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Wu, Mingqiang
Entwicklung und Konstruktion eines Waagschalenlifts für UltraMicro-Waagen. - Ilmenau. - 46 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2018

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit konstruktiven Möglichkeiten zu Reduktion parasitärer Kräfte auf das Wägesystem bei der Aufbringung des Wägegutes auf die Lastschale von Ultramikrowaagen. Setzt man das Wägegut mit einer zu großen Beschleunigung auf die Lastschale, so entstehen parasitäre Krafte durch den Aufsetzvorgang. Diese Kräfte können das Wägeergebniss negativ beeinflussen. Zur Reduktion dieser Kräfte wurde von der Firma Sartorius eine Vorrichtung entwickelt und durch ein Patent geschützt. Bei dieser Vorrichtung wird die Lastschale der Waage beim Öffnen des Windschutzes von dem Wägesystem durch eine spezielle Hubvorrichtung entkoppelt, so das die Aufsetzkraft nicht in das Wägesystem, sonden in den Rahmen der Waage eingeleitet wird. Bei Schliessen des Windschutzes wird die Lastschale vorsichtig auf das Wägesystem abgesetzt. Somit ist die Absetztkraft gering und sehr reproduzierbar. Die Anwendung dieses Prizipes führt zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Wägewerte. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde, basierend auf einem erarbeiteten, günstigen technischen Prinzip, eine konkrete konstruktive Umsetzung des Prinzipes für eine kommerziell verfügbare Waage der Firma Sartorius mit einem Wägebereich von 10 g und einer Auflösung von 10 [my]g umgesetzt. Hierbei wird ausgehend vom technischen Prinzip, die Funktionsweise, Optimierung, Konstruktion und die Montage der notwendigen Bauteile dargelegt. Im Ergebnis der Arbeit liegt ein vollständiger Zeichnungssatz zur praktischen Realisierung der Aufgabe vor. Ein entsprechender Demonstrator zur Verifizierung der Funktionsweise ist derzeit in Fertigung.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1014562104wu.txt
Hernández, Daniel ; Marangoni, Rafael; Schleichert, Jan; Karcher, Christian; Fröhlich, Thomas; Wondrak, Thomas
Numerical and experimental study on vorticity measurement in liquid metal using local Lorentz force velocimetry. - 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), 3, S. 035301, insges. 13 S.

Local Lorentz force velocimetry (local LFV) is a contactless velocity measurement technique for liquid metals. Due to the relative movement between an electrically conductive fluid and a static applied magnetic field, eddy currents and a flow-braking Lorentz force are generated inside the metal melt. This force is proportional to the flow rate or to the local velocity, depending on the volume subset of the flow spanned by the magnetic field. By using small-size magnets, a localized magnetic field distribution is achieved allowing a local velocity assessment in the region adjacent to the wall. In the present study, we describe a numerical model of our experiments at a continuous caster model where the working fluid is GaInSn in eutectic composition. Our main goal is to demonstrate that this electromagnetic technique can be applied to measure vorticity distributions, i.e. to resolve velocity gradients as well. Our results show that by using a cross-shaped magnet system, the magnitude of the torque perpendicular to the surface of the mold significantly increases improving its measurement in a liquid metal flow. According to our numerical model, this torque correlates with the vorticity of the velocity in this direction. Before validating our numerical predictions, an electromagnetic dry calibration of the measurement system composed of a multicomponent force and torque sensor and a cross-shaped magnet was done using a rotating disk made of aluminum. The sensor is able to measure simultaneously all three components of force and torque, respectively. This calibration step cannot be avoided and it is used for an accurate definition of the center of the magnet with respect to the sensor's coordinate system for torque measurements. Finally, we present the results of the experiments at the mini-LIMMCAST facility showing a good agreement with the numerical model.


https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa9f85
Uber, Carsten ; Shekhar, Rajiv; Essmann, Stefan; Gerlach, Udo; Augustin, Silke; Fröhlich, Thomas
Methoden der Temperaturbestimmung von elektrischen Entladungen bei Öffnungs-Kontaktvorgängen in zündfähigen Gasen. - 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), 1, S. 56-64

Für elektrische Entladungen, die bei niedrigen Spannungen von 20-40V und Strömen von 40-100mA nach der Öffnung eines elektrischen Kontaktes in explosiven Atmosphären auftreten, wurden erste spektroskopische Untersuchungen hinsichtlich der dabei entstehenden Temperatur durchgeführt. Diese Metalldampf-Entladungen, die ähnlich dem "kurzen Bogen" (short arc) sind, werden im international standardisierten Funkenprüfgerät gemäß IEC 60079-11 erzeugt, um die Eignung elektrischer Komponenten in explosionsgeschützten Bereichen zu beurteilen. - Die Temperatur ist bei diesen komplexen Zündvorgängen, die im Funkenprüfgerät auftreten, ein Schlüsselparameter. Einerseits ist die Temperatur der Kontaktmaterialien für die Beurteilung der zwingend erforderlichen Vorprozesse vor der Hauptentladung relevant, andererseits kann die Wirkung der Entladung durch die Elektronen-, Ionen und Gastemperatur charakterisiert werden. Dieser Artikel beschreibt den aktuellen Stand zur Temperaturmessung dieser elektrischen Entladungen, einschließlich der Herausforderungen, die dem genaueren Verständnis dieser Entladungsvorgänge und des thermochemischen Zündprozesses dienen sollen. Für Entladungen mit 30V und 100mA unter den genannten Rahmenbedingungen wurden Anregungstemperaturen im Bereich von 3500-5000K gemessen und berechnet.


https://doi.org/10.1515/teme-2017-0082
Schüler, Ralf ; Mammen, Helge; Mengs, Enrico; Schalles, Marc; Fröhlich, Thomas
Schnelle Lufttemperaturfühler zur Anwendung in der Präzisionsmesstechnik und Maschinenkalibrierung. - 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), 1, S. 70-75
https://doi.org/10.1515/teme-2017-0103
Meyer, Christoph
Analyse, Konzeption und Einführung eines standardisierten Verfahrens zur Ermittlung von Messunsicherheiten im Qualitätssicherungsprozess der Kalibriertechnik. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2018

Messunsicherheiten sind essentiell für die Bewertung von Messergebnissen und nehmen durch die steigende Anzahl von Sensoren im Fahrzeug und der damit verbundenen umfassenden Auswertung von Messwerten, sowie durch kleiner werdende Toleranzen in der Entwicklung und Zertifizierung einen stetig wachsenden Stellwert in der Fahrzeugentwicklung ein. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Analyse, Konzeption und Einführung eines standardisierten Verfahrens zur Bestimmung von Messunsicherheiten in der Kalibriertechnik. Betrachtet wurden Kalibrieranlagen als Untermodell für die Messunsicherheitsanalyse bei Kalibrierungen. Für die Umsetzung wurden die derzeitigen Verfahren in der Kalibriertechnik analysiert und darauf basierend eine Konzept entwickelt, dass die Problematiken der bestehenden Verfahren optimieren soll. Ziel war es einen einheitlichen Grundwissensstand der Bearbeiter im Bezug auf die Messunsicherheitsbestimmung und eine harmonisierte Dokumentation zu gewährleisten. Dies wurde durch einen schriftlichen Leitfaden realisiert, der das Verfahren der Messunsicherheitsbestimmung spezifisch für die Kalibriertechnik erläutert. Zudem wurde eine Excel-Vorlage zur automatisierten Auswertung und Erstellung der Dokumentation der Messunsicherheit entwickelt. Das standardisierte Verfahren wurde an zwei Kalibrieranlagen validiert und die Erkenntnisse über das Verfahren kritisch beleuchtet. Ein Ausblick mit Verbesserungen und dem weiteren Vorgehen zur offiziellen Einführung im Qualitätssicherungsprozess wurde abschließend gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1012113973meyer.txt
Feldmann, Markus
Parameterstudie zum Schließverhalten eines Rückschlagventils in einem integrierten hydraulischen Bremssystem für den Einsatz im PKW. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2018

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der tribologischen Untersuchung des Rückschlagventils, das im integrierten Bremssystem eingesetzt wird. Es sollen die Reibverhältnisse im Ventil und der Einfluss der Ventilsitzoberfläche auf den Schließvorgang untersucht werden. Damit Reibung nicht das Schließen des Ventils behindert, wird der Ventilsitz gegenwärtig in einem aufwändigen Prozess oberflächenbehandelt. Im ersten Schritt wird ein tribologisches Modell entwickelt, das den vorliegenden Zustand repräsentiert. Unter Zuhilfenahme des Modells werden der zulässige Reibwert bestimmt und die Einflussgrößen aufgezeigt. Anschließend werden Ansätze zur Berechnung des vorhandenen Reibwertes dargestellt. Im experimentellen Teil wird der Einfluss des Fertigungsverfahrens auf den Gleitreibwert bestimmt. Untersuchte Verfahren sind zwei Drehprozesse mit unterschiedlichen Parametern, Diamantglätten und Polieren. Der Probenkörper mit der diamantgeglätteten Oberfläche weist den geringsten Reibwert auf, der im Fall von Korrosion signifikant erhöht wird. Außerdem kann mit den Versuchen der Verschleiß am Dichtelement ermittelt werden, der ein Maß für die entstehende Leckage darstellt. Die Dichtheitsanforderungen im Ventil werden trotz der verschleißbedingten Leckage noch erfüllt. Diese Abschlussarbeitet bildet mit den erarbeiteten Grundlagen und Messergebnissen die Basis für kommende Untersuchungen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1011617722feldm.txt
Brethauer, Andreas ; Fröhlich, Thomas; Engels, Elmar
Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Berührungsthermometern unter realen Bedingungen. - 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), 2, S. 119-127

Zur Bestimmung des dynamischen Verhaltens von Berührungsthermometern existieren standardisierte Messvorrichtungen. Die auf diese Weise ermittelten Thermometerkennwerte ermöglichen den Vergleich unterschiedlicher Thermometer. Mit dem Ansprechverhalten unter realen Einbaubedingungen haben die so ermittelten Kennwerte jedoch oft wenig zu tun. Im vorliegenden Beitrag wird das dynamische Verhalten unterschiedlicher Berührungsthermometer in unterschiedlichen Einbausituationen miteinander verglichen. Dabei kommen ein Temperatursprung an der Thermometer-Außenseite, sowie ein sogenannter Loop-Current-Step-Response-Test (LCSR-Test) zum Einsatz. Der LCSR-Test kann hier gerade unter Einbaubedingungen eine Aussage über das Ansprechverhalten eines Thermometers liefern.


https://doi.org/10.1515/teme-2017-0101
Kühnel, Michael ; Fern, Florian; Fröhlich, Thomas
Novel monolithic pendulum tiltmeter with nanorad resolution. - 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), 4, S. 244-251

Tiltmeters with nanorad resolution in a large measurement range of ±9 mrad (±0.5˚) and a very good linearity have been developed at the Technische Universität Ilmenau in the recent years. The working principle bases on the measurement of tilt-dependent lateral forces, which act on a hanging force-compensated weigh cell (precision balance). The disadvantage is the relatively complex design of the weigh cell mechanics, the large dead weight and the high manufacturing costs. - For that reason a simplified tiltmeter was developed. It only consists of two components: a monolithic pendulum mechanics and an optical position sensor. State of the art pendulum tiltmeters contain several components that are linked by screwed, clamped or glued connections. This can limit the long-term-, temperature- or humidity stability of the tiltmeter. - The position sensor achieves a standard deviation of ˜50 pm at a measuring frequency of 10 Hz. The length of the pendulum amounts to 0.1 m, its mass is ˜62 g. With this combination, the theoretical standard deviation of the tilt measurement should result to ˜0.6 nrad at 10 Hz measuring frequency and was approved by measurements. The measurement range of the new monolithic tiltmeter amounts ˜±2 mrad.


https://doi.org/10.1515/teme-2017-0097
Meß, Torsten ; Ullmann, Vinzenz; Manske, Eberhard
Ganzheitliche Erfassung von Gewinden als Antwort auf gesteigerte Messunsicherheitsanforderungen. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen und Prüfprozesse in der industriellen Praxis - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, ISBN 978-3-18-092319-2, (2017), S. 207-216

Marin, Sebstian ; Fröhlich, Thomas
Vergleich von FEM-Simulations- und Messergebnissen unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten - am praktischen Beispiel des Modells einer Fixpunktzelle zur Kalibrierung von Berührungsthermometern. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen und Prüfprozesse in der industriellen Praxis - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, ISBN 978-3-18-092319-2, (2017), S. 123-138

Eine praktische Durchführung, realisiert mit kommerzieller Software, zur Ermittlung der Unsicherheit einer numerischen thermischen Simulation mit FEM wird in diesem Beitrag vorgestellt. Hintergrund davon ist die Prognosefähigkeit dieses FEM-Modells anhand seiner Validierung mit Messungen unter Berücksichtigung ihrer Reproduzierbarkeiten zu Berechnen und daraus die Güte oder Wahrscheinlichkeit der Übereinstimmung von Mess- und Simulationsergebnissen unter Berücksichtigung ihrer Unsicherheiten in drei unterschiedlichen Szenarien zu finden, mit unbekannten Messergebnissen, mit bekannten Messergebnissen und nicht vollständig bekannten Randbedingungen und mit bekannte sowohl Messergebnissen als auch Randbedingungen. Der Vergleich der Ergebnisse wird mit einer Erweiterung der Area-Metrik Methode gemacht.