地與構造,引伸作為量測樣品物理特性、應力(stress)與應變(strain),經過量測時間、力、距離的三個數據,作為繪製質構曲線的依據,在經過數值的計算,算出對應的數值。
力(Force)的量測
力的量測透過力傳感器(Loadcell),傳感器內部的電子元件能夠將曲度轉換為類比電子信號,再透過電路與內部程式轉換為數位數據。數位信號能夠方便後續的處理。傳感器的解析度主要由這個部份的電路與程式決定。傳感器本身的品質也扮演決定姓的角色,對於後續得到數據的穩定性與準確性非常重要。
位移 Displacement (距離 Distance)量測
位移量測同樣扮演很重要的角色。常見的高準確度的電機包括步進電機與伺服電機。這兩種電機都能夠精確的控制位移,並將位移參數即時的傳送出來。透過儀器內部的程式,作為控制探頭運動的元件。這類電機需要滿足精密度高、振動小(減少對loadcell的影響)、噪音小(儀器品質高)的特性。
高精度滾珠螺桿
當電機旋轉時,透過高精度的滾珠螺桿帶動手臂做上下的移動,手臂移動則帶動探針或夾具進行移動,最後將位移傳導至樣品。
時間、力與位移三數據繪製曲線圖
將前述的力、時間、位移三個數據連續收集,能夠得到一連串的原始數據,原始數據的數量依照實驗需求決定,原則上單位時間內的原始數據數量越多,可以得到越精密的曲線,而且也能夠越即時反應樣品的應力改變。但是數量越多也代表同時收集了越多的雜訊,而且也對相關的硬體設備造成負擔。
原始數據(Raw Data)格式
時間 Time |
距離 Distance |
力 Force |
1 |
0 |
0 |
2 |
1 |
10 |
3 |
2 |
30 |
4 |
3 |
60 |
5 |
4 |
100 |
6 |
5 |
150 |
7 |
4 |
95 |
8 |
3 |
55 |
9 |
2 |
32 |
10 |
1 |
8 |
11 |
0 |
2 |