Summary
हम उप मिलीमीटर पैमाने पर एक कस्टम निर्मित यांत्रिक परीक्षण डिवाइस का उपयोग कर फाइबर पर तीन-बिंदु झुकने परीक्षण प्रदर्शन के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं । डिवाइस 10 N करने के लिए 20 µN से लेकर बलों उपाय कर सकते हैं और इसलिए फाइबर आकार की एक किस्म को समायोजित कर सकते हैं.
Abstract
कई लोड असर जैविक संरचनाओं (LBBSs) — जैसे पंख rachises और कंटक — छोटे होते हैं (& #60; 1 mm) लेकिन माइक्रोस्कोपी नहीं । इन LBBSs के वंक व्यवहार को मापने उनके उल्लेखनीय यांत्रिक कार्यों के मूल को समझने के लिए महत्वपूर्ण है ।
हम एक कस्टम निर्मित यांत्रिक परीक्षण डिवाइस है कि 10-5 से 101 एन और विस्थापन 10 से लेकर 10 से लेकर बलों को मापने कर सकते है का उपयोग कर तीन-बिंदु झुका परीक्षण प्रदर्शन के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन-7 -2 एम । इस यांत्रिक परीक्षण उपकरण का प्राथमिक लाभ यह है कि बल और विस्थापन क्षमता आसानी से अलग LBBSs के लिए समायोजित किया जा सकता है । इस उपकरण का ऑपरेटिंग सिद्धांत एक परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोप के समान है । अर्थात्, बल एक लोड बिंदु है कि एक ब्रैकट के अंत से जुड़ा है द्वारा LBBS के लिए लागू किया जाता है । लोड बिंदु विस्थापन एक फाइबर ऑप्टिक विस्थापन संवेदक द्वारा मापा जाता है और एक मापा ब्रैकट कठोरता का उपयोग कर बल में परिवर्तित । डिवाइस के बल रेंज अलग stiffnesses के cantilevers का उपयोग करके समायोजित किया जा सकता है ।
डिवाइस की क्षमताओं समुद्री स्पंज Euplectella aspergillumके कंकाल तत्वों पर तीन सूत्री झुकने परीक्षण प्रदर्शन करके प्रदर्शन कर रहे हैं । कंकाल तत्वों-कंटक के रूप में जाना-सिलिका फाइबर कि लगभग ५० व्यास में µm हैं । हम यांत्रिक परीक्षण उपकरण जांच के लिए प्रक्रियाओं का वर्णन, एक ≈ १.३ mm अवधि के साथ एक तीन-बिंदु झुकने स्थिरता पर कंटक बढ़ते, और एक झुकने परीक्षण प्रदर्शन । लागू बल के स्थान पर spicule और उसके विक्षेपन पर लागू बल मापा जाता है.
Introduction
ऐसे शेल और हड्डी के रूप में प्रभाव जैविक संरचनाओं (LBBSs), लोड के आर्किटेक्चर का अध्ययन करके, इंजीनियरों नए समग्र सामग्री है कि दोनों मजबूत और कठिन है विकसित किया है 1। यह दिखाया गया है कि उल्लेखनीय LBBSs और उनके जैव के यांत्रिक गुणों समकक्षों अपने जटिल आंतरिक वास्तुकला से संबंधित है 2। हालांकि, LBBS आर्किटेक्चर और यांत्रिक गुणों के बीच संबंध पूरी तरह से समझ में नहीं आ रहे हैं । एक है LBBS यांत्रिक प्रतिक्रिया को मापने समझ कैसे अपनी वास्तुकला यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है की ओर पहला कदम है ।
हालांकि, यह महत्वपूर्ण है कि परीक्षण के प्रकार के एक LBBS यांत्रिक प्रतिक्रिया को मापने के लिए इस्तेमाल किया अपने यांत्रिक समारोह के अनुरूप है । उदाहरण के लिए, पंख के बाद से बेधड़क भार का समर्थन करना चाहिए, एक पंख राच्यों के प्राथमिक समारोह वंक कठोरता प्रदान करने के लिए है 3. इसलिए, एक झुकने परीक्षण अपनी यांत्रिक प्रतिक्रिया को मापने के लिए एक uniaxial तनाव परीक्षण करने के लिए पसंद किया जाता है । वास्तव में, कई LBBSs — जैसे पंख rachises 3, घास उपजी 4, और कंटक 5,6,7,8— मुख्य रूप से झुकने से ख़राब । इसका कारण यह है कि ये LBBSs पतला —यानी, उनकी लम्बाई उनकी चौड़ाई या गहराई से काफी अधिक है. हालांकि, इन LBBSs पर झुकने परीक्षण प्रदर्शन चुनौतीपूर्ण है क्योंकि बलों और विस्थापन कि वे 10-2 से 102 एन और 10-4 से 10-3 एम, क्रमशः 3 से विफल होने से पहले सामना कर सकते है , 4 , 5 , 7 , 8. फलस्वरूप, इन यांत्रिक परीक्षणों प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया डिवाइस ≈ 10-5 एन और ≈ 10-7 एम (यानी, सेंसर की अधिकतम माप बल और विस्थापन का ०.१%), क्रमशः के बल और विस्थापन संकल्प होना चाहिए ।
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध, बड़े पैमाने पर, यांत्रिक परीक्षण प्रणालियों आम तौर पर इस संकल्प के साथ बलों और विस्थापन उपाय नहीं कर सकते । जबकि परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोप आधारित 9,10 या microelectromechanical प्रणालियों आधारित 11 परीक्षण उपकरणों पर्याप्त संकल्प किया है, अधिकतम बल (संबंधित विस्थापन) वे माप कर सकते हैं से छोटा है अधिकतम बल (संबंधित विस्थापन) है कि LBBS सामना कर सकते हैं । इसलिए, इन LBBSs पर झुकने परीक्षण करने के लिए, इंजीनियरों और वैज्ञानिकों कस्टम निर्मित यांत्रिक परीक्षण उपकरणों के 5,7,12,13पर निर्भर होना चाहिए । इन कस्टम निर्मित उपकरणों का प्राथमिक लाभ यह है कि वे बलों और विस्थापनों की बड़ी श्रेणियों को समायोजित कर सकते हैं । हालांकि, इन उपकरणों के निर्माण और संचालन के साहित्य में अच्छी तरह से प्रलेखित नहीं है ।
एक प्रोटोकॉल एक कस्टम निर्मित यांत्रिक परीक्षण डिवाइस है कि 10-5 से 101 एन और विस्थापन 10 से लेकर 10 से लेकर बलों को मापने कर सकते है का उपयोग कर तीन-बिंदु झुका परीक्षण प्रदर्शन के लिए वर्णन किया गया है-7 -2 एम । तकनीकी चित्र, यांत्रिक परीक्षण उपकरण के घटकों के सभी आयामों सहित, अनुपूरक सामग्री में प्रदान की जाती हैं । इस यांत्रिक परीक्षण उपकरण का प्राथमिक लाभ यह है कि बल और विस्थापन पर्वतमाला आसानी से अलग LBBSs सूट करने के लिए समायोजित किया जा सकता है । इस उपकरण के ऑपरेटिंग सिद्धांत है कि एक परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोप के 9के समान है । इस उपकरण में, एक नमूना एक स्टेनलेस स्टील प्लेट में कटौती एक खाई भर में रखा गया है ( चित्रा 1ए-सीदेखें) । खाई की अवधि ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ से मापा जाता है १२७८ ± 3 µm (मतलब ± मानक विचलन; n = 10) । खाई किनारों एक झुकने परीक्षण के दौरान नमूना समर्थन ( चित्रा 1C, और डी) देखें । यह नमूना चरण एक तीन अक्ष अनुवाद मंच से जुड़ा हुआ है और एक एल्यूमीनियम कील के नीचे तैनात इतना है कि कील है खाई अवधि के बीच में स्थित है ( चित्रा 1सीदेखें) । दिशा में मंच चलती द्वारा ( चित्र 1a, और सी) देखें, नमूना नमूना मोड़ करने के लिए कारण कील में धकेल दिया है.
हम लोड बिंदु टिप (एलपीटी) के रूप में कील को देखें और उस डिवाइस के घटक के रूप में कील जिसमें लोड पॉइंट (LP) है । एल. पी. एक ब्रैकट जिसका विस्थापन एक फाइबर ऑप्टिक विस्थापन संवेदक (FODS) द्वारा मापा जाता है के अंत करने के लिए संलग्न है । FODS अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित करता है, जो एक दर्पण के बंद एल. पी. के शीर्ष सतह पर स्थित प्रतिबिंबित है ( चित्रा 1बीदेखें) और FODS में एक ऑप्टिकल फाइबर द्वारा प्राप्त की । एक ≈ 5 मिमी एक पॉलिश सिलिकॉन वेफर का वर्ग टुकड़ा एल ई डी दर्पण के रूप में प्रयोग किया जाता है और एल. एस. epoxy का उपयोग करने के लिए चिपका है । FODS उत्सर्जन और परिलक्षित प्रकाश की तीव्रता की तुलना द्वारा विस्थापन उपाय । ब्रैकट कठोरता और विस्थापन के लिए बल की गणना,, नमूना के साथ अपनी बातचीत के कारण कील द्वारा अनुभव किया जाता है । ब्रैकट विस्थापन भी कील के नीचे है नमूना पार अनुभाग के विस्थापन की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है, । सूक्ष्म और स्थूल पैमाने पर यांत्रिक परीक्षण अध्ययन के 10,11,12,13,14के एक नंबर में ब्रैकट आधारित बल सेंसरों का उपयोग किया गया है । विशिष्ट डिजाइन यहां प्रस्तुत एक यांत्रिक परीक्षण चिपकने वाला संपर्क प्रयोगों 14प्रदर्शन के लिए इस्तेमाल किया डिवाइस से अनुकूलित है । इसी तरह की डिजाइन में भी एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध माइक्रो-tribometer 15,16में इस्तेमाल किया गया है ।
चित्र 1: कस्टम-निर्मित यांत्रिक परीक्षण डिवाइस का ओवरव्यू. (क) एक कंप्यूटर उपकरण के डिजाइन प्रतिपादन सहायता प्राप्त की । मंच के घटकों को हरे रंग में डाला जाता है । बल संवेदन उपविधानसभा (ब्रैकट, लोड प्वाइंट (LP)) लाल रंग में हाइलाइट किया गया है । (ख) (क) का एक बढ़ाया दृश्य । एल. पी. दर्पण FODS के नीचे एल. पी. के ऊपरी सतह पर नीले रंग में दिखाया गया है और LPM लेबल है. (C) अनुवाद अवस्था की गति का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त निर्देशांक प्रणाली । तर कर गुप्रोटोकॉल के चरण १.९ में ई चरण, दिशा के साथ मेल करने के लिए किया जाता है वेक्टर एल पी दर्पण की सतह के लिए सामांय । (D) spicule और मापी विस्थापनों की विकृति को दर्शाते हुए तीन-पॉइंट झुकने वाले विंयास का एक योजनाबद्ध रूप से, और । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
डिवाइस की क्षमताओं समुद्री स्पंज Euplectella aspergillum6,7के कंकाल तत्वों पर तीन सूत्री झुकने परीक्षण प्रदर्शन करके प्रदर्शन कर रहे हैं। इस स्पंज कंकाल रेशा की एक विधानसभा है, कंटक कहा जाता है ( चित्रा 2एदेखें) । कंटक ≈ ५० µm मोटी हैं और मुख्य रूप से सिलिका 6बना रहे हैं । सिलिका आधारित कंटक Demospongiae, Homoscleromorpha, और Hexactinellida वर्गों से संबंधित स्पंज में पाए जाते हैं । स्पंज, इस तरह के रूप में ई. aspergillum, कि वर्ग Hexactinellida से संबंधित भी "ग्लास स्पंज के रूप में जाना जाता है." जबकि ग्लास स्पंज की कंटक सिलिका के मुख्य रूप से बना रहे हैं, यह दिखाया गया है कि सिलिका अक्सर एक कार्बनिक मैट्रिक्स या तो कोलेजन 17,18 या काइटिन 19,20 से बना होता है , 21. यह कार्बनिक मैट्रिक्स सिलिका biomineralization 18,20में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है । इसके अलावा, कुछ कंटक में कार्बनिक मैट्रिक्स भी कैल्शियम की biomineralization के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है 22. सिलिका के भीतर वितरित किया जा रहा है के अलावा, कार्बनिक मैट्रिक्स भी अलग परतों कि गाढ़ा, बेलनाकार lamellae 6,23में spicule सिलिका विभाजन फार्म कर सकते हैं । यह दर्शाया गया है कि यह गाढ़ा, lamellar आर्किटेक्चर कंटक ' विरूपण व्यवहार को प्रभावित कर सकता है 6,7,8,24,25,26 . नतीजतन, ' कंटक यांत्रिक गुणों को अपने रसायन (यानी, सिलिका प्रोटीन समग्र की रासायनिक संरचना) और उनकी वास्तुकला 27के संयोजन के द्वारा निर्धारित कर रहे हैं । ग्लास स्पंज कंटक की रासायनिक संरचना और वास्तुकला दोनों अभी भी जांच के 24,28,29के अंतर्गत हैं ।
ई. aspergillum में कंटक के अधिकांश एक साथ सीमेंट एक कड़ी कंकाल पिंजरे के रूप में कर रहे हैं । हालांकि, कंकाल के आधार पर वहां बहुत लंबे (≈ 10 सेमी) कंटक लंगर कंटक के रूप में जाना जाता है ( चित्रा 2एदेखें) का गुच्छा है । हम लंगर कंटक के छोटे वर्गों पर तीन सूत्री झुकने परीक्षण प्रदर्शन के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन ।
प्रोटोकॉल के चरण 1 में, कस्टम-निर्मित यांत्रिक परीक्षण डिवाइस के घटकों को कोडांतरण और संरेखित करने के लिए कार्यविधि का वर्णन किया गया है । चरण 2 और प्रोटोकॉल का 4 झुका परीक्षण में बलों और विस्थापनों की गणना करने के लिए उपयोग किए गए अंशांकन डेटा जनरेट करने के लिए निर्देश प्रदान करते हैं । एक spicule का एक वर्ग तैयार करने और यह परीक्षण स्थिरता माउंट करने के लिए उठाए गए कदम चरण 3में वर्णित हैं । spicule अनुभाग पर बेंडिंग परीक्षण आयोजित करने की कार्यविधि चरण 5में बताई गई है । अंत में, प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग में अंशांकन डेटा चरण 2 और 4 में प्राप्त झुका परीक्षण डेटा की गणना करने के लिए चरण 5 में प्राप्त के साथ उपयोग किया जाता है और.
चित्र 2: अनुभागीकरण और निरीक्षण के लिए प्रक्रिया ई. aspergillum कंटक। (क) ई. aspergillumका कंकाल. मुक्त खड़े लंगर कंटक का गुच्छा कंकाल के आधार पर दिखाया गया है । स्केल बार ~ 25 मिमी है । (B) एक एकल एंकर spicule को एक माइक्रोस्कोप स्लाइड पर एक #00000 लाल सेबल ब्रश का उपयोग करके और एक रेजर ब्लेड का प्रयोग करके खोदी गई जगह पर रखा जाता है । स्केल बार ~ 12 मिमी है । (C) एक खंड के एक ई. aspergillum नमूना मंच पर खाई भर में रखा spicule । ट्रेंच किनारों और ट्रेंच रिज चैती और नारंगी, क्रमशः में उजागर कर रहे हैं । spicule ट्रेंच रिज के खिलाफ धक्का दिया है सुनिश्चित करने के लिए कि इसकी धुरी खाई किनारों के लिए सीधा है । (D) किसी spicule की एक micrograph जो प्रोटोकॉल के चरण ३.४ में वर्णित निरीक्षण कार्यविधि को पास करती है, जो यह निर्धारित करने के तरीके का वर्णन करती है कि spicule अनुभाग क्षतिग्रस्त है और उसे छोड़ दिया जाना चाहिए । (E) एक spicule की एक micrograph कई दरारें और सिलिका परतों के लापता बड़े वर्गों है कि निरीक्षण प्रक्रिया प्रोटोकॉल के चरण ३.४ में वर्णित विफल होगा युक्त । स्केल पट्टियां = २५० µm (C), १०० µm (D), और १०० µm (E) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Protocol
- एक ब्रैकट चुनें जिसका कड़ा इरादा प्रयोग के लिए उपयुक्त है । एल. पी. #4 का उपयोग कर ब्रैकट को अनुलग्न करें-४० सॉकेट सिर कैप शिकंजा (SHCSs) (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा ३ अ ). एल. पी. संलग्न करते हुए ब्रैकट हथियार ख़राब प्लास्टिक नहीं करने के लिए ध्यान रखना
चित्रा 3: ब्रैकट फोर्स सेंसर कोडांतरण और मापने के लिए प्रक्रिया इसका कड़ा. ( A ) लोड बिंदु (LP) से अनुलग्न है ब्रैकट (C), लोड बिंदु टिप (एलपीटी) के साथ ऊपर की ओर इशारा किया । ( ख ) ब्रैकट और एल. पी. सी. उपविधानसभा ब्रैकट प्लेट, चिह्नित सीपी के रूप में संलग्न है. ब्रैकट प्लेट की अवकाश जेब ब्रैकट बाहों के नीचे दिखाया गया है । ( ग ) ब्रैकट प्लेट फ्रेम के नीचे से जुड़ी होती है जिससे ( B ) में दिखाई गई प्लेट की साइड का सामना करना पड़ रहा है < img alt = "समीकरण 6" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq6.jpg"/> दिशा. FODS माइक्रोमीटर एफएम के रूप में चिह्नित है । ( D ) तार हुक और अंशांकन प्रोटोकॉल के चरण 2 में इस्तेमाल किया वजन एलपीटी में छेद से लटका दिखाया जाता है । < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571fig3large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें । < राजभाषा प्रारंभ = "2" >
- FODS आवास के पक्ष पर सेट शिकंजा बदल कर FODS के लाभ को समायोजित करें ताकि वोल्टेज उत्पादन ५.० V. FODS को वापस लेने के लिए माइक्रोमीटर FODS काउंटर दक्षिणावर्त बारी.
- < img alt पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक में अधिकतम स्वीकार्य यात्रा करने के लिए चरण ले जाने के लिए < img alt = "समीकरण 8" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq8.jpg"/> दिशा और घर की स्थिति सेट करें. उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस सॉफ़्टवेयर को बंद करें ।
- बबल लेवल को स्टेज लेवलिंग प्लेट के ऊपर ले जाएं और micrometers को एडजस्ट करें ताकि यह भी लेवल हो । माइक्रोमीटर पदों पर ध्यान दें और मंच बेस प्लेट से मंच निकालें । नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है ।
चित्रा 4: यांत्रिक परीक्षण डिवाइस के रूप में कदम १.९ में इकट्ठे और ३.७. का प्रोटोकॉल ( A ) नमूना चरण (SS), अनुवाद चरण (TS) से अनुलग्न है, और स्टेज लेवलिंग प्लेट (SLP), जो स्टेज बेस प्लेट (एसबीपी) पर बैठा रहे हैं पर micrometers का उपयोग कर स्तरित है । स्टेज बेस प्लेट आइसोलेशन टेबल के ऑप्टिकल breadboard से जुड़ी है । ब्रैकट (C); ब्रैकट प्लेट (सीपी); और फाइबर ऑप्टिक विस्थापन संवेदक (FODS) बल संवेदन प्रणाली की रचना । ( B ) लोड बिंदु (LP) ब्रैकट से अनुलग्न है और लोड बिंदु टिप (एलपीटी) नमूना चरण पर spicule पर स्थित है । एक झुकने परीक्षण के दौरान, एल पी के विस्थापन FODS का उपयोग कर मापा जाता है. FODS और एल. पी. मिरर के बीच प्रारंभिक दूरी ( A ) में दर्शाए गए FODS माइक्रोमीटर (FM) द्वारा नियंत्रित है । ( ग ) एलपीटी के नीचे तैनात, नमूना चरण में खाई भर में बिछाने spicule का एक micrograph । स्केल बार = २५० & #181; m ( C ). < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571fig4large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें । < p class = "jove_title" > 2. ब्रैकट कठोरता माप
- Basic_Data प्रोग्राम चलाएँ और आउटपुट वोल्टेज लगभग 4 वी तक FODS माइक्रोमीटर दक्षिणावर्त बारी है. प्रोग्राम को क्लिक करके रोकें & #39; stop & #39; बटन.
- तार हुक और अंशांकन एक विश्लेषणात्मक संतुलन का उपयोग कर वजन के द्रव्यमान को मापने ।
- ओपन Cantilever_Calibration प्रोग्राम (देखें अनुपूरक कोड फ़ाइलें ) और बल कैली के लिए इच्छित फ़ाइल नाम दर्ज करेंउपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में पाठ बॉक्स में वासियों आउटपुट फ़ाइल ।
- रन द Cantilever_Calibration कार्यक्रम र click & #39; ok & #39; जब पहली अंशांकन वजन के द्रव्यमान दर्ज करने के लिए प्रेरित किया । आउटपुट वोल्टेज के लिए प्रतीक्षा करें उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस ग्राफ़ में प्रदर्शित दोलन करना बंद करने के लिए और हरे & #39; वोल्टेज स्थिर & #39; बटन लो वोल्टेज की माप लेने के लिए ।
- एलपीटी में छेद से वायर हुक को हैंग करने के लिए चिमटी का इस्तेमाल करें ताकि हुक को माइक्रोस्कोप के उद्देश्य से दूर करना पड़ रहा है (देखें < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 3 D). हुक के अलावा ब्रैकट के कारण कंपन को नम करने के लिए चिमटी का प्रयोग करें ।
- ग्राम में हुक का द्रव्यमान दर्ज करें संवाद बॉक्स में और & #39; ओके & #39;. के रूप में पिछले चरण में, आउटपुट वोल्टेज के लिए प्रतीक्षा करें क्लिक करने से पहले दोलन बंद & #39; वोल्टेज स्थिर & #39; बटन.
- तार हुक पर पहले वजन लटका और पिछले चरण में वर्णित के रूप में एक वोल्टेज माप लेने की प्रक्रिया को दोहराने के लिए चिमटी का उपयोग करें । इस चरण को दोहराएँ जब तक कि या तो सभी अंशांकन भार लटका दिया गया है या आउटपुट वोल्टेज से कम है १.८ V. इस बिंदु पर, & #39; रद्द करें & #39; संवाद बॉक्स में Cantilever_Calibration प्रोग्राम से बाहर निकलने के लिए ।
- FODS को वापस लेने के लिए FODS माइक्रोमीटर काउंटर दक्षिणावर्त बारी । ध्यान से हुक और एलपीटी से वजन निकालें.
नोट: बल अंशांकन आउटपुट फ़ाइल अंशांकन जनता द्वारा लागू बल की एक टैब सीमांकित सूची है, १०० FODS उत्पादन वोल्टेज रीडिंग का मतलब है और उन रीडिंग के मानक विचलन. प्रतिनिधि परिणाम खंड बताता है कि कैसे इस डेटा फ़ाइल ब्रैकट कठोरता को मापने के लिए संसाधित है ।
- नाइट्राइल दस्ताने पहनते है जब ई. aspergillum स्पंज कंकाल हैंडलिंग और सील कंटेनरों में कंकाल की दुकान जब वे संभाल नहीं किया जा रहा है ।
चेतावनी: चूंकि कंटक मुख्य रूप से सिलिका की रचना कर रहे हैं, टूटी हुई spicule टुकड़े तेज कर रहे हैं और त्वचा में एम्बेडेड हो सकता है, जलन के लिए अग्रणी. - चिमटी की एक जोड़ी का उपयोग करने के लिए अपने बाहर के अंत तक एक लंगर spicule समझ और यह कंकाल से हटाने के लिए खींचो (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 एक ) देखें । spicule को साफ माइक्रोस्कोप स्लाइड पर रखें ।
- अपनी लंबाई के साथ मध्यबिंदु के पास स्लाइड के खिलाफ spicule पकड़ एक #00000 लाल सेबल ब्रश का उपयोग कर । कट एक & #8776; 4 मिमी खंड spicule के spicule के खिलाफ एक उस्तरा ब्लेड को सीधा करने के लिए स्लाइड की सतह पर ब्रश के दोनों ओर धकेल कर (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 बी ) देखें. बड़े बाहर और समीपस्थ spicule अनुभागों को छोड़ें और & #8776; 4 मिमी अनुभाग रखें.
- 10x आवर्धन पर एक ध्रुवीय प्रकाश माइक्रोस्कोप का उपयोग कर 4 मिमी spicule अनुभाग का निरीक्षण (देखें < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 सी - ई ). spicule अनुभाग को छोड़ें और चरण ३.२ पर वापस जाएं यदि यह सिलिका परतों के बड़े क्षेत्रों को याद कर रहा है (< सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 2 E ) देखें । संभाल spicule वर्गों विशेष रूप से #00000 लाल सेबल ब्रश का उपयोग करने के लिए उनके सिलिका परतों को किसी भी नए नुकसान शुरू से बचने का निरीक्षण किया ।
- ब्रश या संपीड़ित हवा के साथ नमूना चरण की सतह से किसी भी spicule टुकड़े या अन्य कणों को साफ. फिर एक एक प्रकार का वृक्ष मुक्त कपास झाड़ू के लिए 2-propanol की कुछ बूंदें लागू करें और नमूना मंच पोंछ । गैर चिंतनशील रंग के साथ लेपित मंच के क्षेत्रों के साथ संपर्क से बचें । नोट: रंग झुका परीक्षण के दौरान लिया छवियों में specular प्रतिबिंब की संख्या को कम करने के लिए प्रयोग किया जाता है ।
- नमूना चरण के लिए spicule अनुभाग स्थानांतरित करें । झुका परीक्षण के लिए वांछित अवधि के साथ खाई भर में spicule अनुभाग की स्थिति और धीरे यह < img ऑल्ट में पुश = "समीकरण 10" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq10.jpg"/> ट्रेंच रिज के खिलाफ दिशा । सुनिश्चित करें कि spicule को सीधा खाई किनारों तक (see < सुदृढ वर्ग = "xfig" > figure 2 C ).
- सीट स्टेज बेस प्लेट पर स्टेज पर बैठ जाए ताकि माइक्रोमीटर धुरी के टिप्स स्टेज बेस प्लेट divots में आराम कर सके । यदि आवश्यक हो, तो चरण १.९ प्रोटोकॉल में नोट किया मानों के लिए स्टेज लेवलिंग प्लेट पर micrometers समायोजित करें ।
- Bending_Test प्रोग्राम खोलें (अनुपूरक कोड फ़ाइलें देखें) । सेट & #39; चरण आकार & #39; को 2 & #181; m, & #39; अधिकतम विस्थापन & #39; को ०.५ मिमी, & #39; कम वोल्टेज रोक & #39; को १.५ v, व & #39; हाई वोल्टेज स्टॉप & #39; को ४.६ वी उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में दिखाए गए पाठ बक्सों का उपयोग करना.
- इच्छित छवि और डेटा निर्देशिकाओं और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में पाठ बक्सों का उपयोग करते हुए आउटपुट फ़ाइल नाम का चयन करें । सेट करें & #39; छवियाँ सहेजें & #39; उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में नीचे की स्थिति में स्विच करें और नीचे हरे रंग के आयताकार बटन पर क्लिक करे शब्द & #39; वोल्टेज अंतर & #39; जिससे वह रोशन हो जाता है ।
- Bending_Test प्रोग्राम चलाएं और प्रारंभ करने के लिए मोटर नियंत्रक और कैमरा इंटरफ़ेस के लिए प्रतीक्षा करें ।
- के प्रकाशक पर बारी है और इतना है कि एलपीटी दिखाई दे रहा है चमक समायोजित करें । जब तक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस ग्राफ़ में प्रदर्शित आउटपुट वोल्टेज FODS माइक्रोमीटर दक्षिणावर्त बारी है ~ १.७ V.
- < img alt पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक चरण में ले जाने के लिए < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा जब तक यह एलपीटी के नीचे ~ 1 सेमी है और < img alt = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-एक्सिस होम पोजीशन पर क्लिक करके & #34; होम & #34; बटन.
- < img alt = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/>-और < img alt = "समीकरण 11" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq11.jpg"/>-एक्सिस मोटर नियंत्रकों को एलपीटी पोजिशन करने के लिए उपयोग करें पतली इस्पात का नमूना चरण पर स्थित पट्टी के केंद्र पर < img alt = "समीकरण 12" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq12.jpg"/> दिशा खाई से. < img alt पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक चरण में ले जाने के लिए < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा चरण तक माइक्रोस्कोप के भीतर है & #39; s field to view.
- < img alt पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक चरण में ले जाने के लिए < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा जबकि उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में आउटपुट वोल्टेज ग्राफ देख रहे हैं । जिस पर एलपीटी संपर्क चरण & #39; s सतह के साथ वोल्टेज में परिवर्तन की तलाश में अनुमानित स्थिति निर्धारित करें मंच के आगे आंदोलन । चरण वापस लेना लगभग 10 & #181; m.
- बटन को क्लिक करें त्यसपछि & #34; शुरू टेस्ट & #34;. संकेत मिलने पर, & #39 के लिए ०.००३ V और ०.००१ mm के मान दर्ज करें; टच संवेदनशीलता & #39; र & #39; टच ऑफ़ स्टेप साइज & #39;, क्रमशः. परीक्षण पूरा करने के लिए प्रतीक्षा करें ।
नोट: इस बिंदु के बाद, चरण बेस प्लेट से मंच को दूर नहीं झुकने परीक्षण पूरा हो गया है, ताकि सही विस्थापन माप सुनिश्चित करने के लिए. वोल्टेज-विस्थापन प्रक्षेप उत्पादन फ़ाइल है एक टैब सीमांकित सूची के माध्य की १०० FODS आउटपुट वोल्टेज रीडिंग और मानक विचलन के साथ उन रीडिंग < img alt = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>- हर चरण विस्थापन वृद्धि पर अक्ष चरण स्थिति । प्रतिनिधि परिणाम खंड का वर्णन करता है कि कैसे इस डेटा फ़ाइल का उपयोग किया जाता है मापा FODS आउटपुट वोल्टेजों को LP विस्थापनों में कनवर्ट करने के लिए ।
- खुला और Basic_Data कार्यक्रम चलाने के लिए और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस ग्राफ़ पर प्रदर्शित आउटपुट वोल्टेज तक FODS माइक्रोमीटर काउंटर दक्षिणावर्त बारी लगभग 3 V. नापने पर स्लाइडर का उपयोग करें < img alt = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/> -अक्ष मोटर नियंत्रक spicule के ऊपर ट्रेंच किनारों के बीच एलपीटी की स्थिति के लिए (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 ग).
- < img alt पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक चरण में ले जाने के लिए < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा जब तक एलपीटी खाई रिज की ऊपरी सतह से नीचे है (< मजबूत वर्ग देखें = "xfig" > फिगर 5 A ). अंत में, पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें < img alt = "समीकरण 11" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq11.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक खाई रिज के सामने की सतह को ध्यान में लाने के लिए इतना है कि एल पी एस की पूरी चौड़ाई के किनारों के बीच है खाइये रिज. Basic_Data प्रोग्राम को क्लिक कर बंद कर द & #39; stop & #39; बटन.
- खुला तथा Center_LoadPoint कार्यक्रम भएन (हेर्न अनुपूरक कोड फाईल ) । < img alt का उपयोग करें = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक जब तक एलपीटी सही ट्रेंच एज के साथ संपर्क में लगभग है चरण ले जाने के लिए । क्लिक करें & #34; गुप एज & #34; बटन.
- जब संकेत दिया, का उपयोग करें < img alt = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक एलपीटी बाईं खाई किनारे के साथ संपर्क में लगभग है जब तक चरण ले जाने के लिए । क्लिक करें & #34; Find Edge & #34; बटन. कार्यक्रम के लिए प्रतीक्षा करने के लिए ट्रेंच अवधि भर में एलपीटी मध्य रास्ता (< मजबूत वर्ग देखें = "xfig" > चित्रा 5 बी ).
नोट: इस बिंदु के बाद यह महत्वपूर्ण नहीं है < img alt को समायोजित करने के लिए = "समीकरण 7" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq7.jpg"/>-अक्ष मोटर नियंत्रक के रूप में यह एक ग़लत संरेखण में परिणाम होगा एलपीटी. - ओपन द Bending_Test कार्यक्रम । चरण आकार सेट करने के लिए 2 & #181; m, अधिकतम विस्थापन करने के लिए ०.५ mm, कम वोल्टेज बंद करने के लिए १.५ v, और उच्च वोल्टेज बंद करने के लिए ४.५ v उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में पाठ बक्सों का उपयोग कर ।
- इच्छित छवि और डेटा निर्देशिकाओं और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में पाठ बक्सों का उपयोग करते हुए आउटपुट फ़ाइल नाम का चयन करें । सेट करें & #39; save images & #39; उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस को ऊपर की स्थिति में स्विच करें और शब्दों के नीचे हरा आयताकार बटन पर क्लिक करे & #39; वोल्टेज अंतर & #39; जिससे वह रोशन न हो ।
- Bending_Test प्रोग्राम चलाएं और प्रारंभ करने के लिए मोटर नियंत्रक और कैमरा इंटरफ़ेस के लिए प्रतीक्षा करें ।
- चरण < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा मोटर नियंत्रक पर नापने स्लाइडर का उपयोग करते हुए जब तक spicule के भीतर है माइक्रोस्कोप & #39; s फ़ील्ड देखें । पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें < img alt = "समीकरण 11" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq11.jpg"/> -अक्ष मोटर नियंत्रक चरण ले जाने के लिए जब तक spicule एलपीटी के अंतर्गत है.
- माइक्रोस्कोप फोकस knobs को समायोजित करें ताकि spicule यूजर इंटरफेस में फोकस में हो (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 सी ) देखें । FODS माइक्रोमीटर काउंटर दक्षिणावर्त बारी जब तक निर्गम वोल्टेज लगभग १.८ V. है
- चरण में ले जाने के लिए z-अक्ष मोटर नियंत्रक पर नापने स्लाइडर का उपयोग करें < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस में आउटपुट वोल्टेज ग्राफ देख रहा है । लगभग स्थिति है जिस पर एलपीटी संपर्क चरण के आगे आंदोलन के साथ वोल्टेज में परिवर्तन के लिए देख कर spicule से पता है । चरण वापस लेना लगभग ५० & #181; m.
- Click & #34; प्रारंभ परीक्षण & #34; और झुकने परीक्षण पूरा होने तक प्रतीक्षा करें और चरण < img alt = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"/>-अक्ष घर की स्थिति.
नोट: चरण 2 & #181 में स्थानांतरित होगा; m वेतन वृद्धि (जैसा प्रोटोकॉल के चरण ५.४ में निर्धारित किया गया है) < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"/> दिशा, बेंडिंग spicule (see < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 5 सी ) जब तक कई रोक शर्तों में से एक से मुलाकात की है । रोकने की स्थिति है: a) ०.५ mm का अधिकतम चरण विस्थापन पहुंच गया है; ख) spicule टूटता है और कार्यक्रम FODS निर्गम वोल्टेज में एक बड़ी गिरावट का पता लगाता है; या ग) ४.५ वी की हाई वोल्टेज सीमा तक पहुंच गई है । (a) स्थिति को रोकने के लिए, यदि वे परीक्षण समाप्त करें या पिछले मान को ओवरराइड करना चाहते हैं, तो उपयोगकर्ता को संकेत दिया जाएगा । जब & #39; ओवरराइड & #39; चयनित है, तो उपयोगकर्ता को या तो चरण विस्थापन सीमा बढ़ाने या चरण विस्थापन चरण की दिशा को उलटने का अवसर मिलेगा, ताकि डेटा एकत्रित करना जारी रखने के लिए spicule अनलोड न किया जा सके । चरण विस्थापन वेतन वृद्धि की दिशा भी परीक्षा के दौरान किसी भी बिंदु पर & #34; रिवर्स लोडिंग & #34; बटन क्लिक करके बदला जा सकता है । झुकने परीक्षण उत्पादन फ़ाइल वोल्टेज के रूप में एक ही संरचना है विस्थापन प्रक्षेप उत्पादन फ़ाइल प्रोटोकॉल के चरण ४.६ में उत्पंन । यही है, यह १०० FODS उत्पादन वोल्टेज रीडिंग के माध्य की एक टैब सीमांकित सूची है और < img alt = "समीकरण 5" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg" के साथ उन रीडिंग के मानक विचलन और हर चरण में अक्ष अवस्था स्थिति विस्थापन वेतन वृद्धि । प्रतिनिधि परिणाम खंड का वर्णन करता है कि कैसे इस डेटा फ़ाइल वोल्टेज-विस्थापन के साथ प्रयोग किया जाता है के लिए ब्रैकट विस्थापन और झुकने परीक्षण के दौरान मंच विस्थापन गणना फ़ाइल । बाद में, ब्रैकट कठोरता spicule पर एलपीटी द्वारा लागू बल की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है । - के बाद परीक्षण पूरा हो गया है, बारी FODS माइक्रोमीटर काउंटर दक्षिणावर्त जब तक FODS है एलपीटी दर्पण से 5 मिमी से कम है । उसके बाद, ध्यान से मंच बेस प्लेट से चरण निकालें ।
figure 5: ट्रेंच के साथ एलपीटी संरेखित करने के लिए प्रक्रिया & #39; s मध्य अवधि और झुकने परीक्षण प्रदर्शन. ( A ) एलपीटी चरण ५.१ प्रोटोकॉल के अंत में खाई रिज के शीर्ष सतह के नीचे तैनात है, लेकिन यह अभी तक मध्य अवधि में तैनात नहीं है । ( B ) एलपीटी की स्थिति चरणों में वर्णित केंद्रीकरण प्रक्रिया के बाद ५.२ और ५.३ प्रोटोकॉल पूरा कर रहे हैं । ( ग ) झुकने की परीक्षा के दौरान ली गई एक spicule की एक micrograph. एलपीटी के नीचे spicule पार धारा के विस्थापन, < img alt = "समीकरण 14" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"/>, योजनाबद्ध रूप से चिह्नित किया गया है । स्केल पट्टियां = २५० & #181; m ( A - C ). < a href = "//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56571/56571fig5large.jpg" target = "blank" > इस फिगर का बड़ा वर्जन देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
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Representative Results
किसी भी यांत्रिक परीक्षण के सबसे बुनियादी outputs के नमूने के लिए लागू बल की भयावहता और स्थान है जहां बल लागू किया जाता है पर विस्थापन कर रहे हैं । तीन सूत्री झुकने परीक्षण के मामले में, इस लक्ष्य को एलपीटी द्वारा लागू बल की भयावहता को प्राप्त करने के लिए है,, और दिशा में एलपीटी के नीचे नमूना पार अनुभाग के विस्थापन,. हालांकि, यांत्रिक परीक्षण डिवाइस के लिए यहां वर्णित, कई पोस्ट-प्रोसेसिंग चरणों को इस वांछित डेटा में प्रोटोकॉल के चरण 2, 4 और 5 से प्राप्त आउटपुट डेटा को रूपांतरित करने के लिए किया जाना चाहिए । तीन सूत्री झुकने परीक्षण से प्राप्त डेटा फ़ाइलें हैं: 1) वोल्टेज-विस्थापन प्रक्षेपण फ़ाइल; 2) बल अंशांकन फ़ाइल; और 3) झुकने परीक्षण फ़ाइल । मापा और व्युत्पंन मात्रा का एक सारांश तालिका 1में दिखाया गया है ।
प्रतीक | परिभाषा | |||
एनएच | वोल्टेज में वोल्टेज मूल्यों की संख्या-विस्थापन इंटरपोल उत्पादन फ़ाइल | |||
वीएच | मापा वोल्टेज मान प्रोटोकॉल के चरण 4 में | |||
σVh | Vh का मानक विचलन | |||
zश | प्रोटोकॉल के चरण 4 में मापा चरण स्थिति | |||
एनसी | बल अंशांकन आउटपुट फ़ाइल में बल माप की संख्या | |||
चग | प्रोटोकॉल के चरण 2 में अंशांकन भार द्वारा लागू बल | |||
वीसी | मापा वोल्टेज मान प्रोटोकॉल के चरण 2 में | |||
σवीसी | Vc का मानक विचलन | |||
जेडनियंत्रण रेखा | vh और vc का उपयोग करके परिकलित प्रोटोकॉल के चरण 2 में LP की स्थिति | |||
डब्ल्यूनियंत्रण रेखा | zlc से परिकलित प्रोटोकॉल के चरण 2 में LP के विस्थापन | |||
एनटी | झुकने परीक्षण आउटपुट फ़ाइल में बल और विस्थापन माप की संख्या | |||
zst | प्रोटोकॉल के चरण 5 में चरण की स्थिति | |||
डब्ल्यूसेंट | प्रोटोकॉल के चरण 5 में मंच के विस्थापन | |||
वीटी | मापा वोल्टेज मान प्रोटोकॉल के चरण 5 में | |||
σवीटी | Vt का मानक विचलन | |||
जेडएलटी | vh और vt का उपयोग करते हुए प्रोटोकॉल के चरण 5 में LP की स्थिति | |||
डब्ल्यूलेफ्टिनेंट | प्रोटोकॉल के चरण 5 में LP के विस्थापन से zlt | |||
च | zlt से परिकलित प्रोटोकॉल के चरण 5 में LP द्वारा लागू किया गया बल | |||
डब्ल्यू0 | spicule के पार खंड के विस्थापन प्रोटोकॉल के चरण 5 में एल. पी. एस. |
तालिका 1: प्रतीकों का सारांश चरण 2, 4 और 5 प्रोटोकॉल में मापा और प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग में परिकलित की गई मात्रा के लिए उपयोग किया जाता है ।
वोल्टेज के प्रयोजन-विस्थापन प्रक्षेपन फ़ाइल एलपीटी विस्थापनों को मापा FODS उत्पादन वोल्टेज से संबंधित है । इस के रूप में मंच दिशा में ले जाया जाता है, ताकि-अक्ष चरण स्थिति में परिवर्तन (प्रोटोकॉल केचरण 4 ) के बराबर है-यह कठोर अनुवाद चरण के लिए एलपीटी युग्मन के द्वारा किया जाता है । वोल्टेज-विस्थापन इंटरपोल फ़ाइल अंक का एक सेट में शामिल है, जहां औसत FODS आउटपुट वोल्टेज १००० हर्ट्ज की एक नमूना दर पर १०० मापन पर लिया जाता है, १०० वोल्टेज के संबद्ध मानक विचलन है माप,-अक्ष चरण स्थिति है और चरण विस्थापन चरणों की संख्या है ( चित्र 6 देखें (B)) ।
बल अंशांकन फ़ाइल ब्रैकट कठोरता मापा जा करने की अनुमति देता है ताकि एल. पी. विस्थापितों के लिए उपयोग किया जा सकता बल के परिमाण की गणना करने के लिए एल. बी. के द्वारा लागू किया । बल अंशांकन फ़ाइल अंक का एक सेट में शामिल है, जहां औसत FODS आउटपुट वोल्टेज १००० हर्ट्ज की एक नमूना दर पर १०० मापन पर लिया गया है, १०० वोल्टेज माप के जुड़े मानक विचलन है, एलपीटी पर वजन द्वारा लागू बल है, और अंशांकन वजन का इस्तेमाल किया की संख्या है । सूचना है कि वहां दो अधिक अंक से वहां अंशांकन वजन कर रहे हैं, क्योंकि पहला बिंदु शूंय लागू बल के लिए मापा जाता है और बल के लिए दूसरा बिंदु तार हुक अकेले द्वारा दबाव के लिए ।
अंत में, झुकने परीक्षण फ़ाइल की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है और । यह अंक का एक सेट शामिल है, जहां औसत FODS आउटपुट वोल्टेज १००० हर्ट्ज की एक नमूना दर पर १०० माप पर लिया गया है, १०० वोल्टेज माप के जुड़े मानक विचलन है, -अक्ष चरण स्थिति और स्तब्ध है झुकने की परीक्षा के दौरान चरण विस्थापन चरणों के आर.
पहला, बल अंशांकन के दौरान एलपीटी की स्थिति के घटक,, सेट का उपयोग करके पाया जाता है मानों को रेखीय प्रक्षेप के माध्यम से मानों को मैप करने के लिए । एलपीटी विस्थापन के घटक द्वारा दिया जाता है, । के बाद से एलपीटी विस्थापन ब्रैकट की लंबाई की तुलना में छोटे हैं, और के बीच संबंध को रेखीय प्रतीत होता है । इसलिए, ब्रैकट कठोरता के डेटा के लिए एक लाइन फिटिंग और ढलान कंप्यूटिंग द्वारा अभिकलन किया जा सकता है, । अंक के एक प्रतिनिधि सेट और उसके इसी फिट लाइन चित्रा 6एमें दिखाया गया है । झुकने वाले प्रयोगों में प्रयुक्त ब्रैकट की कठोरता ९०.६ ± ०.३ एन एम/
चित्रा 6: तीन सूत्री झुकने परीक्षण के प्रतिनिधि परिणाम. (क) बल और विस्थापन डेटा (ग्रे) के साथ प्रोटोकॉल के चरण 2 में प्राप्त रैखिक फ़िट (नीला) ब्रैकट की कठोरता का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया । (ख) वोल्टेज के भीतर निहित डेटा का प्रतिनिधि उदाहरण-विस्थापन इंटरपोल उत्पादन फ़ाइल । एक मापा FODS आउटपुट वोल्टेज के लिए,, चरण की स्थिति,, रेखीय इंटरपोल के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है । यह ब्रैकट विस्थापन को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है, झुकने परीक्षण के दौरान, । (ग) प्रतिनिधि बल-विस्थापन सफल तीन सूत्री झुकने परीक्षण से 3 अलग ई. aspergillum लंगर कंटक की प्रतिक्रियाएं । (D) एक असफल तीन-बिंदु झुका परीक्षण से कोई बल-विस्थापन प्रतिसाद । वक्र की रैखिकता पता चलता है कि spicule उचित नमूना मंच पर बैठा नहीं था और गिरावट या प्रारंभिक संपर्क के बाद पुनर्उन्मुख एलपीटी के साथ किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
अगला, झुकने परीक्षण के दौरान एलपीटी की स्थिति के घटक,, सेट का उपयोग करके पाया जाता है कि मानों को रेखीय इंटरपोल के माध्यम से मानों को मैप करने के लिए । झुकने परीक्षण के दौरान एलपीटी विस्थापन के घटक द्वारा दिया जाता है, । झुकने की परीक्षा के दौरान मंच विस्थापन का घटक द्वारा दिया जाता है.
के बाद से एलपीटी और spicule झुकने परीक्षण की संपूर्णता के दौरान संपर्क में हैं, spicule विस्थापन, द्वारा दिया जाता है
1)
और एलपीटी द्वारा लागू बल,, है
2)
यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि चूंकि सेट को और प्रक्षेप के माध्यम से दोनों मूल्यों को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है, और की सीमा के भीतर होना चाहिए । यह प्रारंभ वोल्टेज और उच्च वोल्टेज रोक मान के लिए उपयुक्त मान सेट कर रहा है द्वारा सुनिश्चित किया गया है चरण 2, 4 और 5 प्रोटोकॉल ।
चित्र 6 C तीन प्रतिनिधि कंटक के लिए बल-विस्थापन curves दिखाता है । पतला, रैखिक लोचदार संरचनाओं के लिए तीन सूत्री झुकने में लोड , 30के छोटे मूल्यों के लिए के साथ रैखिकता को बढ़ाने के लिए की उम्मीद है । छोटे के लिए-वक्र की रेखीय ( उदा., चित्र 6Dदेखें) सामांयतया यह पता चलता है कि spicule सही तरीके से नमूना चरण पर नहीं बैठाया जा सकता है । इस स्थिति में, परीक्षण बंद कर दिया जाना चाहिए और spicule (चरण ३.६ प्रोटोकॉल का नमूना चरण पर reथिति) ।
आदेश में और माप की पर्याप्त सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, झुकने परीक्षण के पाठ्यक्रम पर कुल वोल्टेज परिवर्तन,, होना चाहिए कम से 1 V. यदि कुल वोल्टेज परिवर्तन से कम है 1 V, एक अधिक अनुरूप ब्रैकट एसई होना चाहिएlected ।
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Discussion
प्रोटोकॉल के कई कदम है कि बलों और विस्थापन सही मापा जाता है यह सुनिश्चित करने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं । जबकि इन महत्वपूर्ण कदम के कुछ सभी तीन सूत्री झुकने परीक्षण के लिए सार्वभौमिक हैं, दूसरों को इस यांत्रिक परीक्षण उपकरण के लिए अद्वितीय हैं ।
चरण १.२ में प्रोटोकॉल LP मिरर साफ़ और खरोंच के लिए निरीक्षण किया है, और FODS लाभ सेट है प्रोटोकॉल के चरण १.६ में है । यह लाभ और एल. पी. मिरर प्रतिबिंबित करने के लिए महत्वपूर्ण है चरण 2, 4, और 5 प्रोटोकॉल के लिए स्थिरांक । इस कारण से, दो अंशांकन चरण (चरण 2 और प्रोटोकॉल के 4 ) झुका परीक्षण (प्रोटोकॉल केचरण 5 ) से पहले तुरंत किया जाना चाहिए ।
चरण १.९ और ३.७ प्रोटोकॉल की स्थिति आइसोलेशन तालिका की सतह के संबंध में स्तरित है । इन चरणों सुनिश्चित करें कि spicule के अनुदैर्ध्य अक्ष को सीधा बल के घटक है । यांत्रिक परीक्षण डिवाइस के फ्रेम निर्मित है ताकि ब्रैकट, एल ई डी दर्पण, और FODS की सतह अलगाव तालिका की सतह के लिए सभी समानांतर हैं । इसका मतलब यह है कि बल संवेदक अलगाव की मेज की सतह के लिए सामांय बल और विस्थापन के घटक उपाय करेगा । यदि चरण के शीर्ष अलगाव तालिका की सतह के संबंध में एक कोण से डिग्रियों की है, तो एलपीटी के मापा विस्थापन होगा, जहां सीधा करने के लिए दिशा में वास्तविक विस्थापन किया जाता है spicule का अनुदैर्ध्य अक्ष ( चित्र 7देखें) । के बाद से, लागू बलों और समीकरण ों (1) और (2) प्रति spicule विस्थापन की भविष्यवाणी के तहत एक से अधिक भविष्यवाणी में यह परिणाम है ।
चित्रा 7: विस्थापन मापन पर चरण स्तरीकरण का प्रभाव. (A) चरण एक कोण पर झुका हुआ है,, अलगाव तालिका की सतह और ब्रैकट की निचली सतह के संबंध में । (ख) ऊर्ध्वाधर दिशा में एल पी एस के विस्थापन, ( चित्रा 1 (D)) को देखें, FODS द्वारा मापा जाता है । spicule की धुरी के लिए सीधा दिशा में एल. पी. विस्थापन के घटक है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चरणों में ५.१-प्रोटोकॉल के५.३ एलपीटी है ट्रेंच अवधि भर में मध्य रास्ता तैनात है । मध्य अवधि के संबंध में एलपीटी के ग़लत संरेखण से यह वास्तव में 31,३२है कड़ा दिखने नमूना में परिणाम होगा । यही है, spicule के विस्थापन की तुलना में छोटे हो जाएगा, जो मापा जाएगा अगर एक ही बल मध्य अवधि में लागू किया गया । इस प्रकार के ग़लत संरेखण को चरण आधार प्लेट से स्टेज से न हटाने या केंद्रीकरण प्रक्रिया पूर्ण होने के बाद x-अक्ष चरण स्थिति समायोजित करने से बचा जा सकता है (चरण ५.१-प्रोटोकॉल का५.३ ) ।
इस विधि की एक सीमा है कि आदेश में बल और विस्थापन माप के सापेक्ष माप अनिश्चितता को कम करने के लिए, ब्रैकट कठोरता का चयन किया जाना चाहिए ताकि FODS उत्पादन वोल्टेज १.८ के लिए ४.५ वी की पूर्ण सीमा तक फैला के दौरान टेस्ट. हालांकि, इस वोल्टेज रेंज लगभग ≈ २५० µm, जो मोटे तौर पर spicule विस्थापन के रूप में ही है बस से पहले यह विफल रहता है की एक ब्रैकट विस्थापन से मेल खाती है (देखें चित्रा 6 (C)) । इसका मतलब यह है कि ब्रैकट और spicule के समान stiffnesses है । हालांकि यह कंटक के लोचदार प्रतिक्रिया और शक्ति के गुणों को मापने के लिए समस्याग्रस्त नहीं है, यह कंटक ' मुश्किल गुण का सही माप बाधा करता है । यह है क्योंकि आदेश में क्रूरता संपत्तियों की सही माप सुनिश्चित करने के लिए, spicule में एक दरार एक नियंत्रित तरीके से ३३में प्रचार करना चाहिए । आमतौर पर, यह तभी संभव है अगर परीक्षण डिवाइस बहुत ३३नमूना से कड़ा है. आदेश में परीक्षण उपकरण की कठोरता को बढ़ाने के लिए, एक अधिक संवेदनशील विस्थापन संवेदक FODS के स्थान पर इस्तेमाल किया जा सकता है ।
झुकने परीक्षण प्रोटोकॉल ई. aspergillum कंटक पर प्रदर्शित किया जाता है, जबकि यांत्रिक परीक्षण डिवाइस अन्य LBBSs और सिंथेटिक सामग्री के रूप में अच्छी तरह से तीन सूत्री झुकने परीक्षण प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इस यांत्रिक परीक्षण उपकरण नमूने जिनके पार अनुभागीय व्यास ०.०१ से 1 मिमी के लिए और ट्रेंच 1 से लेकर 10 मिमी तक फैला के लिए सबसे उपयुक्त है । बड़ा व्यास के लिए, नमूना चरण फिर से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि नमूना चरण भर में रोल नहीं कर सकता । यह छोटे तंतुओं के लिए एक मुद्दा नहीं है, कंटक की तरह है, क्योंकि मंच की सतह के किसी न किसी को रोलिंग से नमूना को रोकने के लिए पर्याप्त है । खाई किनारों और एलपीटी के radii भी अंक जहां नमूना 31,३२समर्थित है पर स्थानीय क्षति शुरू करने से बचने के लिए बड़ा किया जाना चाहिए । इसके अलावा, स्टेज लेवलिंग प्लेट स्टेज बेस प्लेट के लिए बांधा जाना चाहिए ( चित्रा 4ए) ¼ का उपयोग कर देखें "-20 सॉकेट सिर टोपी शिकंजा के बाद चरण झुकाव को रोकने के लिए प्रोटोकॉल के कदम ३.७ अगर बलों ≈ से अधिक 1 N.
सटीक बल और विस्थापन माप के लिए, ब्रैकट की जकड़न हमेशा फ्रेम की जकड़न (≈ 107 N/एम) की तुलना में बहुत छोटी होनी चाहिए । इस आवश्यकता को ≈ 25 N करने के लिए इस डिवाइस द्वारा लागू किया जा सकता जो अधिकतम बल सीमित करता है । नतीजतन, यह अधिकतम बल का अनुमान लगाने के लिए महत्वपूर्ण है एक नमूना झुकने परीक्षण करने से पहले का सामना कर सकते हैं निर्धारित करने के लिए अगर इस डिवाइस का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता.
यह काम प्रोटोकॉल, तकनीकी चित्र प्रदान करता है ( अनुपूरक फ़ाइल 1) और सॉफ्टवेयर (देखें अनुपूरक कोड फ़ाइलें) reproducing और हमारे यांत्रिक परीक्षण उपकरण का उपयोग कर के लिए देखें । यह उंमीद है कि सही ढंग से कई अलग LBBSs के वंक व्यवहार को मापने के लिए एक मंच प्रदान करेगा । ये माप एक LBBS की वास्तुकला और उसके यांत्रिक गुणों के बीच संबंधों को गहरी समझ विकसित करने के लिए एक शर्त है ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
यह काम राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था [सामग्री और संरचनाओं कार्यक्रम के यांत्रिकी, अनुदान संख्या १५६२६५६]; और अमेरिकी सोसायटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स [Haythornthwaite यंग जांचकर्ता पुरस्कार] ।
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
TMC 36" x 48" isolation table with 4" CleanTop breadboard | TMC | 63-563 | Isolation Table |
Diffeential Screw Adjuster | Thorlabs | DAS110 | For stage leveling plate |
1" Travel Micrometer Head with 0.001" Graduations | Thorlabs | 150-801ME | For stage leveling plate |
Right-Angle Bracket for PT Series Translation Stages, 1/4"-20 Mounting Holes | Thorlabs | PT102 | For microscope mount |
1" Dovetail Translation Stage, 1/4"-20 Taps | Thorlabs | DT25 | For microscope mount |
1" Translation Stage with 1/4"-170 Adjustment Screw, 1/4"-20 Taps | Thorlabs | PT1B | For microscope mount |
12" Length, Dovetail Optical Rail | Edmund Optics | 54-401 | For microscope mount |
2.5" Width, Dovetail Carrier | Edmund Optics | 54-404 | For microscope mount |
0.5" Width, Dovetail Carrier | Edmund Optics | 54-403 | For microscope mount |
InfiniTube Mounting C-Clamp with ¼-20 | Edmund Optics | 57-788 | Microscope component |
Standard (with no In-Line Attachment), InfiniTube | Edmund Optics | 56-125 | Microscope component |
Standard In-Line Attachment (Optimized at 2X-10X), InfiniTube | Edmund Optics | 56-126 | Microscope component |
Mitutoyo/Achrovid Objective Adapter (M26 to M27) | Edmund Optics | 53-787 | Microscope component |
5X Infinity Achrovid Microscope Objective | Edmund Optics | 55-790 | Microscope component |
0.316" ID, Fiber Optic Adapter SX-6 | Edmund Optics | 38-944 | Microscope component |
¼" x 36", Flexible Fiber Optic Light Guide | Edmund Optics | 42-347 | Microscope component |
115V, MI-150 Fiber Optic Illuminator w/IR Filter and Holder | Edmund Optics | 55-718 | Microscope component |
Allied Vision Manta G-223 2/3" Color CMOS Camera | Edmund Optics | 88-452 | Microscope component |
Power Supply for Manta/ Guppy Pro/ Stingray/ Pike | Edmund Optics | 68-586 | Microscope component |
1/4" Travel Single Axis Translation Stage | Thorlabs | MS1S | FODS micrometer |
Analog Reflectance Dependent Fiber Optic Displacement Sensor | Philtec | D20 | FODS |
30V, 3A DC Power Supply | Agilent | U8001A | Power supply for DAQ and FODS |
14-Bit, 48 kS/s Low-Cost Multifunction DAQ | National Instruments | USB-6009 | DAQ for FODS |
Three Axis Motorized Translation Stage | Thorlabs | Thorlabs T25 XYZ-E/M | Translation stage |
T-Cube DC Servo Motor Controller | Thorlabs | TDC001 | Motor controller for stage |
T-Cube Power Supply | Thorlabs | TPS001 | Power supply for motor controller |
National Instruments LabVIEW (2013 SP1) | National Instruments | Used for running software | |
National Instruments LabVIEW Vision Acquisition Software (2016) | National Instruments | Used for running software | |
Nikon Eclipse Ci-POL Main Body | MVI | MDA96000 | Polarized light microscope |
Nikon Pi Intermediate Tube with Analyzer Slider | MVI | MDB45305 | Polarized light microscope |
Nikon Dia-Polarizer | MVI | MDN11920 | Polarized light microscope |
Power Cord - 7'6" | MVI | 79035 | Polarized light microscope |
Nikon P-Amh Mechanical Stage | MVI | MDC45000 | Polarized light microscope |
Nikon Lwd Achromat Condenser | MVI | MBL16100 | Polarized light microscope |
Nikon LV-NBD5BD-CH Manual Quint Nosepiece ESD | MVI | MBP60125 | Polarized light microscope |
Nikon C-TF Trinocular Tube F | MVI | MBB93100 | Polarized light microscope |
Nikon CFI 10X Eyepiece FN 22mm NC | MVI | MAK10110 | Polarized light microscope |
Nikon TU Plan Flour BD 10x Objective | MVI | MUE42100 | Polarized light microscope |
Venus Flower Basket Sponge | Denis Brand | N/A | Sponge skeleton |
3.5X Headband Flip-Up Magnifier | McMaster Carr | 1490T5 | Used for spicule sectioning |
Ø1" Silicon Wafer, Type P / <100> | Ted Pella | 16011 | Used for load point mirror |
Low Lint Tapered Tip Cotton Swab | McMaster Carr | 71035T31 | Used for cleaning LP mirror |
Rubber grip precision knife | McMaster Carr | 35575A68 | Used for sectioning spicules |
Microscope Slides, frosted end, 75 x 25 x 1mm | Ted Pella | 260409 | Used for sectioning spicules |
Sable Brushes, #00000, 0.08mm W x 4.0mm L | Ted Pella | 11806 | Used for handling spicules |
PELCO Pro High Precision Tweezers, extra fine tips, superior finish | Ted Pella | 5367-5NM | Used for handling spicules |
Dual Axis Linear Scale Micrometer | Edmund Optics | 58-608 | Used for calibrating the microscopes |
FLEX-A-TOP FT-38 CAS | ESD Plastic Containers | FT-38-CAS | Used for storing spicules |
Plastic Vial Bullseye Level | McMaster Carr | 2147A11 | Used for leveling the stage |
Analytical Balance | Mettler Toledo | MS105DU | Used to mass calibration weights |
References
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