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Publikationen

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Erstellt: Tue, 24 Apr 2018 23:09:15 +0200 in 0.0251 sec


Fern, Florian
Konstruktion, Aufbau und Untersuchung eines neuartigen hochauflösenden Tiltmeters. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Analyse, Optimierung und der messtechnischen Untersuchung monolithischer Tiltmeter, mit nanorad Auflösung, basierend auf dem Pendelprinzips. Die Anwendungsgebiete liegen in der Geodäsie, Gehophysik und Präzisionsmesstechnik. Zu Beginn wird durch Analyse eines Prototypen die Anforderungsliste für das Gesamtsystem abgeleitet. Anhand analytischer Betrachtungen kann das statische und dynamische Verhalten der Pendel beschrieben werden. Mit Hilfe der Modelle kann ein stehendes und ein hängendes Pendel als Messsystem optimiert ausgelegt werden. Die statischen und dynamischen Eigenschaften werden anhand von FEM-Simulationen verifiziert. Aus den Umgebungsbedingungen und Einflussfaktoren werden Designrichtlinien für ein Gehäuse abgeleitet. In der messtechnischen Untersuchung werden die Positionssensoren bezüglich ihrer Langzeitstabilität, sowie den Temperatur- und Feuchtekoeffizienten untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung ermöglichen eine relative Qualifizierung der Sensoren. Das dynamische Verhalten kann mit Hilfe der Messung der Übertragungsfunktion bestätigt werden. Abschließend zeigt eine Untersuchung des statischen Verhaltens von zwei stehenden Pendeln eine erwartete Erhöhung der Empfindlichkeit. Ausblickend werden weitere Optimierungen bezüglich der Fertigung, sowie Anwendungsmöglichkeiten in anderen Bereichen der Messtechnik aufgezeigt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/89011899Xfern.txt
Klein, Alexander
Fasergekoppelte In-situ-Laserhygrometer auf Basis der direkten Absorptions- und Wellenlängenmodulations-Spektroskopie für minimale Messstrecken. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 124 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2017

In der angewandten- und der Grundlagenforschung hat die Absorptionsspektroskopie mit abstimmbaren Diodenlasern (TDLAS) vielfachen Einsatz gefunden. Die hervorragenden spektralen Eigenschaften der Diodenlaser sowie die mögliche schnelle Abstimmung der Wellenlänge erlauben eine zuverlässige In-situ-Bestimmung absoluter Gasspezieskonzentrationen und -temperaturen mit hoher Sensitivität, Selektivität und Skalierbarkeit. Ein Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Validierung eines Absorptionsspektrometers zur Kombination der beiden meist genutzten TDLAS-Techniken - der direkten Absorptions- und der Wellenlängenmodulations-Spektroskopie. Ein schnelles Zeitmultiplex-Verfahren ermöglicht beide Methoden in einem einzigen Aufbau simultan zu verwenden. Die hierfür aufgebauten Spektrometer nutzen die direkte online Kalibrierung des WMS-Signals durch die mit dTDLAS gleichzeitig ermittelte absolute Spezieskonzentration. Hierdurch konnte die Nachweisgrenze und die Präzision um das Fünffache von 150 nmol/mol*m*Hz1/2 auf 34 nmol/mol*m*Hz1/2 verbessert werden. Dies ermöglicht Messungen absoluter Gaskonzentrationen ohne vorherige Kalibrierung gegen einen bekannten Gasstandard. Die ausgezeichneten Eigenschaften der TDLAS für die innermotorische Gasanalyse wurden in dieser Arbeit genutzt für die Entwicklung und Validierung eines Laserhygrometers für eine kalibrierungsfreie In-situ H2O-Bestimmung mit fasergekoppelten Sensorkopf für den minimal-invasiven Einsatz mit nur einem 12 mm kleinen Zugang zur Brennkammer des Verbrennungsmotors, um damit prinzipiell eine zyklusaufgelöste Analyse der Abgasrückführung zur Emissionsreduktion in modernen PKWs zu ermöglichen. Für die Entwicklung des Spektrometers wurde zunächst eine passende Absorptionslinie selektiert und die spektralen Molekülparameter metrologisch charakterisiert, was die Unsicherheit des Spektrometers massiv verringerte. Speziell die Linienstärke der gewählten Absorptionslinie bei 2,551 [my]m konnte mit einer sehr kleinen Unsicherheit von ± 1,15 % vermessen werden. Der Sensor erreichte eine Zeitauflösung von 0,9˚ Kurbelwinkel bei 1500 U/min des Motors (100 [my]s). Durch die stabile und kompakte Optik des Sensorkopfes war die optische Auflösung in der betrachteten Kompressionsphase über 130 Motorzyklen stabil bei 3,7*10-3. Dies führte zu einem SNR von 34 bei 15000 [my]mol/mol bei 1500 U/min des geschleppten Motors. Die H2O-Konzentration für den AGR-Rate relevanten Bereich, konnte absolut und kalibrierungsfrei mit ± 570[my]mol/mol bestimmt werden. Die Mittelung der Konzentration über den Kompressionsbereich von mehr als achtzig aufeinanderfolgenden Motorzyklen, ergab eine H2O-Konzentration von 13340 [my]mol/mol mit einer nur geringen Schwankung von 170 [my]mol/mol. Dieses Ergebnis bestätigt die ausgezeichnete Stabilität des Spektrometers und die damit verbundene Möglichkeit die H2O-Konzentration für eine AGR-Analyse innerhalb des Motors zyklusaufgelöst zu bestimmen.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00032484
Wimmel, Aaron
Schwingungsuntersuchungen sowie Optimierungen an einer ultrapräzisen Koordinatenmessmaschine. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die Positionierung und Messung von Bauteilen und Strukturen im Nanometerbereich ist für die weitere industrielle Entwicklung sehr wichtig. Steigende Anforderungen an Produkte mit Strukturen und Oberflächen von höchster Genauigkeit schaffen die Notwendigkeit für geeignete Messmaschinen. An der TU Ilmenau, im Kompetenzzentrum NPMM 200, kann im Bereich Längenmessung schon heute ultrapräzise gemessen werden. Die Messgenauigkeit steht allerdings in Abhängigkeit zu einer stabilen Messumgebung ohne Störeinflüsse. Zu den Störeinflüssen zählen auch Schwingungen, welche die Messgenauigkeit herabsetzen. Diese Arbeit befasst sich mit der schwingungstechnischen Untersuchung der Nanopositionier- und Nanomessmaschine NPMM-200 und umfasst die Bereiche Schwingungstechnik, Messtechnik und Signalverarbeitung.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/889488932wimme.txt
Garnschröder, Gina
Untersuchungen zur Realisierung von Fixpunkttemperaturen unterhalb von 0 ˚C. - Ilmenau. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die Kalibrierung von Thermometern an Fixpunkten zeichnet sich durch die hohe erreichbare Genauigkeit und die gute Reproduzierbarkeit aus. Um Fixpunktkalibrierungen auch in der Industrie sinnvoll nutzen zu können, muss die Kalibrierung schneller und günstiger durchführbar sein. Dafür werden kleinere Fixpunktzellen verwendet, was zur Folge hat, dass die Kalibriergenauigkeit nachlässt. Ziel der Arbeit ist es, für eben diese Kalibrierung weitere leicht zugängliche, günstige und geeignete Stoffe und Stoffgemische zu finden. Dafür werden Versuchsstoffe, die einen Phasenübergang im Temperaturbereich von 0 ˚C bis -50 ˚C aufweisen, charakterisiert und die für die Thermometerkalibrierung an Fixpunkten relevanten Eigenschaften ermittelt. Mit den erarbeiteten Kriterien zur Auswahl von Fixpunktmaterialien werden dann Stoffe und Gemische ausgewählt, die sich möglicherweise für eine Thermometerkalibrierung eignen. Die Auswahl der Versuchsstoffe und die Untersuchung orientieren sich dabei an den Ansprüchen einer industriellen Verwendung von Fixpunktmaterialien zur Thermometerkalibrierung. Mit Hilfe von Versuchen an eigens aufgebauten Fixpunktzellen und einem bereits kalibrierten Thermometer wird die Tauglichkeit der ausgewählten Stoffe zur Fixpunktkalibrierung getestet. Die Ergebnisse zu den einzelnen Stoffen werden dann miteinander verglichen und ausgewertet. Um einen Vergleich der Ergebnisse zu bereits vorhandenen Erkenntnissen anstellen zu können, wird die Untersuchung zusätzlich mit einem bereits untersuchten Material durchgeführt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/884580881garns.txt
Wiede, Alexander
Charakterisierung der Nichtlinearitäten eines 3-Achs-Heterodyninterferometers. - Ilmenau. - 56 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Diese Masterarbeit handelt über die Inbetriebnahme und die anschließenden Untersuchungen an einen Drei-Strahl-Heterodyninterferometer, welches im Fachgebiet Präzisionsmesstechnik entwickelt wurde. Dieses Interferometer ist vom optischen Grundaufbau so gestaltet, dass periodische Nichtlinearitäten infolge von Strahlüberlagerung weitgehend vermieden werden können. Bei den Untersuchungen wurden die übrigen periodischen Nichtlinearitäten ermittelt sowie eine Diskussion hinsichtlich ihrer Ursachen vorgenommen. Dabei fanden sowohl Tests der Auswertungselektronik mittels eines Funktionsgenerator als auch Untersuchungen der drei Teilstrahlen im laufenden Betrieb statt. Zwecks dazu war die Konzeption und die Realisierung geeigneter Versuchsaufbauten notwendig um die periodischen Nichtlinearitäten bei der Längenmessung und der Winkelmessung erfassen zu können. Weitere Anstrengungen betrafen die Entwicklung einer Software in LabVIEW zum Auslesen der von der Phasenmessung ermittelten Messwerte. Es gelang die Identifizierung mehrerer sowohl aperiodischer als auch periodischer Fehlerquellen für den Messbetrieb. Diese Fehlerquellen wurden hinsichtlich ihrer Ursachen und den Maßnahmen zwecks ihrer Vermeidung diskutiert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/883926865wiede.txt
Grötzsch, Michael
Entwicklung und Umsetzung eines Prüfstandskonzeptes zur Verifikation eines Beobachters für die Schätzung hydraulischer Systemgrößen. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Im Automobilbereich nehmen die Anforderungen bezüglich Ausfallsicherheit, Effizienz und Realisierungskosten der elektrisch getriebenen Nebenaggregate stetig zu. Als beispielhaftes Anwendungsgebiet für bedarfsgesteuerte Nebenaggregate lässt sich die druckgeregelte Hydraulikpumpe zur Erzeugung notwendiger Drücke in automatisierten Schaltgetrieben herausgreifen. Hierbei besteht das Ziel, die Sensoren zur Erfassung der Systemdrücke mittels Beobachter zu ersetzen oder zu ergänzen. Somit lassen sich Kosten reduzieren oder die Ausfallsicherheit durch eine redundante Ausführung deutlich steigern. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Verifikation eines vorhanden Druckbeobachters zur Schätzung hydraulischer Größen in Ölkreisläufen. Durch die Entwicklung eines Konzeptes für eine Testumgebung, bestehend aus Prüfstandselektronik und Hydraulikprüfstand, können geschätzte und gemessene Größen erfasst und für eine Bewertung des Algorithmus herangezogen werden. Anhand der gegebenen Aufgabenstellung werden zunächst die Anforderungen an beide Teilsysteme abgeleitet. Die umzusetzende Prüfstandselektronik dient zur Ansteuerung der hydraulischen Komponenten, der Messwerterfassung, der Aufbereitung und der Weitergabe an eine zentrale Datenverarbeitungseinheit. Begleitend zur Bauteilrecherche werden Schaltplan und Layout der Leiterkarte erstellt, die daraufhin aufgebaut und getestet wird. Für die Umsetzung des Hydraulikprüfstandes stehen zunächst die konstruktive Gestaltung des Gestells und die zugehörige Hydraulikanordnung im Vordergrund, wobei Bauteile an Hand von Dimensionierungsrichtlinien ausgewählt werden. Um den Funktionsnachweis ausgewählter Teilkomponenten zu erbringen, wird der Prüfstand aufgebaut und mit der Prüfstandselektronik in Betrieb genommen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/882510274groet.txt
Kelm, Andreas
Modellierung des Abtragsverhaltens in der Padpolitur. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau. - 1 Online-Ressource (XIII, 147 Seiten, 9.18 MB)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Im Rahmen dieser Dissertation wird ein Modell vorgestellt, mit dem eine Vorhersage über den Materialabtrag bei der Padpolitur von Oberflächen möglich ist. Es ermöglicht die Vorhersage des Materialabtrags auf Basis physikalischer Parameter. Die Berechnung ist für beliebige Oberflächengeometrien ausgelegt und liefert ortsabhängige Abtragsfunktionen. Das Modell beinhaltet die Geometrie des Werkstücks, d.h. die dadurch verursachte Änderung der Abtragsfunktion ist integraler Teil der Simulation. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung zu kommerziell erhältlichen Poliermaschinen dar, die teilweise mit festen Abtragsfunktionen arbeiten. Zu den berücksichtigten variablen Parametern zählen der lokale Verlauf der Werkstückoberfläche, die Geometrie des Werkzeugs, die Drehzahlen von Werkzeug und Werkstück sowie die Kraft auf das Werkzeug. Der Vergleich realer Polituren mit den Ergebnissen der Simulation liefert eine hohe Übereinstimmung mit Abweichungen im Bereich von 10% und darunter. Die starke Positionsabhängigkeit von Form und Größe der Abtragsspuren in der Rundtischpolitur zeigt sich gleichermaßen in der Simulation als auch der realen Politur. Das Modell bildet die Positionsabhängigkeit des Abtrags bei Verwendung von Offsetwerkzeugen ab. Die Wirksamkeit eines theoretisch hergeleiteten Vorschubprofils zur Beseitigung dieser Eigenheit von Offsetwerkzeugen zeigt die Simulation ebenso. Die in der Literatur genannte Abhängigkeit des Preston-Koeffizienten von der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück wird experimentell nachvollzogen und ein Verfahren zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten während des Polierprozesses vorgestellt. Die so gemessenen Werte stimmen gut mit den in der Literatur angegebenen Werten überein.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00031762
Schleichert, Jan; Rahneberg, Ilko; Marangoni, Rafael R.; Fröhlich, Thomas
Calibration and uncertainty analysis for multicomponent force/torque measurements. - 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. 84 (2017), 2, S. 130-136
https://doi.org/10.1515/teme-2016-0048
Augustin, Silke; Fröhlich, Thomas; Heydrich, Marius
Bestimmung der Messunsicherheit dynamischer Kennwerte von Berührungsthermometern in strömender Luft. - 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. 84 (2017), 2, S. 73-82
https://doi.org/10.1515/teme-2016-0055
Köder, Thomas
Konzipierung eines neuen Wegmesssystems für Ventile. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

In vielen Industriebereichen übernehmen Ventile als Teil einer Anlage die Aufgabe, Stoffströme in sinnvoll zu beeinflussen. Nicht nur die Betriebssicherheit, sondern auch die Wirtschaftlichkeit der Anlagen ist von ihnen abhängig. Für die Steuerung und Regelung der Ventile ist es notwendig, Kenntnis über die aktuelle Ventilstellung zu erlangen. Die Firma GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG setzt dafür in Stellungsreglern- und rückmeldern einen Linearpotentiometer ein. Das aktuelle System unterliegt einem Verschleiß und stellt sich als komplex in der Adaption dar. Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein optimiertes Wegmesssystem für Ventile zu konzipieren, das dem aktuellen System aus technischer und wirtschaftlicher Sicht in nichts nachsteht. Nach einer Einführung in die Ventil- und Messtechnik werden, basierend auf einer Anforderungsanalyse, geeignete Wegmesstechnologien verglichen, gefiltert, getestet und ausgewählt. Zudem werden Ansätze möglicher Adaptionen dargestellt. Ergebnis der Masterarbeit ist die Konzipierung eines geeigneten Messsystems, welches hinsichtlich der Messtechnik und der Adaption Vorteile gegenüber dem aktuell eingesetzten Potentiometer aufweist. Des Weiteren konnte ein Messsystem gefunden werden, welches sich für die direkte Integration in Ventilantriebe eignet.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/879368195koede.txt