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Erstellt: Mon, 24 Sep 2018 23:07:40 +0200 in 0.0454 sec


Gebbert, Malte
Regelung der Schienentemperatur am Prüfstand für Nennstromerwärmung an Komponenten der elektrischen Energietechnik. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2018

Ziel war es, ein Temperaturregelsystem für einen akkreditierten Prüfstand zur Typenfreigabe von Leistungsschaltern zu entwickeln. In dem Prüfstand werden Nennströme erzeugt und mit diesen Erwärmungsprüfungen durchgeführt. Das Regelsystem soll die Temperatur eines bestimmten Punktes einer Kupferschiene auf dieselbe Temperatur eines anderen Punktes der Kupferschiene regeln. Die maximale Differenz von Führungsgröße zu Regelgröße darf nicht größer als 5 K sein. Die Führungsgröße gleicht einer Erwärmungskurve. Die Über- und Unterschwinger der Regelgröße dürfen im stationären Zustand Schwankungen von 1 K nicht überschreiten. Denn beendet wird die Prüfung erst, wenn kein Messpunkt eine Temperaturänderung von 1 K pro Stunde aufweist. Zum Kühlen und Heizen soll ein Peltier-Element mit zugehörigem Kühlkörper und Lüfter genutzt werden. Ein Regler regelt den Strom und die Spannung, des Peltier-Elementes, um möglichst präzise Ergebnisse zu erzielen. Für die Auslegung des Peltier-Elements wurde eine theoretische Rechnung durchgeführt. Ziel war es, die benötigte Leistung annähernd zu ermitteln. Dafür wurde eine Energiebilanz aufgestellt und so ein Näherungswert berechnet. Nach praktischen Versuchen wurde das zuerst bestellte Peltier-Element aussortiert und schließlich ein Peltier-Element von Uwe-Electronic mit den Maßen 30x60 mm und einer Leistung von 147 W ausgewählt, welches den Anforderungen besser entsprach. Die Wahl des Reglers ist nach praktischen Versuchen auf einen PID-Regler von Omron gefallen, da der zuerst getestete Zweipunktregler die Ansprüche an die Genauigkeit nicht erfüllt hat. Für den Nachweis des Einhaltens der Toleranzen wurde die Messunsicherheit des gesamten Systems bestimmt. Diese setzt sich aus den Messunsicherheiten der einzelnen Bauteile zusammen. Deshalb werden zu allen Bauteilen, die es ermöglichten, Versuche realisiert. Die ermittelte Messunsicherheit des gesamten Systems ergibt 1,68 K. Diese hohe Genauigkeit erfüllt nicht nur alle Anforderungen, sondern ermöglicht es, in zukünftigen Versuchen einen Vorteil zu erzeugen. Denn die Toleranzen der Norm können ausgereizt werden. Die Regelgröße kann 3 K unter der Führungsgröße eingestellt werden. Damit werden immer noch alle Grenzen eingehalten und es wird dem Prüfling trotzdem ein wenig Wärme entzogen, welches dann bei einigen Prüfungen den entscheidenden Erfolg bringen könnte.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1031232621gebbe.txt
Entwicklung einer elektrischen Umschalteinheit für Anwendungen in der Präzisionsmesstechnik. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2018

Das Übertragen und Erfassen elektrischer Signale spielt in vielen Bereichen der Industrie und Forschung eine zentrale Rolle. Dabei ist es wichtig, die Fehlereinflüsse gerade in der Präzisionsmesstechnik so gering wie möglich zu halten. Im Bereich der Spannungsmessung kommt es durch Thermospannungen innerhalb von Bauteilen und Leitern leicht zu großen Abweichungen bei der Erfassung von Spannungen weniger V bzw. n V. In dieser Arbeit wird eine Umschalteinheit für die von der TU Ilmenau in Kooperation mit der Physikalisch Technischen Bundesanstalt entwickelten Planck-Waage erarbeitet. In der Planck-Waage soll bei mehreren Spulen in einem Magnetfeld die Größe B l durch Aufprägung einer bekannten Geschwindigkeit und Messung der induzierten Spannung kalibriert werden. Das Kalibrierergebnis wird zur Massebestimmung in einem zweiten Experiment genutzt. Hierfür müssen die Spulen zwischen einem Multimeter für die Spannungsmessung und einer Stromquelle um kontaktiert werden. Um eine Umschaltung der Spulen realisieren zu können, werden Relais der Firma Omron, Coto und Panasonic auf ihre thermoelektrischen Eigenschaften untersucht und bewertet. Zusätzlich werden die thermischen Entwicklungen in einem Omron Relais mit COMSOL Multiphysics simuliert und mit den Messwerten verglichen. Diese Simulation kann Aufschluss über die Temperaturverteilung im Inneren des Relais geben. Nach Auswahl des Relais wird eine vorläufige Schaltung entworfen, mit der es möglich wird alle erforderlichen Zustände der Spulen Bestromung und Spannungsmessung zu erreichen. Auf Grundlage dieser Schaltung werden Simulationen und Messungen zur Gewährleistung der Spannungsversorgung zum Schalten über eine USB-Schnittstelle durchgeführt, deren Ergebnisse in die Entwicklung der finalen Umschalteinheit eingießen. Die Schaltungssimulation erfolgt mit LTSpice. Für den Leiterplattenentwurf der Umschalteinheit wird das Programm Altium Designer verwendet. Auf dieser Leiterplatte sind die Aufgaben der Umschaltung der Spulen und die Signalverstärkung für den internen Positionssensor der Planck-Waage vereint. Abschließend erfolgt die Konstruktion eines Kühlkörpers, der die thermischen Einflüsse von Umgebung und elektrischen Bauteilen auf die Spannungsmessung reduzieren soll.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1031099484.txt
Marin, Sebastian ; Fröhlich, Thomas
Ansatz zur Bestimmung der Unsicherheit und Prognosefähigkeit eines FEM-Simulationsmodells einer kleinen Mehrfachfixpunktzelle für Kalibrierung von Berührungsthermometern. - In: Technisches Messen : tm : Sensoren, Geräte, Systeme : Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie. - Berlin : De Gruyter, ISSN 21967113, Bd. 85 (2018), S1, Seite S86-S94
https://doi.org/10.1515/teme-2018-0027
Ortlepp, Ingo ; Manske, Eberhard; Zöllner, Jens-Peter; Rangelow, Ivo
Heterodyne standing-wave interferometer. - In: Technisches Messen : tm : Sensoren, Geräte, Systeme : Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie. - Berlin : De Gruyter, ISSN 21967113, Bd. 85 (2018), S1, Seite S80-S85

This manuscript describes a novel standingwave arrangement with two laser sources of different wavelengths, emitting towards each other. The resulting standing wave has a continuously moving intensity profile, a thin, transparent photo sensor is inserted into. When the sensor is moved along the optical axis a frequency shift, proportional to the velocity, occurs. This frequency shift can be evaluated for the purpose of interferometric length measurements.


https://doi.org/10.1515/teme-2018-0017
Vorbringer-Dorozhovets, Nataliya ; Manske, Eberhard; Jäger, Gerd
Interferometrisches Rasterkraftmikroskop: Aufbau, messtechnische Eigenschaften und Applikationsmessungen. - In: Technisches Messen : tm : Sensoren, Geräte, Systeme : Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie. - Berlin : De Gruyter, ISSN 21967113, Bd. 85 (2018), S1, Seite S52-S58

Der vorliegende Beitrag stellt die besonderen Merkmale, die Funktionsweise, den Aufbau, die messtechnischen Eigenschaften sowie wichtige Applikationsmessungen des interferometrischen Rasterkraftmikroskops dar. Das interferometrische Rasterkraftmikroskop dient als Antastsystem in der Nanopositionier- und Nanomessmaschine NMM-1. Sein Hauptmerkmal ist der Lagedetektor - das kombinierte Sondenmesssystem, das die gleichzeitige Erfassung der Torsion, Biegung und Position des Cantilevers mittels Lichtzeiger und Interferometer ermöglicht. Es wird das Prinzip der gleichzeitigen Erfassung von Position und Winkellage der Sonde mittels eines Interferometers und eines Lichtzeigers erläutert, die optische Anordnung vorgestellt und anschließend die durchgeführte Dimensionierung des Lagedetektors diskutiert. Außerdem widmet sich dieser Beitrag neben den messtechnischen Eigenschaften des interferometrischen Rasterkraftmikroskops auch der Kalibrierung des Antastsystems und insbesondere der Unsicherheitsanalyse einer Beispielmessung.


https://doi.org/10.1515/teme-2018-0023
Calvel, Bertrand ; Cabeza, Isabel; Cabral, Alexander; Manske, Eberhard; Rebordao, Jose; Sesselmann, Rainer; Sodnik, Zoran; Verlaan, Ad
High-precision optical metrology for Darwin: design and performance. - In: Proceedings of SPIE. - Bellingham, Wash : SPIE, Bd. 10568 (2018), 105682N, insges. 7 S.
https://doi.org/10.1117/12.2500126
Köchert, Paul ; Blumröder, Ulrike; Manske, Eberhard
Ultrastable metrology laser at 633 nm using an optical frequency comb. - In: Proceedings of SPIE. - Bellingham, Wash : SPIE, Bd. 10678 (2018), 106780S, insges. 12 S.
https://doi.org/10.1117/12.2306907
Vorbringer-Dorozhovets, Nataliya ; Mastylo, Rostyslav; Manske, Eberhard
Investigation of position detectors for atomic force microscopes. - In: Measurement science and technology : devoted to the theory, practice and application of measurement in physics, chemistry, engineering and the environmental and life sciences from inception to commercial exploitation. - Bristol : IOP Publ, ISSN 13616501, Bd. 29 (2018), 10, S. 105101, insges. 13 S.

This paper presents different possibilities of determination of cantilever deflection using the beam theory and finite element method. It is proved that the cantilever can be described as an elementary beam with the force point within the neutral fibre, and its deflection can be determined according to Euler-Bernoulli beam theory. The determined analytical relationship between the inclination angle of the cantilever beam and displacement of its end is used for further calculations of the output signal of the atomic force microscope (AFM) position detector optical lever. Such position detectors as an interferometer, optical lever, and focus sensor are compared for application in an AFM. Analytical and numerical position detector models are developed here for determination of characteristic curves of detector output signals and their sensitivities. The comparison shows that the interferometer is by far the most sensitive and the optical lever is similarly sensitive to the focus sensor. Furthermore, a combined deflection-detection system that contains a homodyne Michelson interferometer and an optical lever is discussed.


https://doi.org/10.1088/1361-6501/aad397
Marin, Sebastian ; Fröhlich, Thomas
Unsicherheit der simulierten Fixpunktemperatur von In, Sn und Zn in einer kleinen Mehrfachfixpunktzelle für Kalibrierung von Berührungsthermometern. - In: Sensoren und Messsysteme - Berlin : VDE Verlag GmbH, ISBN 978-3-8007-4683-5, (2018), S. 398-401

Augustin, Silke ; Fröhlich, Thomas; Mammen, Helge; Schalles, Marc; Krummeck, Stefan
Bilateraler Vergleich der Messunsicherheit bei der Ermittlung dynamischer Kennwerte von Berührungsthermometern in Fluiden. - In: Sensoren und Messsysteme - Berlin : VDE Verlag GmbH, ISBN 978-3-8007-4683-5, (2018), S. 276-279