为了确保高压测试期间的数据完整性，内部力传感器是关键组件。它通过直接监测施加在样品上的差动载荷来工作，绕过了设备本身引入的机械噪声。通过将传感器放置在容器内部，您可以有效地消除由活塞密封件摩擦引起的测量误差，确保记录的数据反映材料的真实应力状态。
内部力传感器通过将样品的阻力与机器的机械阻力隔离开来，解决了“摩擦问题”。这可以立即提供高精度数据，无需进行理论摩擦修正计算。
活塞摩擦的挑战
密封件的干扰
在三轴压缩系统中，高压需要活塞周围有牢固的密封件以保持密封。
当活塞移动以变形样品时，这些密封件会产生显著的机械摩擦。
外部测量为何不足
如果您使用外部测力计，传感器会放置在加压区域之外。
因此，外部传感器测量的是移动活塞所需的总力，其中包括样品阻力和密封件的摩擦力。
这会导致读数失真，高估样品实际承受的载荷。
内部测量的原理
差动载荷的直接监测
内部力传感器安装在压力容器内部，通常直接位于活塞和样品之间的载荷路径上。
由于它位于活塞密封件的下游，因此不受它们产生的摩擦影响。
该传感器仅读取差动载荷——即当前作用在样品本身上的特定力。
消除修正计算
在使用外部传感器时，工程师必须应用复杂的数学修正来估算有多少力因摩擦而损失。
这些修正会引入不确定性和计算错误的风险。
内部传感器直接提供真实应力状态，无需进行测试后的摩擦建模或数据调整。
理解权衡
硬件复杂性与数据准确性
虽然内部传感器提供卓越的数据，但它们代表了对硬件精度而非简单性的承诺。
这里的“权衡”是用摩擦修正的计算负担来换取内部传感器的机械集成。
然而，对于需要高保真应力数据的应用，依赖外部传感器和数学修正通常被认为是不可以接受的妥协。
为您的测试目标做出正确选择
要确定如何配置您的设备，请评估您的具体数据要求：
- 如果您的主要关注点是绝对精度：您必须使用内部力传感器来捕捉真实的应力状态，而没有摩擦噪声。
- 如果您的主要关注点是工作流程效率：内部传感器更受欢迎，因为它省去了对原始数据执行摩擦修正计算的耗时步骤。
最终，内部力传感器是唯一能够保证您测量的力就是您的样品实际感受到的力的方法。
总结表：
| 特征 | 外部测力计 | 内部力传感器 |
|---|---|---|
| 测量位置 | 压力容器外部 | 压力容器内部 |
| 摩擦干扰 | 高（活塞密封件） | 无（直接接触） |
| 数据准确性 | 高估载荷 | 反映真实应力状态 |
| 处理需求 | 复杂的数学修正 | 无需修正 |
| 主要优势 | 简单的硬件设置 | 高保真研究数据 |
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参考文献
- Stephen Covey‐Crump, Mark R. Daymond. A new apparatus for measuring mechanical properties at moderate confining pressures in a neutron beamline. DOI: 10.1107/s0021889806003980
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
