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 Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum
07.12.2016 | Technische Universität Graz

nachricht Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate
06.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie