Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dehnungssensorkonstruktion entwickelt

21.02.2012
Neuer Sensoraufbau ermöglicht hochempfindliche und hochfrequente, nichtelektrische Dehnungsmessung kombiniert mit schneller Montage

Am Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw) in Jena wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes eine Dehnungssensorkonstruktion entwickelt, bei der Faser-Bragg-Gitter-Sensoren (FBGS) ohne Herabsetzung ihrer Empfindlichkeit so fixiert werden können, dass eine mehrfache Verwendung der Sensoren möglich ist.


Der Prototyp
Foto: ifw Jena

FBGS sind Sensoren, bei denen mit Hilfe eines UV-Lasers ein Gitter (Interferenzfilter) in einen Glasfaserabschnitt eingeschrieben wurde. Werden diese Faserabschnitte minimal (1 pm/1 µε) gedehnt oder gestaucht, so verändert sich die reflektierte Wellenlänge innerhalb der Faser, da die Gitterabstände sich entsprechend vergrößern oder verkleinern. Der Effekt kann auch durch eine Änderung der Temperatur hervorgerufen werden. Die kleinen Dehnungsunterschiede können mit opto-elektrischen Messgeräten, sog. Interrogatoren, erfasst und ausgewertet werden. Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die zu messenden Größen wie Dehnung und Temperatur nichtelektrisch erfasst und weiter geleitet werden. Das macht den Einsatz in elektromagnetischen Feldern, an Starkstromleitungen und in explosionsgeschützten Bereichen attraktiv. Eine einfache Wiederverwendbarkeit und Handhabung von Faser-Bragg-Gitter-Sensoren ist eine wichtige Voraussetzung für eine weitere Verbreitung und eine Senkung der Kosten dieser noch eher teuren Technologie.

Bislang werden Faser-Bragg-Gitter-Sensoren üblicherweise am Messobjekt aufgeklebt, was eine Wiederverwendung unmöglich macht, da der Sensor bei der Demontage unweigerlich zerstört wird. Ein Sensor gilt somit nach seiner Messaufgabe als „verlorener Sensor“. Es gibt auch Sensorträgerkonstruktionen, bei denen der gesamte Sensorträger, der die nötige Vorspannung gewährleistet, zerstörungsfrei wieder entfernt werden kann. Diese haben jedoch den Nachteil, dass der Sensorträger Einfluss auf die Empfindlichkeit hat und Schwingungen mit hohen Frequenzen dämpft.

Nun ist es gelungen, die Überlegenheit des Faser-Bragg-Gitter-Sensors hinsichtlich seiner hohen Empfindlichkeit mit den Vorteilen einer montagefreundlichen Sensorbaugruppe zu vereinen. Dazu wurde eine Sensorbaugruppe konstruiert, die aus zwei Teilen besteht, welche jeweils ein Festlager bilden. Beide Teile sind lediglich durch den empfindlichen Bereich des Faser-Bragg-Gitters miteinander verbunden, was eine Dämpfung durch die Sensorbaugruppe vermeidet. Um nach einer Demontage die nötige Vorspannung zu erhalten, wird während der Demontage eine Transportsicherung angebracht, die zusätzlich vor einer versehentlichen Überlastung der Faser schützt.

Zum Funktionsnachweis wurde, gemeinsam mit der Fachhochschule Jena, ein Prototyp unter anderem an einer Punktschweißzange zur Kraftmessung getestet. Hierbei ist die detaillierte Auflösung des Punktschweißprozesses wichtig. Die Vorhaltekraft und auch minimale Kraftschwankungen während der Stromzeit lassen sich erfassen. Sowohl Schweißspritzer als auch eine unterschiedliche Ausbildung der Schweißlinsendurchmesser sind am Signal eindeutig zu erkennen, so dass die Anwendung des Sensors im Rahmen eines Qualitätssicherungssystems denkbar ist. Eine hundertprozentige und zerstörungsfreie Qualitätserfassung von Punktschweißungen ist der Wunsch vieler metallverarbeitender Unternehmen. Die am ifw entwickelte Sensorbaugruppe kann zukünftig unter anderem dazu beitragen, Fahrzeugkarosserien effizienter und sicherer zu fertigen.

Das Projekt wurde über die EuroNorm Gesellschaft für Qualitätssicherung und Innovations-management mbH durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie innerhalb des Förderprogramms „Förderung von industrieller Vorlaufforschung in benachteiligten Regionen“ (Förderkennzeichen: VF081021) gefördert.

Dr.-Ing. H. Müller, Dipl.-Ing. (FH) J. Kammann und Dipl.-Ing. (FH) S. Lorenz

Sigrid Neef | idw
Weitere Informationen:
http://www.ifw-strahltechnik.de/
http://www.fh-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften