材料试验的噪声除去方法以及材料试验机与流程

本发明涉及从检测器检测出的材料试验的数据中除去噪声的材料试验的噪声除去方法以及材料试验机。

背景技术：

为了评价材料的特性，根据材料的种类或性质进行各种材料试验。执行材料试验的材料试验机具备：负荷机构，对试验体提供试验力；力检测器，用于检测实际上施加给试验体的力(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-333221号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

图18是示出高速拉伸试验的数据的一例的图表。图18的图表示出在试验速度为5m/s的条件下执行高速拉伸试验、并以1000khz的采样频率获得的试验力数据，图表的纵轴表示试验力(kn：千牛顿)，横轴表示时间(μs：微秒)。

根据材料试验的内容，在力检测器检测出的数据中存在急剧变化的数据点。作为存在急剧变化的数据点的数据，可能是直到试验片断裂为止持续负荷试验力的材料试验的试验结果等。例如，若使用专利文献1所示的拉伸试验机执行试验，则如图18的图表所示，试验力由于试验片的断裂而急剧地降下。

虽然断裂后试验力未作用于试验片的断裂部位，但是在力检测器中能够检测出由试验机(包括夹具或试验片)的固有振动引起的惯性力。此外，一般认为，断裂前的试验力数据的振动，也并非由于实际施加于试验片的力导致的，而是由于噪声(由固有振动引起的惯性力造成的)导致的。此外，在高速拉伸试验或高速冲击试验中，由于进行高速的数据采集的关系，高频噪声容易混入至力检测器检测出的原始数据中。因此，优选为，在高速拉伸试验中，从力检测器检测出的试验力数据中除去这些噪声。

图19是示出了以往的根据傅立叶变换的低通滤波处理的结果的图表。图20是示出了以往的根据滑动平均进行低通滤波处理的结果的图表。这些图表的纵轴表示试验力(kn：千牛顿)，横轴表示时间(μs：微秒)。此外，在图表中，用虚线表示力检测器检测出的初始数据(原始数据)的波形，用实线表示通过低通滤波处理除去了高频成分的波形。

在图19中，示出了将试验力数据的波形进行傅立叶变换，截除10khz以上的高频成分并进行傅立叶逆变换的结果。虽然断裂后的振动，振幅较小并被除去了噪声，但是如图表中的黑色箭头所指示的那样，在断裂前的数据中合成了过剩的波。此外，如图表中空心箭头所指示的那样，数据急剧变化的断裂点处的数据中的、用实线表示的滤波处理后的波形相比于用虚线表示的初始数据的波形来说其变化也变得迟缓。因此，难以从滤波处理后的数据中读取试验片实际断裂的准确的时间。

如图20所示，若进行根据滑动平均的低通滤波处理，则如图表中空心箭头所指示的那样，在试验力开始急剧上升的开始点附近与试验力开始急剧下降的断裂点附近，用实线表示的滤波处理后的波形相比于用虚线表示的原始数据的波形来说其变化变得迟缓。因此，在滤波处理后的数据中，难以读取试验力实际开始作用于试验片的准确的时间和相应的位移量、以及试验片实际断裂的准确的时间以及位移量。

此外，在求出弹性模量时，制作试验力-位移图表，试验开始后，计算在弹性区域的试验力-位移曲线的斜率。在这种试验中，如图18所示，在驱动负荷机构而使试验力作用于试验片之前就对来自力检测器的输入进行监测。并且，试验力开始作用于试验片的开始点的位置若如图20所示，在原始数据与在滤波处理后的数据处发生偏差，则在试验力-位移曲线图中波形也会变弱，从而不能够正确地求出在弹性区域的试验力-位移曲线的斜率即弹性模量。

进而，在根据滑动平均的低通滤波处理中，存在缺少滑动平均的点数部分前后的数据的问题，若为了使缺少的数据变少而减少滑动平均的点数，则滤波效果变弱，从而产生不能够除去高频噪声的问题。

本发明是为了解决上述技术问题而完成的，其目的是提供一种材料试验的噪声除去方法以及材料试验机，能够保留力检测器检测出的原始数据上的变化点的特征，并且能够从试验力的原始数据中除去高频噪声。

用于解决上述技术问题的方案

方案1记载的发明，是在对试验对象施加试验力的材料试验中，从力检测器检测出的试验力的时间序列数据即原始数据中除去高频噪声的材料试验的噪声除去方法，其特征在于，包括以下步骤：数据分割步骤，从所述原始数据中检测出试验力的值急剧地变化的变化点，在所述变化点的前后对所述原始数据进行分割；低通滤波处理步骤，通过低通滤波器，从在所述数据分割步骤中被分割的各个分割数据中除去高频噪声；数据结合步骤，按照初始的时间序列对在所述低通滤波处理步骤中除去了高频噪声的各个分割数据进行结合。

方案2记载的发明，是在方案1记载的材料试验的噪声除去方法中，所述低通滤波器是小波滤波器，在所述低通滤波处理步骤中，通过离散小波变换以及离散小波逆变换执行高频噪声的除去。

方案3记载的发明，是在方案1记载的材料试验的噪声除去方法中，所述变化点是指在试验开始后试验力的值开始急剧地上升的点、以及/或者试验力的值因试验对象的断裂而开始急剧地下降的点。

方案4记载的发明，是在方案3记载的材料试验的噪声除去方法中，利用对所述变化点之后的时间的数据进行傅立叶变换而得到的试验机主体的固有频率，决定所述低通滤波器中的截止频率。

方案5记载的发明，是方案3记载的材料试验的噪声除去方法，在所述数据分割步骤中，去除从所述变化点到规定的区间的数据而对所述原始数据进行分割，在所述数据结合步骤中，将与所述规定的区间对应的空白的数据点进行插值从而将低通滤波处理后的所述分割数据相互地连接。

方案6记载的发明，是方案1记载的材料试验的噪声除去方法，在所述数据结合步骤中，将与分割数据中的所述低通滤波处理步骤之后的所述变化点相同时刻的数据点的值，与所述变化点的值进行比较，在所述低通滤波处理步骤之后的所述数据点的值与所述变化点的值相差规定的值以上时，将所述低通滤波处理步骤之后的所述数据点的值替换为所述原始数据的所述变化点的值并对所述低通滤波处理步骤后的分割数据进行连接，所述分割数据是包括所述变化点在内的所述变化点之前的数据。

方案7记载的发明，是驱动负荷机构而对试验对象施加试验力的材料试验机，其特征在于，具备：力检测器，对作用于所述试验对象的试验力进行检测；控制装置，控制所述负荷机构，所述控制装置，具备：数据分割部，从所述力检测器检测出的试验力的时间序列数据中，检测出试验力的值急剧地变化的变化点，并在所述变化点的前后对时间序列数据进行分割；低通滤波器，从在所述数据分割部被分割的各个分割数据中除去高频噪声；数据结合部，按照原始的时间序列对通过所述低通滤波器除去了高频噪声的各个所述分割数据进行结合。

发明效果

根据方案1至方案7记载的发明，对于力检测器检测出的试验力的值存在急剧变化的数据点即变化点的原始数据，在变化点的前后对数据进行分割，按照分割后的数据进行低通滤波处理之后，再次将数据结合，由此能够有效地利用变化点的特征，并且得到除去了高频噪声的数据。由此，用户能够了解更接近于原始数据的试验力值的变化状态，并能够更准确地掌握施加给试验对象的试验力的变动。

根据方案2记载的发明，通过使用小波变换、小波逆变换的低通滤波器，能够不欠缺时间信息地除去高频噪声。

根据方案3记载的发明，由于变化点是试验开始后试验力的值开始急剧地上升的点，所以能够更加准确地掌握试验力刚刚开始作用于试验对象后的试验力与试验对象所产生的位移之间的关系，从而能够正确地求出弹性模量。此外，由于变化点是试验力的值因试验对象的断裂而开始急剧地下降的点，所以能够更加准确地掌握断裂时的试验力的变动。

根据方案4记载的发明，由于低通滤波器中的截止频率是利用变化点之后的时间的数据进行傅立叶变换得到的试验机主体的固有频率而决定的，所以能够计算出用于防止由固有振动引起的惯性力重叠于力检测器的检测值的最佳的滤波器常数。

根据方案5记载的发明，由于去掉从变化点到规定的区间的数据而对数据进行分割，并对与规定区间对应的空白的数据点进行插值从而将低通滤波处理后的分割数据相互地连接，所以能够防止分割后的数据之间的接缝与现实的力检测器检测出的试验力变化相比变得不自然的情况。

根据方案6记载的发明，在数据点的试验力的值与原始数据的变化点的试验力的值相差甚远的情况下，将低通滤波处理后的数据点替换为原始数据的变化点并对低通滤波处理后的分割数据进行相互地连接，因此能够减少分割后的数据间的接缝变得不自然的情况，并能够向用户提示有效地利用了变化点的特征的低通滤波处理后的数据，该数据点与对分割数据进行低通滤波处理后的变化点的时刻相同，该分割数据是包括变化点在内的、变化点之前的数据。

附图说明

图1是本发明的材料试验机的概要图。

图2是示出本发明的材料试验机的主要的控制系统的方块图。

图3是示出从试验力的原始数据除去噪声的顺序的流程图。

图4是示出了图18的高速拉伸试验的数据中的断裂点附近的数据的图表。

图5是对断裂点的检测进行说明的图表。

图6是示出低通滤波处理的顺序的流程图。

图7是示出将图18的高速拉伸试验的数据中断裂点之后的数据进行高速傅立叶变换解析的结果的功率谱。

图8是离散小波变换的概念图。

图9是示出低通滤波处理后的数据的图表。

图10是示出低通滤波处理后的数据的图表。

图11是示出数据连接后的数据的图表。

图12是示出未进行数据分割而进行了低通滤波处理的情况下的图表。

图13是对数据的连接方法进行说明的图表。

图14是对数据的连接方法进行说明的图表。

图15是对数据的连接方法进行说明的图表。

图16是试验力-位移曲线图。

图17是试验力-位移曲线图。

图18是示出高速拉伸试验的数据的一例的图表。

图19是示出以往的根据傅立叶变换进行低通滤波处理结果的图表。

图20是示出以往的根据滑动平均进行低通滤波处理结果的图表。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的材料试验机的概要图。图2是示出本发明的材料试验机的主要的控制系统的方块图。

该材料试验机执行冲击试验，将试验片tp作为试验对象，驱动负荷机构急速地对试验片tp提供冲击性的负荷，也被称为高速拉伸试验机。该材料试验机具备试验机主体10与控制装置40。试验机主体10具备：工作台11；一对支柱12，竖立设置于工作台11；十字支架13，架设于一对支柱12；液压缸31，被固定于十字支架13。

液压缸31通过从液压源(未图示)供给的工作油而工作，所述液压源经由伺服阀34配置在工作台内。液压缸31的活塞杆32经由辅助夹具25以及接头26连接有上夹持具21。另一方面，工作台11经由力检测器即载荷传感器27连接有下夹持具22。像这样地，该试验机主体10构成为，通过辅助夹具25在拉伸方向上设置辅助区间，并以0.1～20m/s的高速拉升活塞杆32，由此使把持试验片tp的两端部的一对夹持具急剧地远离，执行高速拉伸试验。执行高速拉伸试验时的负荷机构的位移(行程)，即活塞杆32的移动量由行程传感器33检测，此时的试验力由载荷传感器27检测。另外，试验片tp的拉伸(位移)可以根据行程传感器33的检测值求出，也可以通过未图示的其他的位移计进行测量。

控制装置40由用于控制试验机主体10的工作的主体控制装置41与个人计算机42构成。主体控制装置41具备:存储器43，储存程序；mpu(微处理器)等的运算装置45，执行各种运算；通信部46，与个人计算机42进行通信。存储器43、运算装置45以及通信部46通过总线49相互地连接。此外，主体控制装置41具备作为功能性构成的试验控制部44。试验控制部44作为试验控制程序被储存于存储器43。在执行高速拉伸试验时，通过执行试验控制程序，控制信号被供给至伺服阀34，液压缸31工作。主体控制装置41以规定的时间间隔获取行程传感器33的输出信号与载荷传感器27的输出信号。

个人计算机42具备：存储器53，由对数据解析程序进行存储的rom、在执行程序时加载程序并暂时地存储数据的ram等构成；cpu(中央处理器)等的运算装置55，执行各种运算；通信部56，与主体控制装置41等的外部连接设备进行通信；存储装置57，存储数据；显示装置51，显示试验结果；以及输入装置52，用于输入试验条件。存储器53储存了使运算装置55工作而实现功能的程序。另外，存储装置57，是存储从载荷传感器27输入的试验力的原始数据即时间序列数据等的存储部，由hdd(硬盘驱动器)等的大容量存储装置构成。存储器53、运算装置55、通信部56、存储装置57、显示装置51以及输入装置52通过总线59相互地连接。

在图2中，将安装在个人计算机42的程序作为功能块示出。在该实施方式中，作为功能块，具备：数据分割部61，在后述的从数据中除去噪声中，在数据急剧地变化的变化点的前后对数据进行分割；低通滤波器62，对被分割后的各数据执行低通滤波处理；数据结合部65，对低通滤波处理后被分割的数据进行结合。

对在上述构成的材料试验机中执行的噪声除去方法进行说明。图3是示出从试验力的原始数据中除去噪声的顺序的流程图。图4是示出图18的高速拉伸试验的数据中断裂点附近的数据的图表。图5是说明断裂点的检测的图表。在图4以及图5的表格中，纵轴是试验力(kn：千牛顿)，横轴是时间(μs：微秒)。此外，在图5中，示出了在以20m/s的试验速度执行高速拉伸试验时，对试验力数据中的断裂点进行检测的例子，试验力值的采样点的一部分用空心圆表示。

若试验开始而拉升活塞杆32，则载荷传感器27检测出施加到试验片tp的试验力。若试验片tp断裂，则该试验力急剧地变小，之后由于试验机主体10的固有振动引起的惯性力被检测出。在该实施方式中，为了有效利用断裂点等的试验力急剧地变化的变化点的数据，并且从试验力的时间序列数据中除去高频噪声，从原始数据中检测出变化点(即图4以及图5中的断裂点b)(步骤s11)，在断裂点b的前后对数据进行分割(步骤s12:数据分割步骤)，从而得到分割数据d1、分割数据d2。图4所示的例子中的分割数据d1是断裂点b的时刻之前的数据，分割数据d2是断裂点b的时刻之后的数据。

如图5所示，断裂点b(图4以及图5中以黑色圆圈表示)的检测是通过如下方式进行的：试验力在断裂后急剧地下降，对切线l2与数据波形的相接点进行检测，所述切线l2具有相对于切线l1乘以了规定的减少率得到的斜率，所述切线l1是该曲线的切线示出最大斜率时的切线。像这样地，在该实施方式中，利用斜率相对于断裂后的试验力变化的最大斜率的减小率，检测出断裂点b。另外，用户能够根据试验速度等设定斜率的减小率。

对低通滤波处理进行说明。图6是示出低通滤波处理的顺序的流程图。在该图6中，对低通滤波器62是小波滤波器的情况下的滤波处理进行说明。低通滤波处理步骤(步骤s13)包括：离散小波变换(步骤s31)，分别对分割数据d1、d2进行分解；高频成分除去步骤(步骤s32)；离散小波逆变换(步骤s33)，分别对分割数据d1、分割数据d2进行重建。通过运算装置55执行从存储器53的低通滤波器62读取的程序从而实现低通滤波处理。

在该实施方式中，其目的在于，从由载荷传感器27测量的试验力的原始时间序列数据中除去由试验机主体10的固有频率引起的振动。为了除去试验片断裂后的固有振动，需要检测出试验机(包括夹具、试验片tp)的固有频率nf(hz)，并在滤波处理中从试验力数据中筛选出固有频率nf。另外，试验机的固有频率nf能够通过高速傅立叶变换对断裂后的数据(该实施方式中的分割数据d2)进行解析从而鉴定出来。

图7是示出将图18的高速拉伸试验的数据中断裂点之后的数据进行高速傅立叶变换解析后的结果的功率谱。在图7中，横轴表示频率(hz：赫兹)，纵轴表示每个频率分辨率的功率。另外，图18的高速拉伸试验的数据，是示出在5m/s的拉伸速度下的试验中通过1000khz的采样频率收集数据的、试验力的变动的试验结果。此外，图7的高速傅立叶变换解析的频率分辨率，是将采样点数量除以采样频率而得到的。

如图7所示，在图18的试验结果中，对断裂点之后的分割数据d2进行傅立叶变换，作为试验机主体10的固有频率nf检测出最高峰的13.8khz。将该固有频率nf用于决定低通滤波器62的截止频率。在该实施方式中，使比固有频率nf低的频率的信号通过，决定作为阻止固有频率nf等较高频率的低通滤波器62的滤波器组的等级，由此推断出离散小波变换的最优分解等级。即，能够使用傅立叶变换结果，计算出与噪声的频率对应的最优的滤波常数。

图8是离散小波变换的概念图。在该图中，为了便于说明，示出了3阶滤波器组的例子。

信号x的离散小波变换是使其通过一组滤波器来计算的。即，使信号x通过脉冲响应为g的低通滤波器[g(n)]与脉冲响应为h的高通滤波器[h(n)]，接着通过下采样将其降采样为一半，由此使信号分解为多个频率成分。将从高通滤波器得到的系数称为细节系数(detailcoefficients：dc)，将从低通滤波器得到的系数称为近似系数(approximationcoefficients：ac)，通过多阶重复进行近似系数的分解，在各等级中分解为低频与高频。反复进行运算直到得到一组细节系数与近似系数。在该图8中，为了便于说明，示出了3阶滤波器组的例子。在等级1～3的各等级中，重复进行近似系数ac1、ac2的分解，得到细节系数dc1～dc3以及近似系数ac3。例如，在六阶滤波器组中，时间序列数据的波形被分解为6个等级的高频成分与低频成分。

离散小波逆变换，使用在离散小波变换中得到的细节系数dc与近似系数ac，通过与分解时相反的信号处理，还原与原始的信号同等的时间序列数据。另外，除去来自试验力的时间序列数据的高频噪声(步骤s32)，是通过使各等级的高通滤波器成分为0(零)而实现的。接着，通过执行离散小波逆变换，对除去了高频噪声成分的时间序列数据进行重建。

另外，在该实施方式的低通滤波处理中，根据将断裂点之后的分割数据d2进行傅立叶变换而求出的试验机主体10的固有频率nf＝13.8khz，决定截止频率，并执行分解等级为6阶的离散小波变换以及离散小波逆变换。

图9以及图10是示出低通滤波处理后的数据的图表。图11是示出数据连接后的数据的图表，图12是示出未对数据进行分割而进行了低通滤波处理的情况下的图表。这些图表的纵轴为试验力(kn)，横轴为时间(μs)。此外，图中的虚线表示原始数据，实线表示低通滤波处理后的数据。图9示出了分割数据d1的低通滤波处理后的数据，在图10中，示出了分割数据d2的低通滤波处理后的数据。

再次参照图3以及图6，分别对分割数据d1、分割数据d2执行离散小波变换(步骤s31)、高频成分除去(步骤s32)、离散小波逆变换(步骤s33)，若所有的分割数据的低通滤波处理结束(步骤s14)，则如图9以及图10的实线所示那样，在断裂点b的前后，对分别除去了固有频率nf的时间序列数据进行重建。通过在断裂点b对图9以及图10以实线所示的重建数据进行连接(步骤s15：数据结合步骤)，能够有效地利用断裂点处试验力的变化，并且能够将试验力数据还原成除去了试验机主体10的固有振动的时间序列数据(参照图11)。另外，数据的结合是通过运算装置55执行从存储器53的数据结合部65读取的程序而实现的。

如图12所示，在对从载荷传感器27中得到的原始数据，未在断裂点b的前后进行分割而进行根据小波变换的低通滤波处理时，存在以下的问题：波形在用实线表示的低通滤波处理后的数据中用空白箭头表示的断裂点附近迟缓，而无法还原实际的刚刚断裂后的试验力的特征的变化。与之相对，如图11所示，若在断裂点的前后对时间序列数据进行分割后再进行低通滤波处理，则能够在滤波处理的前后保持断裂时刻信息，并且在即将断裂前对试验片tp施加的试验力通过滤波处理不会变为较低的值，从而能够还原保留了断裂时的试验力变化的特征的波形。像这样地，能够保留试验片tp的断裂等引起的试验力的特征的变化，并且通过除去固有振动等的高频噪声，用户能够更加明确地掌握作用于试验片tp的试验力的特征。

此外，在上述的实施方式中，虽然对根据小波变换的低通滤波处理进行了说明，但是通过对每个分割后的时间序列数据进行低通滤波处理，即便是参照图18说明的根据滑动平均进行的低通滤波处理，也能够改善在断裂点附近的波形的迟缓。

接下来，对分割数据d1与分割数据d2的连接的变形例进行说明。从图13到图15是对数据的连接方法进行说明的图表。这些图表的纵轴为试验力(kn)，横轴为时间(μs)。此外，在图14中，三角标记示出了将低通滤波结果直接连接的例子，圆形标记示出了通过样条插值将从物理上而言的适当的数据进行连接的例子。

分别通过小波变换对在断裂点b处被分割的分割数据d1与分割数据d2进行低通滤波处理，若将该处理后的数据原样地在断裂点b的时刻进行连接，则如图13所示，数据在断裂点处变得不连续。在该变形例中，对这种不自然的数据连接进行校正，以使其接近于在实际的材料试验中载荷传感器27检测出的试验力的值的变化。

首先，在图14所示的变形例中，在断裂点b的前后对时间序列数据进行分割(步骤s12)时，去除了断裂点b后的试验力急剧地下降的规定的区间部分的数据点。该规定的区间是包括从断裂点b开始下降直到原始数据的试验力变为0(零)为止的数据点的区间i。

使用线性插值(在图14用黑三角标记表示)或样条插值(在图14用黑圆圈标记表示)等的非线性插值，计算出相当于区间i的空白部分的多个数据点，所述区间i在分割数据d1的低通滤波处理后的最末尾的数据点与分割数据d2的低通滤波处理后的最前面的数据点之间。由此，分割数据d1与分割数据d2的低通滤波处理后的数据互相平滑地连接，从而能够重建除去了与原始数据时间序列相同的噪声后的数据。像这样地，在本发明的材料试验机中，能够在保留了试验片tp的断裂点b等的重要的变化点的状态下，从试验力的时间序列数据中除去高频噪声。

接下来，在图15所示的变形例中，将数据点e的试验力的值与原始数据的断裂点b(在图15用黑三角标记表示)处的试验力的值进行比较，在低通滤波处理后的数据点e的试验力的值大于原始数据的断裂点b的试验力的值的情况下，将其替换为原始数据的断裂点b的值并对分割数据进行连接，所述数据点e与分割数据d1中低通滤波处理后的断裂点b的时刻相对应，该分割数据d1为包括断裂点b在内的断裂前的数据。这是为了防止虽然试验力的值因试验片tp的物理因素的断裂而降低，但是由于低通滤波器62的影响，而导致试验力的值变成比实际更大的值。另外，对于与分割数据d1的低通滤波处理后的断裂点b的时刻相对应的数据点e之前的数据，以如下的方式进行插值：除去原始数据的断裂点b中未超过试验整体的最大曲率的程度的点数部分，使除去的点平滑地通过断裂点b。

根据该图15所示的变形例，将与通过低通滤波处理而除去了高频噪声成分的时间序列数据中的断裂点b相同时刻的数据点的试验力的值，替换为断裂点b的试验力的值，由此能够降低分割的数据间的接缝变得不自然的情况，并能够使低通滤波处理后的数据接近于断裂时的原始数据的试验力的变化。因此，能够向用户提示有效利用了变化点的特征的低通滤波处理后的数据。

对另一实施方式进行说明。图16是在高速拉伸试验中从向试验片施加试验力之前的时间点开始显示的试验力-位移曲线图。纵轴为试验力，横轴为位移。由于位移几乎与时间成正比，所以横轴也可以替换成时间。因此，图16所示的数据也是本发明的时间序列数据。图17是对于图16中的开始向试验片施加试验力时的试验力-位移线图，将横轴进行了放大而示出。图16是对将原始数据在开始点a与断裂点b进行分割并进行了低通滤波处理的情况进行说明的图表。图17(a)是对未在开始点a进行数据分割而进行了滤波处理时的弹性模量进行说明的图表，图17(b)是对在开始点a进行数据分割并进行了滤波处理时的弹性模量进行说明的图表。在图16以及图17的图表中，纵轴表示试验力(kn：千牛顿)，横轴表示位移(mm：毫米)，用虚线表示原始数据的波形，用实线表示滤波处理后的数据的波形。此外，在图17中，为了对弹性模量进行说明，在图表中用粗线表示从用双圆表示的原点(开始点)开始的直线。

弹性模量是试验力-位移曲线图中弹性区域的斜率。因此，为了求出弹性模量，制作了示出试验力与试验片tp的位移(伸长量)的关系即示出某个时间的试验力与位移的关系的试验力-位移曲线图，所述试验力是基于主体控制装置41以规定的时间间隔获取的载荷传感器27的输出信号得到的，所述试验片tp的位移(伸长量)是根据行程传感器33的输出信号得到的。

在图16所示的实施方式中，检测作为变化点的开始点a与断裂点b(步骤s11)，其中变化点a是试验力开始急剧地上升，通过对试验片tp施加试验力而开始实质的试验的点，断裂点b是试验片tp断裂的点。接着，将试验力的原始数据分割为以下几个区间作为分割数据d1、d2、d3：到开始试验的开始点a为止的区间、从开始点a到断裂点b为止的区间、以及断裂后的试验力变为0(零)的点以后的区间(步骤12)。并且，对各分割数据d1、d2、d3执行利用了小波变换的低通滤波处理(步骤s13、s14)，按照初始的时间序列对数据进行结合(步骤s15)。另外，从分割数据d2与d3之间的断裂点b到断裂后的原始数据的试验力变为0(零)的点的区间，使用参照图13到图15而说明的方法进行插值。

如参照图20说明的那样，在未进行数据分割而执行以往的滤波处理的情况下，在开始点与断裂点附近，用实线表示的滤波处理后的波形相比于用虚线表示的原始数据的波形变化变得迟缓，在原始数据中的试验即将开始前的试验力的值为0(零)的点(现实的开始点)与滤波处理后的开始点处的时刻不同。由此，则如图17(a)所示，在试验力-位移曲线图的试验刚刚开始后的弹性区域，与原始数据相比，滤波处理后的数据的斜率变小，从而会偏小地计算出弹性模量。

在将试验力的原始数据分割为到开始点a为止的数据、从开始点a到断裂点b为止的数据、断裂点b之后的数据三部分，并执行低通滤波处理的情况下，即便是图16所示的试验力-位移曲线图，也能够改善如下的现象：在开始点a与断裂点b附近，用实线表示的滤波处理后的波形与用虚线表示的原始数据的波形相比变化变得迟缓。并且，如图17(b)所示，在试验力-位移曲线图的试验开始后的弹性区域，能够相对对于原始数据计算出更加适当的弹性模量。像这样地，作为对滤波处理前的原始数据进行分割的变化点，检测出开始点并对分割数据执行低通滤波处理，由此能够使得试验力实际作用于试验片tp的准确的时间以及对应的位移量在低通滤波处理的前后被保持，从而能够求出确切的弹性模量。

此外，在上述的实施方式中，虽然对高速拉伸试验进行了说明，但是本发明也能够应用于如下等的在通过载荷传感器27测量的试料力的时间序列数据存在急剧变化点的材料试验中：将压缩载荷提供给混凝土等的试验体的破坏试验、使冲头与试验片碰撞的冲裁试验、如3点弯曲试验那样地对由支点支承的试验片用冲头向下打击的冲击试验。此外，本发明中断裂一词的意思包括破坏或冲裁、大幅的变形等。

附图标记说明

10试验机主体

11工作台

12支柱

13十字支架

21上夹持具

22下夹持具

25辅助夹具

26接头

27载荷传感器

31液压缸

32活塞杆

33行程传感器

34伺服阀

40控制装置

41主体控制装置

42个人计算机

43存储器

44试验控制部

45运算装置

46通信部

51显示装置

52输入装置

53存储器

55运算装置

56通信部

57存储装置

61数据分割部

62低通滤波器

65数据结合部

tp试验片