Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 5 ,  O c tob e 201 6, p p . 2 096 ~210 I S SN : 208 8-8 7 0 8 D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 5.9 608          2 096     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Devel o p m ent of a M e asu r ing S e nsory Sys t em B a s e d on  LabVIE W f o r Determini n g Elasti c P r op ri eties of   Solid Materials      Z a karyae Ez zouine 1 ,  Ab del r hani  Nakheli 2   1 L a b. Spec t o me t r y   of Ma te ria l s & Arc h e o ma te ri als (L ASMAR),  Fa c u lty  of Sc i e nce s ,  Moul ay   Isma i l  Uni v e r si ty , Moroc c o     2 Departem ent   of   El ectr i c a l Engin eering ,  ES TM , M oula y   Is m a il Univers i t y ,   M o rocco       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Dec 1, 2015  Rev i sed  Ju l 5 ,  2 016  Accepte J u l 18, 2016      This  artic le dev e lops  als o  a m easure a nd prototy p e to allow the acquisition of   real time data for display ,  an aly s is,  control  and storage with  a pr oposed test  program for determining the model para m e ters.  The aim  is to be able t o   m eas ure, and  a ppl y  m o m e nt t o  a s p ecim e n ,   and col l ec t da t a  from  the  resulting  deform ation  in  the m a te rial . At  the  sam e  tim e,  th e re li abi lit y of  th is   test s y s t em has   been prov ed b y   precision  an aly s is and d a ta pro c essing for  s i m p le tes t  val i d ation  (m etal  wire).  Th e for ce- deform ation  cur v es  of s o lids   m a teria l s in th is tensil e t e st ar m easured ac cura tel y   in re al  tim e ,  to ob tai n   the va lues  of s o lid m a ter i a l s  m echani cal  propert y p a ram e t e rs , T h e m i nim a l   change  in leng th  of the test Spe c i m e n that c a n be  resolved b y  this  s y stem  is  1µm ,  which  yiel ds the sensitiv it com p rised bet w een 10-4µm  and 10-5 µm .   Bas e d on the e xperien ce th at  com p res s i ve ten s ile tes t  h a ve t h e s m alles t   statisti cal  sca tte r and th at  the y  are  sim p lest to  carr y   out.  Th e  m easuring   devic e  can im pr ove the m eas uri ng effici enc y  an d accur a c y  dis t i n ctl y  whil e   has advan t ag es o f  simple  configu r a tion ,  low  cost   and high  stabi lit y.   Keyword:  Elastic p r o p rieties  El ect rom a gnet i c  sens o r   Ex peri m e nt al  set u p   Lab V IE W s o ftware     Measurem ent    Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Zakaryae Ezzouine,   Lab o rato ry  S p ectom etry  of  M a teri als and  Arc h e o m a teria l s (L ASMAR ) Facu lty of Scien ces, Mou l ay Ism a il Un iv ersity,  BP 40 10, Zitoun e, Mekn es, M o ro cco .   Em a il: ezzouine.zaka r yae@gmail.co m       1.   INTRODUCTION  M echani cal  t e st i ng pl ay s a n  im port a nt  r o l e  i n  eval uat i n g f u n d am ent a l  pr ope rt i e s o f  engi neeri n g   materials as  well as  in  d e v e l o p i n g   n e w m a t e rials an d  in  co n t ro lling  th e q u a lity o f  m a t e rials fo u s e in  d e sign   and  co nst r uct i on  [ 1 ] - [ 2 ] ,  a n d  can  hel p  i n  t h e sel ect i on  of t h e m o st appropriate m a terial  for m a ny engi neeri ng  pr o j ect s an d i n  devel opi ng t e c hni que s t o  m odi fy  a m a t e ri al’s p r o p e r t i e s so  t h at  we can c u st om i ze  t h m a t e ri al   to  a sp ecific  pu rpo s e [3 ].  If a m a terial is to  b e   u s ed  as  p a rt o f  an en g i n eerin g  st ru ct u r e th at will b e  su bj ected  t o  a l o ad , i t  i s  im port a nt  t o   k n o w  t h at  t h m a t e ri al  i s  st rong e n ou g h  an d  ri gi d e n o u gh t o  wi t h st a nd t h e l o ads  th at it will ex perien ce in  service. As a resu lt  en g i n eers  h a ve d e v e l o p e d  a  n u m b e o f  ex perim e n t al  tech n i qu es  for m echanical testing  of engi neeri n g m a teri als sub j ected  t o  tensile lo ad i n g   [4 ]-[8 ]   The m o st  co m m on t y pe of t e st  used t o  m e asure t h m ech an ical p r o p e rties o f  a m a terial  is th e ten s ile  Test . Thi s  l a st   one  i s  pe rf orm e d f o r se veral  r easo n s. T h resu lts of ten s ile  tests are u s ed  i n  selectin g m a t e rials  fo r en gi ne eri n g ap pl i cat i ons .  Tensi l e  p r o p e r t i e s fre qu ent l y are included in m a teria l  specifications to  ens u re   q u a lity. Ten s ile prop erties  often  are m easu r ed   d u ring   d e velo p m en t o f  new m a terials an d pro cesses,  so  t h at  di ffe re nt  m a t e r i al s and  p r oce sses ca be c o m p ared. Fi nal l y , t e nsi l e  p r op ert i e s o f t e n a r e use d  t o   pre d i c t  t h beha vi o r   of a  m a t e ri al  unde t h e l o a d . T h d e t e rm i n at i on  o f  t h e El ast i c  p r ope rt i e s al so m a y  be o f  i n t e re st , b u special techniques m u st be  us ed to m easure t h ese  p r op erties du ri n g  ten s ile  testin g  [9 ]-[11 ].  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Developme nt  of a Me as uring  Sensory  Sy stem B a se on  LabVIEW for  Determini n g .... (Zakaryae  Ezz oui ne)  2 097 M i ni at ure t e ns i l e  t e st i ng t ech ni q u es t o   obt ai n t h e   m echanical properties  of  m a terials have  been an  in ter e st of  m a n y  r e sear ch er s [1 2 ]-[ 16 ].  Par t h e ep an  et al proposed a s i m p le  m i niature  disc-type t e nsile  sp ecim e n  an d   fix t ures to   ho ld  sp ecim en s with  th e h e lp   of  a rig i d   p i n  t o  pred ict th e m e c h an ical pro p e rt ies o f   m a terials [12]. They veri fied the  feasibility of the sam p le geom etry  using fi nite elem ent  m e thod  (FEM)  analysis.  Thi s  pap e r des c ri bes  t h i m pl em ent a t i on of  Lab V IE W,   in   a ten s ile test ex p e rim e n t  in  th e streng th of  material  lab o r ato r y to  allo w th e acqu i sitio n  o f  real ti m e  d a ta fo r d i sp lay, an alysis, co n t ro l an d  storag [17 ] - [18 ] . Th e aim  is to  b e  ab le t o  m easu r e an d ap p l y lo ad  to a sp eci m e n ,  an d  co llect d a ta fro m  th e resu ltin d e fo rm atio n  in th e m a terial. Th Stress and strain  is  cal cul a t e d u s i n g t h e   engi neeri n g  eq uat i o n  [ 1 9] -[ 20 ] ,  an d   u s ing  t h v a lu es of stress an strain  th e tru e  stress strai n  cu rv was  p l o tted.  The w o r k  des c ri be i n   t h i s  pape r pr o v i d es   an  eas y ,  fast  and low c o st  test m easurement of the   proprieties m e chanical  of the m a te ri al s. The  pa per i s  o r ga ni zed  as  f o l l o ws:   Sec t i on  desci r b e s t h e   per f o r m a nce of t h e el ect rom a gnet i c  sens o r  and t h e m a t e ri als. Sect i on 2  gi ves t h e p r oce d ure m e t hod det a i l e d   for th e ten s ile t e st and  th e calcu latio n   of th p r op erties  m e c h an ic  of m e tal  b y  th e exp e rimen t al setup .   Sectio gi ves  t h res u l t s  an di scu s si on  w h i l e  co n c l u si o n s a n d  f u t u re  w o r k s a r dra w n i n  sect i o 4.       2.   MATE RIAL S AND METHODS    2. 1.   Displaceme nt Electrom a gne t ic  Sens or   The proposed sensor is an electrom a gnetic sensor  of displacem ents. Of suc h  sensor c onsis t s   essent i a l y  of t w o c o i l s  an d C a l i b rat e d S p ri n g whi c h ca n b e  use d  t o   obt ai n de f o rm at i on m easurem ent s  of t h specim e n testing (See Fi gure 1).          Fi gu re  1.  Di s p l acem e nt  el ect rom a gnet i c  sens or .       The c o i l  sens or  ope rat e   on t h e  basi c p r i n ci pl e t h at  p h en om eno n   of i n fl uenc e wi t h  m a gnet i c  i n d u ct i o n   bet w ee n t w o fl at  coi l s  of t h sam e  di am et er  (2cm ) and  havi ng t h e sam e  n u m b er of c o i l  t u r n s ( 3 0) m a de by  a  coppe r  conduc tor wi re of a section 0, 06 mm , placed in  parallel. The entire syste m  formed (fixe d flat  coil,  gui de  rol l e r,  s p ri n g  a n d  m ovi n g   fl at  coi l )  i s  al i gne on  t h sa m e  vert i cal  axi s The  fi xe d c o i l  i s  su ppl i e d by  a l o w  f r eq ue n c y  gene rat o o f  a f r e que ncy   F 0   16 kHz  whose phase  co nd itio ns and a m p lificatio n  are satisfi ed ; th erefore, it is trav ersed   b y   a sin u s o i d a l curren t wh ich  creates  a   si nus oi dal  m a gnet i c  i n duct i on  vari a b l e  al on g i t s  axi s  . T hi s i n d u ct i o n  pr od uces a v a ri abl e  fl u x   Φ  and a  v a riab le ind u c ed  electro m o tiv e fo rce  (EMF)  o n  th e electrons of th e o t h e r co il (m o v i ng  coil) equ a l to :     dt d e ,                                         (1)     Th is EMF is  propo rtion a l to  t h e app lied  l o ad wh en  t h e app lied  m a ss (lo a d )  i n creases, t h e in ter co il  d i stan ce  d ecreases, is ind e ed  th e Ou v o l tag e  of se ns or  an d t h e  EM F i n cre a ses.   A m echanical inve rte r   (calib rated  sprin g ) is u s ed  to  con v e rt the ap p lied  l o ad  to  th d i splace m e n t . Mo re d e tails abou t th el ect rom a gnet i c  sens o r  sy st e m  can be f o un d el se whe r [1 7] -[ 1 8 ] , [ 21] - [ 2 3 ] .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   209 –  21 05  2 098 2. 2.   The  Condi tioning Circuit   As shown in  Figures 2,  3 and 4 the conditioning ci rcuit of  out displacem e n t sensor si gna l path has  th ree stages [17 ] ,[1 8 ] ,[22 ],[23 ] . Fo r th at  reason , st ab ilizin g  and  in creasin g  th ou t sen s or  v o ltag e   req u i res  several proces s e s.  Th e first step  is find ing  th e gain  o f  t h e am p lifier an d  m u lti p l yin g  th is  g a in  with  th e senso r   vo ltag e fi n d i n g t h e  gai n   of  an  am pl i f ier stage  can be  cum b ersom e Fi gu re 2 s h o w s a non -I n v ert i ng  gai n  am pl i f i e r usi n g an o p  am p. It  present s  hi g h  im pedance t o  t h e   sen s o r  (at VSENSOR)  and  p r o d u ces  a p o s itiv e g a in  fro m   VSENSOR  t o  V1         Fi gu re  2.  N o n- i nve rt i n g  Gai n   Am pl i f i e r fo Hi g h - I m p ed ance Sensors  with   Vo ltag e  Ou t p u t; L1 : Transmit ter  coil; L2: Recei ver coil       (Fi g ure  2 )   use d  i n  t h e  ap pl i cat i on ca be  seen  i n  e quat i o ns  2   and  3 .     SENSOR opAmp V R R V 1 2 1  ,                            (2)     sensor opAmp V R R R R V V 1 2 * 3 4 1 2 ,                 (3)     Th e circu it sho w n  in  Figure 3  is co m p o s ed  of a  fu ll-wav e  rectifier circu it, a lo w-p a ss RC filter   fo llowed   b y  an op eration a l am p l ifier, th e clo s ed  loop   g a in   is:    1 9 8 R R ACL ,                                (4)           Fig u re  3 .  Fu ll-wav e  rectifier  circ u it and   Low Pass Bu tterworth Filter      Th e cond itio n i n g  circu it also   in clu d e s an  ad ju stab le con t ro l  p o t en tio m e ter  resisto r   u s ed  to ad ju st th sen s itiv ity o f  sen s o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Developme nt  of a Me as uring  Sensory  Sy stem B a se on  LabVIEW for  Determini n g .... (Zakaryae  Ezz oui ne)  2 099     Figu re  4.  P o ten tio m e ter fo r a d ju stm e nt      Th e Am p lifiers u s ed  in  th e C o nd itio n i n g  circu it  are LM324 which are power  su pp lied  fro m  a  ± 1 5V  symm e t rical stabilized s o urce  [21].    2. 3.   Specimen Tes t ing    In Fi gu re  5 w e  sho w  a t e st   speci m e n i s  desi gne of a st a nda r d  sha p e a nd  di m e nsi ons , base d o n  a   con v e n t i onal  s t anda rd  t e nsi l e  speci m e n. A   speci m e n i s  pr epare d  acc o r di ng  t o  ex peri m e nt al  set  u p  st anda r d   t e st   m e t hod  f o r  t e nsi l e  p r o p e r t i e s el ast i c s of   m e t a l s ;  it' s sub j ect ed t o  a n  a x i a l  l o ad.             Fi gu re  5.  Desi gn  o f  t h e Te nsi l e Speci m e n:  1 ,  l i n er  su p p o r t   cy l i nder;   2,  Wi re sam p l e ;  3, s u p p o rt   p o st  n u t ;  4,  l i n er s u p p o rt  c y l i nder;   5, C l a m ps      The test piece  is  m a de of a metal wire,  whic h is gr ippe d at  its ends  by two  cylinde rs to  pre v e n t the   wi re  fr om  bei n rem oved,  a n d i t s  cl am ped  i n  t h e  t w o cy l i nde rs  by  cl am ps  fo fi xi ng  t h e wi re  a n d  t o  e n su re   th e ap p licatio n o f  th e tractio n   force ov er the  entire section of the wire. T h e   specim e n i s  pul l e d t o  el on ga t e  at   d e term in ed  rat e  to  its  b r eakp oin t   2. 4.   Experimental Setup  The e x perim e ntal set up is an  accurate  Tensil e Test  System  measures  t h physi cal propert i es of ve ry  sm a ll objects, suc h  as  m e tal  m a terials. The syste m   m easures sa m p les between  5 cm  and 60 cm  with lo ads  up  t o  1 9 6  Ne wt o n .  The  m easuri n g sy st em  show s i n  Fi g u r e 6  c onsi s t s   of  a co m put er fo r t e st  co nt rol  a n d di spl a y ,   a sam p le test sp ecim e n  with  a rig i d  su ppo rt and a  hook to s u spend t h e a p plied load.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   209 –  21 05  2 100     Fi gu re  6.  Ex pe ri m e nt al  set up      In addition, t h e system  contain Electrom a gnetic fo rce - displacem ent sensor to m easure deform ation  of t h e s a m p l e . A dat a  ac qui si t i on car d al l o w s  t h e vi s u al i zat i on a nd t h e m oni t o ri ng  of t h appl i e d l o ad as  wel l   as t h e el ongat i on  of sam p l e PC -bas ed o n  L a bV IE W  s o ft w a re i n  t h e sy st em  col l ect s and anal y zes a vari et y  of  en g i n eeri n g   p r o p e rties su ch  as Mo du lu s of  Elasticity,  yiel d  streng th, u ltimate stren g t h ,   failu re stren g t h ,  and  elo n g a tio n at failu re.    2. 5.   Procedure of Tensile  Test  Tensile test is carried  out by  gri ppi ng t h e ends  of  a suitably prepa r ed sta nda rdized test piece in a   ten s ile testin g   d e v i ce, and  t h en  ap p l ying  a  co n tinu a lly in creasing   u n i -ax i al lo ad   u n til su ch ti m e  as failu re  occurs. The  test piece m u st be standa rdize d  s o  that  re sult s can  be  replic ated and c o m p ared. Before t h e test,   t h e s p eci m e n lengt (Lo ) ,  an d t h e  cr oss - sec t i onal  area  ( A o) are  m easured  to ena b le   cal c u l a t i ons of st rai n .   A test setup is shown i n  Figure  5 a typical wire has a pl aced in  the testing de vice and a force F,  called  th e lo ad, is ap p lied ,  Th erefore th e inter co il d i stance decreases and the out  vol t a ge of se ns or i n crease   .A V o l t a ge -I nt er coi l  di st anc e  cur v e use d  t o  m easure t h e am ount  t h at  t h e speci m e n st ret c hes bet w e e n t h e   d i stan ce in ter co il wh en  th e fo rce is app lied. Thu s , wh at  is  m easured is the cha nge i n  lengt h of the specim e ( L )  o v er a  pa rt i c ul ar o r i g i n a l  l e ngt h ( L 0 ) I n f o rm at i on co n cerni ng t h e st r e ngt h,  Yo u n g m odul us, a n d  st ress  o f  m a terial can  b e   ob tain ed fro m  su ch  a ten s ile test.  In a ten s ile test , th e eng i n e erin g stress,  o r  nomin al stress,  σ   i s  defi ned  as:     0 A F ,                                      (5)     Wh ere F is th e ten s ile force an d Ao  is th e cro ss-sec tio n a l area. Th e en g i neering  strain,  or no m i n a l strain ɛ  is  defi ned  as:     0 L L ,                                         (6)     Wh ere Lo  is the in itial g a g e  len g t h  an L is th e ch an g e  in len g t h   (L- Lo ). sectio n of  the  w i r e . Th e elong ation  is m easu r ed   b y  th e Fo llowing   eq u a tion :       1 2 d d L  ,                            (7)     Wh ere  d1  is the in itial in ter C o il d i stan ce, and   d 2   is th e in ter co il d i stan ce  at: Lo ad P=1 2 .2 625 N.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708      Developme nt  of a Me as uring  Sensory  Sy stem B a se on LabVIEW for  Determini n g .... (Zakaryae  Ezz oui ne)  2 101 2. 6.   Da ta  Ac quisiti on   Th e d a ta ex p e rim e n t al  is in t e rfaced  to  th e co m puter connected through  th e Natio n a In st ru m e n t m u ltifunctiona NI USB - 6281 data  acqui sition m odule ca rd  whic h ca n s u pport  16 a n alog inputs and  analog  out puts  cha n ne ls with a  voltage  ranging  bet w een ±12  Vo lt s. T h e sam p ling  rate of the  ac quisition card  m odule  is 6 2 5 Ks/S wit h  18  b it reso l u tio n .  Th e g r aph i cal p r o g ram   written  in  LabVIEW is th en   lin k e d  to  th e set u p   th ro ugh  th e acq u i sition  m o d u le.  The  phy si cal  a nd el ect ri cal  c o nnect i o bet w e e n E xpe ri m e ntal  sy st em , con d i t i oni n g  ca rd   and  D A Q  i s   sho w n i n  Fi gu r e  5.  A n al o g u e i n p u t s  c h a nnel s   are c o nfigured for  diff ere n tial m easure m ents.  A graphical software  pac k age such a s  the  LabV IE W®  f o W i n d o w s ,  f r om  National Inst rum e nts,   Aust i n , Texas  was use d   t o  pr ovi de  t h e user  i n t e rface La b V IE  pr ovi des  t ool s   f o r i n st rum e nt  cont r o l ,  dat a   acq u i sition ,  d a ta  an alysis. With   th e graph i cal  p r og ra mm in g  lan g u a g e , t h e u s er  wires blo c k d i ag ram s  in  a  logical sequence to create what are ca l l e d vi rt ual  i n st r u m e nt s (VIs ). Eac h  VI can  be pr o g r am m e d t o  run  al one  or  be em bedde d into a si ngle hierarc h ical VI. This m odula r  approach t o  program m ing is extrem ely versatile  an d allo ws  g r eater co m p lex ity an d so ph isticatio n ,   wit hout  creating a large and ind eci pherable as sem b lage  of  wires a n d ic ons. For each spe c ific control, a c quisition,  a nd analysis function provi ded by  the c o ntroller  card,  a library  of  VIs  can  be a ssem b led. T h ese  VIs  can the n   be  use d  togethe r  t o  c r eate specific te sting  proce d ures.       3.   RESULTS AND VALIDATION    3. 1.   Sy stem Ca libra ti o n   In orde r t o  measure  elastic property of m e tal,  th e sen s or was  p r elim i n ary calibrated ,  t h e lin ear  rel a t i on bet w ee n out put  V o l t a ges  a n a ppl i e d fo rces was  e s t i m a t e d.   Th e calib ration  of th e lo ad   was cond u c ted b y  co llectin g d a ta o f  d i fferen t  k nown  app lied  lo ad (wei ght s )  an m easuri n g i t s   cor r es po n d i n g  o u t p ut  v o l t a g e . C a l i b rat i o m easurem ent s  were  co n duct e by   st eps o v er a ra nge  of 0 t o   19 6  N wi t h  an el apse d-t i m e of 1 m i n bet w een e ach cal i b rat e d l o ad i n   or der t o  avoi d   h y steretic effects, th e vo ltag e  return s t o  Zero  v a l u e af ter rem o v i n g  th e l o ad A series of calib rated  l o ad s were  appl i e d i n  i n c r easi ng  or de r.  The o u t put  v o l t age of t h e l o a d  was ca pt u r e d  t h r o ug h a  hi gh -re sol u t i on  pr o g ram   devel ope d i n  L a bV IE W.   Fi gu re 7 s h o w s t h e obt ai ne d  pol y n o m i al behavi or  bet w e e n t h e ap pl i e d  l o ads (m ) and t h e o u t p ut   vol t a ge  ( V ) as   obt ai ne d  f r om  t h e l o a d .   Whe r e t h e a p pl i e d l o ad s (m ) i s   gi v e n i n   gram s an d t h out put   v o l t a ge  V in m u ltiv o lts.          Figu re  7.  Calibration  cu rve  m = f ( V )       The el ect r o m a gnet i c  se ns or   i s  com p ri sed  of a  c onv erter (a calibrated spring ) t h at  allo ws t h Conversion of  the  m a sses in  displacem ents (see Figure  8). The curve of  Determ ina tion of the  displace ment  d = f (v) ob tain ed   b y  con v e rsion  th e m a s s es in  d i sp lace m e n t  wh ile u s ing  th e characteristic fo r sp ri ng  (K= 9 . 8 1 N /m ).  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   209 –  21 05  2 102     Fi gu re 8.   C a l i b rat i o n   cu rve   s h owi n g   t h e rel a t i on bet w ee i n t e r-coi l  di st anc e   an d out  v o l t a ge of   Se nso r    d = f (V     Th e fit p o l yno m i a l  to  th cu rv e show n  i n  Figu r e  8  is o f  or de r 2, c h aracterize d  by a standard  devi at i o n c o nsi s t e nt  wi t h  t h e e xpe ri m e nt al  accuracy   of  t h s e ns or  ( Δ V=  ± 0 .0 1 m V ), a p pe ars s u i t a bl e:     2 0 * ) ( j j i j i v B mm d ,                                        (8)     The coefficients of the  poly n om ia l fit are:  B 0  = 3 . 169 13 ;  B 1  = -  0 . 0017 5 ;  B2  =  3 . 335 85 .E -7 . The  equat i o descr i bi ng t h i s  rel a t i ons hi bet w e e n t h e I n t e r c o i l  di st ance a n d t h out   vol t a ge o f  se nso r   can b e   exp r esse d by :     169 . 3 10 * 5 . 17 10 * 335 . 3 ) ( 4 2 7 V V mm d ,         (9)     After the calibration  of the Sens ory syste m  Devi ce we re place the spri ng calibrated  by the fixing  syste m  and the  test sam p le.     3. 2.   Validati o of  the E x perime ntal  setup by  Meas urement  the Elastic pr oper ties of c o pper Wire   In  or de r t o   un derst a nd t h e e ffect of t h e t e nsi l e  t e st i ng  on m echani cal  pr o p ert i e s, a  com m e rci a co pp er  w i r e  of 1 6  mm len g t h ,  0 . 025  mm  in  t h ickn ess and  4.90 625 *E -08  mm 2  i n  Area was pr ovi ded t o  a c qui r e   th e op ti m a l co n d ition  with   resp ect to  Ex p e ri men t al setu p .   Also  t h is sam p le test u s ed  to   v a lid  th e m easu r em en t   syste m . The re sults of e x peri m e ntal  test are  summ arized in Table  1.      Tabl 1.  Sum m a ry  o f  t e n s i l e  t e st  res u l t s  fr o m  copper  wi re                                 W i t h :  m ,  M a ss;  P, L o a d ;  V ,  T e nsi o n;   d,  Di sp l acem e nt  and   L, El o ngat i o n.   M ( K g)   P(N)   V( m v )   d( mm )   L ( m m )   0 0  300   2. 6741   1. 25  12. 262 5   312. 1   2. 6554   0. 0187   2. 5 24. 525   328. 4   2. 6304   0. 0250   3. 75  36. 787 5   348. 2   2. 6002   0. 0301   5 49. 05   372   2. 5642   0. 0359   6. 25  61. 312 5   399   2. 5239   0. 0403   7. 5 73. 575   429. 7   2. 4787   0. 0452   8. 75  85. 837 5   464. 5   2. 4282   0. 0505   10  98. 1   503. 1   2.   3731   0. 0550   11. 25  110. 36 25   546   2. 3130   0. 0600   12. 5  122. 62 5   593. 5   2. 2480   0. 0650   13. 75  134. 88 75   646   2. 1778   0. 0701   15  147. 15   703. 8   2. 1027   0. 0751   16. 25  159. 41 25   768. 1   2. 0217   0. 0809   17. 5  171. 67 5   838. 2   1. 9366   0. 0851   18. 75  183. 93 75   920   1. 8414   0. 0951   20  196. 2   1028. 7   1. 7219   0. 1195   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJECE   ISS N 2088-8708      Developme nt  of a Me as uring  Sensory  Sy stem B a se on LabVIEW for  Determini n g .... (Zakaryae  Ezz oui ne)  2 103 A Nat i o nal  I n s t rum e nt s USB - 62 8 1  dat a  acq u i si t i on card  i s   use d  t o  acq ui re  t h e anal o gue s i gnal s  f r om   th e ou Vo ltage of sen s o r  as  fu n c tion of th ap p lied lo ad as well as th Elo n g a tio n. Th ap p lication  so ftware   o f  th e system is written  in LabVIEW 10 , a grap h i cal  prog ramm in g  lan g u a g e   p r ov id ed   b y  Nati o n a l   Inst rum e nt s. Fi gu re  9 sh o w s t h e f r o n t a l  pa ne l  of t h e i m pl em ent e d p r o g r a m  and t h di f f e rent   param e t e rs u s ed   to  ob tain  t h e st ress-st rain  curve.            Figure 9.  The  user  interface written  i n  La bVIEW. The int e rface i n cludes a r eal-tim e plot of the a p plied load  agai nst   di spl a c e m e nt . Al s o  i n cl ude d a r para m e t e rs fo r t h e   sam p l e  set up      The  gra p hical user i n terface (GUI)  provides  the user  with   com p lete control and m onitoring  over al l   asp ects of th ten s ile testin g  syste m . Geo m etrical d e tails  su ch  as th e len g t h ,  area and th ick n e ss of th e test   specim e n are s u pplied t o  t h e s o ft ware.    The force - dis p lace m e nt  and stress-st rain  curv es are p l o tted  in real  ti m e  d u ring  testing .  Usi n g th is  program ,  para meters as data  acquisition time, displacem en t, and applied  force ca n be c a ptured a n d sa ved i n   real  t i m e  for subs eq ue nt  anal y s i s . Al l  dat a  gat h ere d  t h r o ug ho ut  t h e ex pe ri m e nt s can be e x p o r t e d t o  a t e xt  fi l e   fo r fu rt he r pr o cessi ng  usi n g a sprea d sheet  t ool . Fi gu re 1 0  sho w s a pl ot  of t h e ap pl i e Loa d  as fu nct i on  of   Elongation (load-displacem ent  curve)  obtained from  the e xpe rim e nt.           Figu re 1 0 . Fo r ce-Elo ngati on  cur v e fo C o p p e r W i re       The e ngi neeri n g st ress  vs. e n gi nee r i n g st rai n  cu rve  fr om  the t e nsi l e  t e st  i s  sh ow n i n  Fi g u re  11 . T h cu rv e clearly ex h i b its a lin ear-elastic reg i me (d o tted   line in Figure  11). T h e consist e ncy of t h e measure d   stress-strain   v a lu es is ev id en fro m  th e g ood   reprodu cib ility of th e lin ear-elastic reg i on Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I JECE   Vo l. 6 ,  N o . 5 ,  O c tob e 20 16   :   209 –  21 05  2 104     Fig u r e   11 . Th e eng i n e er ing  st r e ss- st r a in  cur v e of  th e copp er w i r e  allo y at var i ou s ap p lied   Lo ad      On ce th e ten s ile stress-strai n  cu rv e is  p l otted ,  th Yo un g’s m o du lu s, E,  o f  th e cop p e wire i s   d e term in ed  from   th e slo p e   of  th e in itial lin ear reg i on In   th e figu re abo v e  a tan g e n t  draw  o n  th e cu rv e is sho w   at a str e ss  of   19 9.94* 10 6   Pa.  The sl ope  of t h is line (i.e. ,   Δσ / Δε ), t h e t a n g e n t  m odul u s , i s   com put ed as  f o l l o ws:     GPa 3 . 83 0031 . 0 0034 . 0 10 * 95 . 174 10 * 94 . 199 6 6     Th e p e r cen tage er r o r  of  lin ear  Y oun g  Modulu s  f r o m   th is e x p e r i m e n t  co mp ar ed  to  th at o f  liter a tu r e  is  35 .9 % o f  C o ppe r wi re [ 2 4] -[ 25] . It  has a  pret t y  goo d p r eci si on . Fr om  t h e resul t s , t h ey  i ndi cat e t h at  t h i s   tech n i qu e is si m p le fo r m easu r i n g th e Elasti c prop rieties  o f  m e tals u s in g read ily av ailab l e m a terials.      4.   CO NCL USI O N   Thi s  art i c l e  descri be d a  m e t hod t o  eval uat e  m a t e ri al  prope rt i e s usi ng a si m p l e  t e nsi l e   t e st i ng sy st em   wi t h  a m i ni ature s p eci m e n t h r o u g h  a si m p l e  experi m e nt al  set u p .  T h e p r op ose d   m e t hod i s   ba sed  on  Electrom a gnetic  Displacem ent  Sens or with accurate 10 -3 µm/ m v .  A  m easu r em en t ten s ile testin g  system was  desi g n e d  an devel ope d.  Th e newl y  desi g n ed s p eci m e n i s  sm al l   i n  si ze and easy  t o   pre p are .  Fi nal l y ,  t h devel ope d t e st i ng  sy st em  can be u s ed a s  a T echni cal   desi g n  o f   di dact i cal  t ool s i n st ruct i o nal  t o  assi st  st ude nt s   in  th eir efforts  to  und erstan d th b a si c m echanical proper ties of m a terials.  In t h i s  ex peri m e nt , Pro g ram  has been cre a t e d us ing LabVIE W use d  to investigate the  m echanical  p r op erties of  metals  materia l s su bj ected  t o  th e ten s ile  load.T he use  of virt ual instrum e nts created with  LabVIEW allows th e u s er to   q u i ck ly in v e stig ate an d   g a t h e r  dat a . The e x peri m e nt al  sy st em  confo r m s   t o  t h speci fi cat i o ns  of  st an dar d  t e st  m e t hod . T h e Y o u n g ’s  m o d u l u s a n d  t e nsi l e  st re ngt h  of  co p p er  w i re, as   d e term in ed  from   th e ten s ile tests agrees  with  th prev iou s ly  repo rted  v a lu es.  Successful achievem e nt of this work  will all o us,  as future work, we thi nk to m a ke  m e asurem ents   i n  ot her  s o l i d   m a t e ri al s and  det e rm i n i ng t h ei r p r ope rt y   mechanical  by this sim p le  experim e ntal  m easurem ent  syste m , an d  also  to  in creases th e p e rfo r m a n ce an d  t h e se nsib ility o f  th e syste m , th en  we n eed  t o  rep l ace th p r esen t calib rated  spring   o f  t h e electro m a gn etic sen s o r  by an o t h e r m o re su scep tib le in  th fu t u re,  wh ich   g r eatly leng th en s t h p r ecision   of the m easurem ent syste m .       REFERE NC ES   [1]   G. E .  Dieter , “Mechan ical m e t a ll urg y ,” SI  m e tri c   edition ,  Boston McGraw-Hill, 1 988.  [2]   N. E. Dowling ,  “ M echanical Beh a vior of  Ma terials,” second, ed.,  Prentice-Hall,  1 999.  [3]   M. Carr , “Tensile testi ng: a simple in troduction,”  Phys. Educ ., vol. 41, pp. 57-62, 2 006.  [4]   ASTM, “E 646 Standard  Test  Method  for Tensile  Str a in-Har dening Exponen t s (n-Values) o f  Metallic Sheet  Ma te ria l s, ”  Ann ual Boo k  or  ASTM Standards,  Americ an, So ciety for Testing  and  Materials , vol. 3 .   [5]   ISO/TR 29381,  “Metallic mater i als - Meas urement of mechan ical properties b y   an instrumented  indentation test -   Indentation tensile  prop erties,”  T C  164 Mechanical testing o f  metals/SC3 , pp . 29 2008.  [6]   ASTM, “Standar d  Test Methods f o r Tens ion  Testing of Metallic Mater i als,”  D . o. Defense. , 2013.    [7]   “Japanese Industrial Standards  (JIS),”  J.S . A. , 200 5.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Developme nt  of a Me as uring  Sensory  Sy stem B a se on  LabVIEW for  Determini n g .... (Zakaryae  Ezz oui ne)  2 105 [8]   M. S. Lov e day ,   et a l . , “ T ensi le  testing  of m e t a lli c m a t e ri als:  A review,   Tec hnica l repor t,  Nation a l Ph y s ic a l   Laborator y ,  April 2004 . Project funded b y   the European  Community  und er  the Comp etitive and Sustainab l Growth Program (1998-2002), Project Number GRD1-2000-25021, contr act Number G6R D -CT-2000-00412.  Available from: www. npl. c o. uk/advanced -materials/meas urement-techniques/mechanical /tensile-testing-standards- and-tenstand.  [9]   W. F. Hosford, “ O verview of  Tensile  Testing ,  Tensile Testing , ”  P.  Han ,   Ed ., ASM Intern ation a l, p p . 1–24 , 1992 [10]   P. M. Mumford,  “Test Methodolo g y  and D a ta An aly s is,”   ASM International, pp . 4 9–60, 1992 [11]   R. Gedney ,  “Guide To  Tes ting M e tals Under  Tens ion,”  Adv anc e d  Mate rials  &   Pro c e sse s , pp . 29–3 1, 2002 [12]   G. P a rtheep an,  et al. , “ D es ign and us age of a s i m p le m i niatu r e s p ecim e n t e s t  s e tu p for the ev alua t i on of m echani c al  properties,”  Inter. J. Microstructure  and Materia l s Properties , vo l. 1 ,  pp . 38-50 , 2 005.    [13]   Y. C. Chao  an d D. S. Liu, “ G old Wire and  Solder  Joint  Microforce Testing Using Micr oforce  Tester ,”  Experimen t al Techniques,  vol/issue: 27(5) , pp . 37 -40, 2003 [14]   D. A.  LaVan ,  “ M icrotensil e pro p erti es of we ld  m e tal, ”  Experim e ntal Mechan ics , vol/issue: 23(3) , pp . 31-34 , 199 9.    [15]   Z. Ma,  et a l . , “A novel tensile  device for in situ scanni ng electron microscope  mechanical testing,”  Experimen t al  Techniques , vol. 39,  pp . 3-11 , 2 015.    [16]   P .  H. Hou and T .  Y. Chen , “ A n a u tom a tic  tens il tes t  m eas urem en t s y s t em  for m i niatur e s p ec im ens , ”  Experimen t al  Mechanics , vo l/issue: 29(4), pp.  32-36, 2005   [17]   R. David ,  “ S tre ss-Strain Curves,” Dep a rtm e nt  o f  Mater i als Sc ie nce  and Eng i ne ering,  Massachu s etts Institu te of   Techno log y , Cambridge,   MA 02139, pp . 1-14 2001.  [18]   R. Cab e llo et al. , “ A nal y s i s  of  t h e rang e of  acc e l era tion for  an  a cce lerom e t e r wit h  extend ed b e a m s , ”  Internation a Journal of Electrical and  Computer  Eng i neer ing  ( IJECE) ,  vo l/iss u e: 6(4) , 2016 [19]   Z. Ezzouine,  et al. , “Conception  And Realisatio n of a Sens or Electrom a gne tic F o rce-Dis p la cem e n t”,  Internationa l   Journal of Resea r ch in  Engin eering and Techno lo gy,  vo l/issue: 3( 10), pp . 268-271 , 2014 [20]   A. Benabdellah et al. , “ N ew  Ele c trom agnet i c  Dy n a m o m e ter:  M eas uring the S u rface Tens i on of Liquids ,”   International Jo urnal of  Research  in  Engineering  and Techno logy,  vol/issue: 3(3),  pp. 257-  263, 20 14.  [21]   Z. Ezzou i ne  and  A. Nakheli, “A Simp le Method f o r Determining  Thermal Exp a ns ion Coefficien t o f  Solid Mater i als  with a Com put er-aid ed E l ec tro m agnetic Di la to m e ter Measurin g S y stem ,”   Sen s ors &   Tran sducers,  vol/issue:  190(7), pp . 86-9 1 , 2015   [22]   Z. Ezzouine and A. Nakheli, “Li quid Level Detection S y s t em With  A  Labview Based Pc Using An  Ele c trom agnet i c  Dis p lacem ent  S e ns or,”   Journal of Theoretica l  and Applie d I n formation Technology ( J ATIT) vol/issue: 79(2), pp.  338-345 20 15.  [23]   A. Benabdellah ,   et al. , “ N ew Ele c trom agnet i c F o rce-Dis p la cem en t S e ns or,”  Intern ational Journal  of Electrica l  and  Computer Engin eering  ( I J EC E) ,   vol/issue:  6(2), p p . 560-566 , 201 6.    [24]   http://www.markedb y teachers.com/as-and-a- lev e l/science/copp er - y oung-s-modulus.html  [25]   http:/ /hom epages.uc.edu / ~bortnelj/l abs/Ph y s i c s 1  experim e nts/Yo ungs Modulus /Young' s Modulus  htm . htm       BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS         Z. Ezzouin e  was born on February  02, 1989 in  M e knes, Morocco . He received Master degree   in   Microelectron i cs  from Ibn Tofail University , Kenitr a, in July  2012 . He is currently   pursuing Ph degree in  sensor and  instrumen t ation  at LASMAR  laborator y ,   Faculty   of Science, University   Moulay  Isma il, Me kne s,  Moroc c o . His ma in  area of r e search  includes  Design and  implementation of  an inductive  d i splacement sens or to measure  v a rious ph y s ical p a rameters     A. Nakheli was born on January   23, 1964 in Fes, Morocco. H e  received his PhD degree in  Materials Science, 1992  at INSA, Ly on , Fran ce.  He  receiv ed his   Diploma of State of Doctor  in  Ph y s ics from   Moula y  Ism a il  Universit y  Mek n es , M o rocco.  Currentl y , h e  is  a profes s o r at   Electrical  Engineering Dep a rtment, High Sc hool of Techn o log y  ( E STM), Moulay   Ismail  Unive r sity  of  Me kne s,  Mo rocco. He is work ing in   sensors concep tion and  electromagnetic   applications.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.