Zusammenfassung
Kraftsensoren basierend auf Dehnungsmesstreifen werden häufig in statischen oder quasistatische Messaufgaben verwendet. Hierfür sind statisch kalibrierte Aufnehmer gut geeignet. Bei dynamischen Messungen treten ab der ersten Resonanzfrequenz des mechanischen Systems eine starke Messabweichungen auf. Dieser Artikel beschreibt daher die dynamische Charakterisierung eines Mehrkomponenten Kraftsensors, welcher für Messungen in der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung, einem neuartigen Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, eingesetzt wird. Dieses Verfahren basiert auf einer dynamischen Kraftmessung. Für die dynamische Kalibrierung wird ein System vorgestellt, welches die Nutzung verschiedener Testsignale zur Bestimmung der Systemparameter des Kraftsensors ermöglicht. Für verschiedene Testsignale werden Messergebnisse gezeigt und die Hauptursachen für Messabweichungen diskutiert. Basierend auf einer Parameterschätzung kann eine Entfaltung der Sensorcharakteristik anhand eines inversen Filters [1]aus den Messsignalen erfolgen.
Abstract
Strain gauge based force transducers are often used in applications that require the measurement of static or quasi-static forces. For these measurements a static calibration is sufficient. In dynamic measurements however, the measurement deviation caused by using static calibration coefficients increases when approaching the resonance frequency of the sensor. This paper deals with the dynamic characterization of a multi-component force sensor used in Lorentz force eddy current testing, a measurement principle that is based on the measurement of dynamic force reactions. For the dynamic calibration a system is presented that allows the use of various test signals to determine the system parameters of the force transducer. Measurement results for different test signals are shown and main sources of error are discussed. Based on the estimated parameters, an inverse filter [1]can be designed to calculate the dynamic force from the measured output voltages of the sensor.
Über die Autoren
Jan Schleichert ist Doktorand am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Technische Universität Ilmenau; Faculty of Mechanical Engineering; Institute of Process Measurement and Sensor Technology, PF 100 565, 98684 Ilmenau, Tel.: +49 3677 69 3953; Fax: +49 3677 69 1412
Matthias Carlstedt ist Doktorand am Fachgebiet Theoretische Elektrotechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Technische Universität Ilmenau; Faculty of Mechanical Engineering; Precision Engineering Group, PF 100 565, 98684 Ilmenau, Tel.: +49 3677 69 1186; Fax: +49 3677 69 1152
Rafael R. Marangoni ist Doktorand am Fachgebiet Feinwerktechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Technische Universität Ilmenau; Faculty of Mechanical Engineering; Precision Engineering Group, PF 100 565, 98684 Ilmenau, Tel.: +49 3677 69 3826; Fax: +49 3677 69 3823
Ilko Rahneberg ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Technische Universität Ilmenau; Faculty of Mechanical Engineering; Institute of Process Measurement and Sensor Technology, PF 100 565, 98684 Ilmenau, Tel.: +49 3677 69 3952; Fax: +49 3677 69 1412
Thomas Fröhlich ist Leiter des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik sowie Leiter des Fachgebiets Prozessmesstechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Technische Universität Ilmenau; Faculty of Mechanical Engineering; Institute of Process Measurement and Sensor Technology, PF 100 565, 98684 Ilmenau, Tel.: +49 3677 69 1398; Fax: +49 3677 69 1412
Danksagung
Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK 1567 „Lorentz force velocimetry and Lorentz force eddy current testing“.
©2016 Walter de Gruyter Berlin/Boston
