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 Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie