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Erstellt: Tue, 19 Jun 2018 23:08:57 +0200 in 0.0227 sec


Vasilyan, Suren ; Schleichert, Jan; Fröhlich, Thomas
A setup for single axis precision force measurements in horizontal plane by 20 nN 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. 84Bd. 84 (2017), S1, Seite S22-S28
https://doi.org/10.1515/teme-2017-0036
Meta, Emiljano
Aufbau, Justierung und Stabilitätsuntersuchung von AFM-Aufsätzen für einen AFM-Fokussensor. - Ilmenau. - 137 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Für Messungen mit einem Atomkraftmikroskop (AFM) ist es erforderlich, den hierfür eingesetzten Cantilever (mikromechanischer Federbalken) mit Akribie in den Fokuspunkt des zur Positionsdetektion verwendeten optischen Systems einzustellen, dauerhaft zu sichern und auf Langzeitstabilität zu untersuchen. Die dafür weiterentwickelten AFM-Aufsätze sind vor allem für Messanwendungen in der Nanopositionier- und Nanomessmaschine konzipiert. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit zunächst mit Hilfe von ausgearbeiteten Montagevorschriften aufgebaut. Weiterhin wird die Lage des Cantilevers relativ zum Fokuspunkt, anhand von im Voraus sorgfältig erarbeiteten Justierunterlagen, justiert und fixiert. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme der beiden AFM-Aufsätze, durch ihre Integration in die Nanopositionier- und Nanomessmaschine, werden diese messtechnisch untersucht. Dafür werden zahlreiche Dauermessungen durchgeführt, um relevante Eigenschaften -- wie Langzeitstabilität -- anhand von erhaltenen Messdaten zu ermitteln. Weiterhin werden beide AFM-Aufsätze in Bezug auf die sich ergebenden messtechnischen Eigenschaften miteinander verglichen. Anschließend wird eine Optimierung für beide AFM-Aufsätze durchgeführt, indem alle aufgetretenen Kritikpunkte analysiert und verbessert werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1005472416meta.txt
Schulz, Tim
Konzeption einer vakuumtauglichen Lastwechseleinheit für einen hochgenauen automatischen Massekomperator. - Ilmenau. - 86 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen auf dem Gebiet der Massemetrologie angestellt. Die Betrachtungen umfassen das Handling von Massenormalen und den daraus resultierenden Einfluss auf Wägevorgänge und deren Ergebnisse. Auf Grundlage der Analyse zum Stand der Technik wurden neue Konzepte erarbeitet und verglichen. Um diese bewerten zu können, wurden Modelle der technischen Mechanik genutzt und ausgewertet, aber auch numerische Verfahren angewandt. Für den Abgleich der Ergebnisse mit der Realität wurde ein Demonstrator konstruiert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1005015465schul.txt
Krapf, Gunter
Modulare Elektronik zur digitalen Regelung von EMK-Systemen - Eigenschaften, Anwendungen und Potenzial. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 1 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-098:2
Dannberg, Oliver ; Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas
Unsicherheitsbeiträge der Krafteinleitung bei der Kalibrierung der Federkonstanten von AFM Cantilevern. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 2 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-097:4
Wenig, Ronny ; Kühnel, Michael; Fröhlich, Thomas
Konstruktive Gestaltung des optimierten Positionier- und Kraftmesssystems der TU Ilmenau zur Kalibrierung von Federkonstanten von Mikrokraftsensoren. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 2 S.

An der TU Ilmenau wurde ein Prototyp eines neuartigen Positionier- und Kraftmesssystems entwickelt, welches die rückführbare Kalibrierung der Federkonstanten (Kraft-Weg-Kennlinie) von Mikrokraftsensoren, Tastern oder AFM Cantilevern auf Basis einer Kraft und einer Wegmessung erlaubt. Aufgrund der integrierten interferometrischen Auslenkungsmessung der Cantilever, sind die mit der Messeinrichtung erreichten Messunsicherheiten mit < 2 % geringer als bisher im Stand der Technik beschrieben. Gemeinsame Vergleichsmessungen mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben dies bestätigt. In Kooperation mit der PTB, die langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Cantileverkalibrierung besitzt, wurde die Messeinrichtung weiter optimiert. Dabei wurde der weiteren Reduzierung von Unsicherheitsbeiträgen der Wegmessung besondere Beachtung geschenkt. Des Weiteren erfolgten Optimierungen, die es möglich machen, ein noch breiteres Spektrum an Sensoren kalibrieren zu können.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-095:8
Kühnel, Michael ; Fröhlich, Thomas
Neues hochauflösendes, miniaturisiertes und monolithisches Tiltmeter der TU Ilmenau. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 2 S.

Der Beitrag beschreibt die Entwicklung eines Tiltmeters zur hochpräzisen Neigungsmessung. Die Auflösung liegt bei < 1 nrad wobei der Messbereich ±2 mrad beträgt. Mit einem Tiltmeter wird der Winkel zwischen dem Vektor der Erdbeschleunigung (Lotrichtung) und dem Normalenvektor der zu messenden Ebene bestimmt (Neigungsmessung). Neigungsmessungen mit Nanorad Auflösung sind unter anderem im Bereich der Geophysik, Geodäsie und der Präzisions-Kraftmess- und Wägetechnik von Bedeutung. Im Stand der Technik sind verschieden Prinzipe zur Neigungsmessung beschrieben. Die bekanntesten verwenden mechanische Pendel, Gasblasen oder Flüssigkeitshorizonte als Neigungsreferenz. Hochauflösende miniaturisierte Pendel-Tiltmeter mit kapazitiver Wegmessung werden von der Firma Lippmann Geophysikalische Messgeräte (LGM) produziert und erreichen Auflösungen von 1 nrad in Messbereichen von 0,5 - 2 mrad. Ein Nachteil ist, dass diese aus vergleichsweise vielen Bauteilen mit entsprechend vielen Klemm-, Klebe- und Schraubverbindungen bestehen. 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. Die damit theoretisch erreichbare Standardabweichung der Neigungsmessung von ˜ 0,6 nrad bei 10 Hz Bandbreite wurde in Messungen mit dem neuen Tiltmeter nachgewiesen. Der Messbereich des neuen monolithischen Tiltmeters beträgt ˜ ± 2 mrad. Durch die monolithische Bauweise wird eine sehr hohe Langzeitstabilität sowie eine reproduzierbare und einfache Fertigung und Justage angestrebt.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-091:7
Hilbrunner, Falko ; Rahneberg, Ilko; Fröhlich, Thomas
Wattwaage mit Hebelübersetzung auf Basis eines kommerziellen EMK-Wägesystems. - 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, (2017), Ahead of print, insges. 22 S.

Bei Waagen nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation wird die auf eine Waagschale wirkende Gewichtskraft eines Wägegutes durch eine elektromagnetische Gegenkraft kompensiert. Nach dem Stand der Technik wird der Zusammenhang zwischen dem, die Gegenkraft erzeugendem Aktorstrom durch eine Spule und der Gewichtskraft des Wägegutes durch Kalibrierung mit Massenormalen hergestellt. Mit der für 2018 zu erwartenden Neudefinition der SI-Einheit der Masse durch Festlegung eines Wertes der Planck-Konstanten wird ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen den mechanischen und elektrischen Größen geschaffen, so dass das aus Fundamentalexperimenten bekannte Wattwaagenprinzip zur Kalibrierung von Massen eingesetzt werden kann. Im vorliegenden Artikel wird eine darauf aufbauende Methode zur Bestimmung des Kraftfaktors Bl einer kommerziellen EMK-Wägzelle vorgestellt. Dies geschieht durch die simultane Messung der Spannung über der im Magnetfeld bewegten Spule und deren Geschwindigkeit. Dabei wird im vorgestellten Verfahren die Spule gleichzeitig zur Erzeugung der Bewegung mit einem harmonischen Wechselsignal bestromt. Die Frequenz der harmonischen Bewegung hat hierbei maßgeblichen Einfluss auf die Unsicherheit des resultierenden Kraftfaktors. Eine Trennung der Spannungsanteile über der Spule erfolgt durch simultane Messung von Strom und Spannung an der Spule und Auswertung unter Berücksichtigung der vorliegenden Amplituden und Phasenlagen. Die Spule ist hierbei, wie bei kommerziellen EMK-Wägezellen üblich, über ein mechanisches Hebelwerk angekoppelt. Durch diese Hebelübersetzung ist es möglich, mit einem kompakten elektrodynamischen Aktuator (Spule-Permanentmagnetsystem), einen großen wirksamen Kraftfaktor zu realisieren. - Im Ergebnis können mit dem System Kräfte in beliebiger Raumrichtung gemessen bzw. erzeugt werden, wobei die Massebestimmung einen Spezialfall darstellt, für den zusätzlich die lokale Fallbeschleunigung bekannt sein muss. Unter Nutzung der gleichen Methodik kann durch Vertauschung von Eingangs- und Ausgangsgrößen des Formalismus, die EMK-Wägezelle auch als Positionssensor eingesetzt werden. Hierbei erfolgt unter Zuhilfenahme eines Referenzgewichtes (Justiergewichtes) und der Ausgangsspannung des Positionssensors des Wägesystems eine Kalibrierung der Auslenkung des Koppelstücks. Für beide Verfahren werden im Gegensatz zu Fundamentalexperimenten industriell relevante Messunsicherheiten im ppm-Bereich angestrebt. Es werden Messungen für beide Messmodi auf Basis kommerziell verfügbarer EMK-Wägezellen und elektrischer Messtechnik vorgestellt und diskutiert.


https://doi.org/10.1515/teme-2017-0065
Darnieder, Maximilian ; Theska, René; Fröhlich, Thomas; Pabst, Markus; Wenig, Ronny; Hilbrunner, Falk
Design of high-precision weighing cells based on static analysis. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings. - Ilmenau : ilmedia / Ilmenau Scientific Colloquium. Technische Universität Ilmenau ; 59 (Ilmenau) : 2017.09.11-15., (2017), insges. 10 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-067:6
Bartz, Frederik
Einsatzprofile und Prüfbestimmungen für zukünftige Ladeluftkühler. - Ilmenau. - 159 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung eines integrierten indirekten Ladeluftkühlers. Integrierte indirekte Ladeluftkühler finden in modernen Fahrzeugen immer häufiger Anwendung. Der Grund dafür ist der steigende Aufladegrad und die Verkleinerung des Hubraums heutiger Motoren. Diese Entwicklung wird allgemein als Downsizing bezeichnet. Der steigende Ladedruck führt zu einer erhöhten Ladelufttemperatur und einer geringeren Luftdichte. Mit einem Ladeluftkühler lässt sich die Ladelufttemperatur senken und die Luftdichte erhöhen. Die Folge ist eine Steigerung der Motorleistung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung von aktuellen und zukünftigen Kühlmittelrohren, die in integrierten indirekten Ladeluftkühler verbaut werden. Die beiden Kühlmittelrohre sollen hinsichtlich ihrer Bauteilfestigkeit und Kühlleistung verglichen werden. Dafür werden zwei integrierte indirekte Ladeluftkühler mit den beiden unterschiedlichen Kühlmittelrohren bestückt. Die beiden Ladeluftkühler werden mit Dehnungsmessstreifen und Thermoelementen ausgestattet. Auf diese Weise können die Spannungen durch die gemessenen Dehnungen berechnet werden. Aus den gewonnenen Ergebnissen kann eine Aussage zur Bauteilfestigkeit und Beanspruchung der zu untersuchenden Ladeluftkühler gemacht werden. Die entsprechenden Versuche finden sowohl an einem Prüfstand als auch in einem Versuchsfahrzeug der Firma MAHLE Behr GmbH & Co. KG statt. Der Versuch am Prüfstand dient zur Untersuchung des reinen Temperatureinflusses auf die Kühlmittelrohre. Die Messungen im Versuchsfahrzeug werden im Kühlungswindkanal der Firma MAHLE Behr & Co. KG und auf der Straße durchgeführt. Diese Messergebnisse ermöglichen eine Aussage zur Beanspruchung der Ladeluftkühler unter realen Bedingungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zukünftigen Kühlmittelrohre eine höhere Kühlleistung besitzen und sich die Ladelufttemperatur weiter absenken lassen. Die zukünftigen Kühlmittelrohre sind aber auch einer höheren Beanspruchung ausgesetzt, als die aktuellen Kühlmittelrohre. Die Entwicklung der zukünftigen Kühlmittelrohre ist damit noch nicht abgeschlossen. Diese Abschlussarbeit bildet die Grundlage für weitere Entwicklungen und Optimierungen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1002279151bartz.txt