بخش 5.1.4

نیروی عمود بر سطح به‌کار رفته را می‌توان از طریق چندین سازوکار مختلف اعمال نمود. ساده‌ترین روش استفاده از بار وزنی مرده است. این یک روش غیرفعال است اما نیازمند دقت کافی است تا اثرات ناخواسته بارهای غیرواقعی مانند اصطکاک پارازیتی در سازوکار اعمال نیرو ایجاد نشود. اصطکاک پارازیتی نوعی از سایش است که در ساختار سازوکار اعمال نیرو ایجاد می‌شود به نحوی که نیروی به‌کار رفته واقعی متفاوت از نیروی مورد نیاز است. روش متداول دیگر برای تولید نیروی عمودی به‌کار رفته، استفاده از فشردگی یک جسم انعطاف پذیر برای تولید نیرو است. اندازه نیروی عمودی از طریق سنجش فشردگی ابعادی جسم انعطاف پذیر تعیین می‌شود.

فشردگی ابعادی جسم انعطاف‌پذیر را می‌توان از طریق اندازه‌گیری مبدل‌های جابجایی از قبیل حسگرهای فیبر نوری، حسگرهای انحراف نوری یا قطعات خازنی مورد سنجش قرار داد. این نکته نیز حائز اهمیت است که دامنه و دقت مبدل‌های جابجایی با انحراف جسم انعطاف‌پذیر در سامانه اعمال نیرو مطابقت داشته باشد به نحوی که قدرت تفکیک و دامنه نیروی موردنیاز بدست آید. سامانه‌ها را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که اجسام انعطاف پذیر و تعویض‌پذیر را بتوان به منظور ارائه تفکیک‌پذیری بارها و دامنه‌های مختلف مورد استفاده قرار داد.

در هردونوع کنترل حلقه باز و بسته، بزرگی نیرو مستقیماً کنترل می‌شود و داده‌های کنترل شده باید برای نوفه¹ و نوسان جریان ولتاژ² در مقادیر آن‌ها به طور صحیح پالایش (فیلتر) شوند.

سامانه‌های اعمال بار که از یک جسم انعطاف‌پذیر برای ایجاد بار اعمالی استفاده می‌کنند را می‌توان بدون کنترل بار فعال مورد استفاده قرار داد، اما اگر یک نمونه با سطح ناهموار یا نمونه زبر³ مورد استفاده قرار گیرد، یا زمانی که سایش پروب یا نمونه رخ می‌دهد، تغییرات ناخواسته دربار به‌کاربرده شده به وجود خواهد آمد. به همین دلیل، غالباً کنترل بار فعال مورد استفاده قرار می‌گیرد به نحوی که بار به‌دست آمده با بار مورد نیاز مقایسه می‌شود و موقعیت سازوکار اعمال بار، غالباً به‌وسیله یک فعال‌کننده پیزو یا سازوکار بازخورد تنظیم می‌شود، به نحوی که بار واقعی مطابق با بار موردنیاز شود.

1-Noise
2-Spike
3-Rough

برای عملی کردن این روش، از کنترل حلقه باز و یا کنترل حلقه بسته استفاده می‌شود. در کنترل حلقه بسته، مقایسه مستقیم میان بار واقعی و بار موردنیاز، به‌وسیله سیگنال تولید شده متفاوت به وجود می‌آید که به منظور تحریک فعال‌کننده پیزو مورد استفاده قرار می‌گیرد تا بار مورد نیاز ایجاد شود. از مزایای این روش سریع بودن آن است اما تنظیم پارامترهای کنترل حلقه بسته به طوری که بازخورد و اثرات ناخواسته در کنترل مشاهده نشوند، مشکل است.

کنترل حلقه باز هنگامی است که در آن یک رایانه خارجی مقایسه را انجام می‌دهد و فرمانی را به سامانه اعمال بار ارسال می‌کند تا بار اعمال شده صحیح بدست آید. نقص این رویکرد این است که زمان عکس‌العمل محرک می‌تواند طولانی باشد.

یک نوع روش مناسب که می‌تواند آزمون‌های روی نمونه‌های دارای سطحی با شکل پیچیده را تسهیل کند، انجام یک روش اولیه در سطح نمونه با اعمال بارسبک و ثبت موقعیت عمودی پروب است.

این فرم اندازه‌گیری شده را می‌توان به منظور تعیین مسیر سنجش مورد استفاده قرار داد و با کاهش اندازه حرکت بازخورد کنترل به کنترل بار بهتری دست یافت.