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Erstellt: Thu, 22 Feb 2018 23:08:04 +0100 in 0.0539 sec


Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas
Neues miniaturisiertes und monolithisches Tiltmeter mit Nanorad Auflösung. - In: 77. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft77. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft : 27.-30. März 2017 in Potsdam. - Potsdam : Universität / Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft ; 77 (Potsdam) : 2017.03.27-30. : 27.-30. März 2017 in Potsdam. - Potsdam : Universität, (2017), S1.1-001, Seite 148-149

Das Ziel der vorgestellten Arbeiten ist die Entwicklung eines temperatur- und langzeitstabilen, einfach zu handhabenden und zu niedrigen Kosten herstellbaren Tiltmeters mit der Auflösung von 1 nrad. Neigungsmessungen mit Nanorad Auflösung sind in der Geophysik weit verbreitet. Sie sind aber auch in anderen Bereichen von Wissenschaft und Technik wie der hochpräzisen Kraftmess- und Wägetechnik von Bedeutung. In den vergangen Jahren wurden an der TU Ilmenau Tiltmeter mit Nanorad Auflösung entwickelt. Diese Tiltmeter basierten auf der Messung von neigungsbedingten Querkräften, die auf hängend gelagerte Präzisionswägezellen wirken. Der Vorteil dieses Messprinzips sind der sehr große Messbereich von ± 9 mrad (± 0,5&ring;) und die sehr gute Linearität. Der Nachteil ist die vergleichsweise große Komplexität der Mechanik, das hohe Eigengewicht und die hohen Herstellkosten. Aus diesem Grund wurde ein vereinfachtes Tiltmeter entwickelt, welches nur aus zwei Bauteilen besteht: einer monolithischen Pendelmechanik und einem optischen Wegsensor. Die monolithische Pendelmechanik ist durch ein Festkörpergelenk realisiert. Das Kerbgelenk besitzt eine minimale Dicke von 50 [my]m womit sich eine Drehfedersteifigkeit des Gelenks von ct = 7 &hahog; 10-3 Nm/rad ergibt. Mit dem optischen Wegsensor wird eine Standardabweichung der Wegmessung von ˜ 50 pm bei einer Messfrequenz von 10 Hz erreicht. Die Pendellänge beträgt 0,1 m, die Masse des Pendels ˜ 60 g. Damit kann eine theoretische Standardabweichung der Neigungsmessung von ˜ 0,6 nrad bei 10 Hz Messfrequenz erreicht werden. Durch die natürlich vorhandenen Neigungen und Querbeschleunigungen ist diese Standardabweichung mit dem Tiltmeter nicht erreichbar. Am Aufstellort an der TU Ilmenau wurde eine Standardabweichung bei 0,1 s Integrationszeit von ca. 11 nrad erreicht. Diese konnte bei Integrationszeiten von > 30 s auf < 1,5 nrad reduziert werden. Der Messbereich des neuen monolithischen Tiltmeters beträgt ˜ ± 2 mrad. Weitere Messungen, insbesondere der Langzeitstabilität sind geplant und werden unter anderem in Moxa durchgeführt werden.


Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas; Popadic, Radovan; Brand, Uwe
National comparison of spring constant measurements of atomic force microscope cantilevers. - In: Measurement facing new challenges / IMEKO TC3 International Conference on Measurement of Force, Mass and Torque ; 23 (Helsinki) : 2017.05.30-06.01. - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., ISBN 978-1-5108-4471-1, (2017), S. 222-227

This paper illustrates a comparison of spring constant measurements between Technische Universität Ilmenau (TU Ilmenau) and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). For the traceable comparison, an atomic force microscope (AFM) cantilever with a nominal stiffness of 40 N/m was chosen as the transfer artefact. The determined spring constants differ less than 1 %. The measurement uncertainty was ≤ 4 % (k = 2) and hence conforms to the state of the art of AFM cantilever spring constant measurements. The main uncertainty contribution is due to the cantilever itself (simple bending beam) rather than to the measurement of force and deformation.


Marangoni, Rafael R.; Schleichert, Jan; Rahneberg, Ilko; Fröhlich, Thomas
Static and dynamic identification of multi-component force and torque sensors. - In: Measurement facing new challenges / IMEKO TC3 International Conference on Measurement of Force, Mass and Torque ; 23 (Helsinki) : 2017.05.30-06.01. - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., ISBN 978-1-5108-4471-1, (2017), S. 77-80

Yan, Na; Vasilyan, Suren; Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas
Investigation to the tilt sensitivity of the Lorentz force velocimetry system for the flow rate measurement of low conducting fluids. - In: Measurement facing new challenges / IMEKO TC3 International Conference on Measurement of Force, Mass and Torque ; 23 (Helsinki) : 2017.05.30-06.01. - Red Hook, NY : Curran Associates, Inc., ISBN 978-1-5108-4471-1, (2017), S. 343-346

Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas
Neues miniaturisiertes monolithisches Tiltmeter mit Nanorad Auflösung. - In: Tagungsband der 5. Tagung Innovation Messtechnik / Tagung Innovation Messtechnik ; 5 (Wien) : 2017.05.11. : 11. Mai 2017, Haus der Ingnieure. - Aachen : Shaker, ISBN 978-3-8440-5163-6, (2017), S. 24-28

In den vergangen Jahren wurden an der TU Ilmenau Referenzneigungsmesssysteme (Tiltmeter) mit Nanorad Auflösung, einem sehr großen Messbereich von ± 9 mrad (± 0,5&ring;) und sehr guter Linearität entwickelt. Diese Referenztiltmeter basieren auf der Messung von Neigungsbedingten Querkräften, die auf hängend gelagerten Präzisionswägezellen wirken. Deren Nachteil ist die vergleichsweise große Komplexität der Mechanik, das hohe Eigengewicht und die hohen Herstellkosten. Aus diesem Grund wurde ein vereinfachtes Tiltmeter entwickelt, welches nur aus zwei Bauteilen besteht: einer monolithischen Pendelmechanik und einem optischen Wegsensor. Mit dem Wegsensor wird eine Standardabweichung der Wegmessung von ˜ 50 pm bei einer Messfrequenz von 10 Hz erreicht. Die Pendellänge beträgt 0,1 m, die Masse des Pendels ˜ 60 g. Damit kann eine theoretische Standardabweichung der Neigungsmessung von ˜ 0,6 nrad bei 10 Hz Messfrequenz erreicht werden. Der Messbereich des neuen monolithischen Tiltmeters beträgt ˜ ± 2 mrad.


Röder, Jana
Aufbau- und Verbindungstechniken für die Erstellung komplexer Mikrooptiken. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Um komplexe Mikrooptiken erstellen zu können, soll das Fügeverfahren des Ansprengens auf dessen Anwendbarkeit hin untersucht werden. Interessant ist das Verfahren, da keine potenziell störende Zwischenschicht an Verbindungsstellen die Funktion von Präzisionsoptiken beeinträchtigen könnte. Um den Anspreng-Vorgang zum Erfolg zu bringen, kommt es vor allem auf die Vorbereitung der zu versprengenden Oberflächen an. Des Weiteren gibt es verschiedene Verfahrensparameter, die den Vorgang beeinflussen. Diese Arbeit setzt sich zunächst ausführlich mit der Literatur zum Thema Ansprengen auseinander. Die Fachliteratur kommt vor allem aus den Bereichen Optik und Halbleitertechnik. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse über verschiedene Verfahren im Zusammenhang mit dem Ansprengen von Oberflächen werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, wobei die Verfahrensparameter gezielt variiert werden. Ziel ist es, ein Verfahren zu finden, das es zuverlässig ermöglicht, zwei dazu geeignete Oberflächen miteinander zu versprengen. Die Versuche im Rahmen der Untersuchungen werden zunächst manuell durchgeführt. Anschließend wird eine Anspreng-Vorrichtung konzipiert, gefertigt und schließlich durch weitere Versuche erprobt. Durch die Mechanisierung des Vorgangs soll der Vorgang reproduzierbarer werden. Ergebnis der Untersuchungen ist ein Reinigungsverfahren, das Oberflächen auf einen erfolgreichen Anspreng-Vorgang vorbereitet. Der Vorgang gelingt sowohl manuell als auch unter Zuhilfenahme der Anspreng-Vorrichtung.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1009327852roede.txt
Schalles, Marc; Hohmann, Michael
Einsatz von Monte-Carlo-Methoden zur Bestimmung der Kennlinienunsicherheit - Anwendung auf die Berechnung der Unsicherheit von Thermometerkennlinien. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen und Prüfprozesse in der industriellen Praxis / VDI-Fachtagung Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen ; 8 (Erfurt) : 2017.11.15-16. - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, ISBN 978-3-18-092319-2, (2017), S. 151-162

Vrdoljak, Pavo; Schalles, Marc
In situ Einpunktkalibrierung von Thermometern mittels Fixpunkten. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen und Prüfprozesse in der industriellen Praxis / VDI-Fachtagung Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen ; 8 (Erfurt) : 2017.11.15-16. - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, ISBN 978-3-18-092319-2, (2017), S. 197-206

Al Chatouri, Muhannad
Time-of-Flight-Sensorik für autonome mobile Roboter. - Ilmenau. - 119 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines Sensornetzwerks als Prototyp zur Hinderniserkennung für autonome mobile Roboter basierend auf optische Sensoren, die Objekte auf Basis des Time-of-Flight-Prinzips (Laufzeitmessung) erfassen. Dazu wurde ein Vergleich mehrerer ausgewählter Sensoren anhand theoretischer Eigenschaften und empirischer Erprobungen durchgeführt. Durch Analyse und in Betracht gezogene Randbedingungen künftiger Einsatzgebiete wurde das bestgeeignete Modell gewählt. Danach erfolgte die gleichzeitige Entwicklung der nötigen Elektronik und Software. Anschließend wurde das System zusammengebaut. Für die Einbaumaßnahmen wurde ein Befestigungssystem unter Berücksichtigung von Staub- und Sturzschutz für einen bestimmten Robotertyp entwickelt. Ausführliche Tests der Funktion und Genauigkeit des Systems unter Betrachtung der Auswirkung der Änderung verschiedener Rahmenbedingungen und Einfügung nötiger Systemkomponenten begleiteten alle Entstehungsphasen des Prototyps, zeigten z.T. unerwartete Problemstellungen auf und regten Lösungsfindungen an. Der realisierte Prototyp ist ein software- und hardwaremäßig anpassbares und in verschiedene Roboter einbaubares mikrocontrollergesteuertes Sensornetzwerk, das gute Ergebnisse liefert und ggf. Systemfehler durch ständige Überwachung der Funktionalität und möglicher Hardwareabstürzte behandelt und/oder meldet. Mit einer Einbauhöhe von 4 cm werden mit dem entstandenen Sensornetzwerk Hindernisse ab einer Höhe über Boden von 1 cm in einem Entfernungsbereich zwischen 11 und 35 cm erfasst. Größere (höhere) Hindernisse können, je nach Farbe und Höhe über Boden, in einem Entfernungsbereich von 1 bis 40 cm erfasst werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1009211838alcha.txt
Seitz, Fabian
Erstellung einer Software zur effizienten Berechnung und Optimierung von Mehrfach-Antireflexionsschichten. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

In dieser Arbeit wurde eine (funktionsfähige) Software entwickelt, um die optimale Antireflexbeschichtung für Photodetektoren zu berechnen. Sie bestimmt schnell und zuverlässig die optimale Schichtfolge hinsichtlich des minimalen Reflexionsgrades in vorgegebenen Grenzen. Dazu wurde die Grundlage für Stehende-Welle-Interferometer gelegt und die Anwendung beschrieben. Folglich wurden beispielhafte Sensoren dargestellt und als Testeingabe angewendet. Die Grundlage für die Berechnung des Reflexionsgrades wurde mit Hilfe verschiedener literarischer Quellen recherchiert. Es wurden zwei Optimierungsalgorithmen vorgestellt und implementiert. Das Programm selbst wurde in C++ geschrieben und mit einer intuitiven Oberfläche auf Basis von Qt erweitert. Dazu wurden verschiedene Bibliotheken wie "OpenMP" zum Multithreading und "qwt" beziehungsweise "QtDataVisualization" zur Darstellung der berechneten Daten eingebunden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1008917583seitz.txt