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Publikationen

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Erstellt: Fri, 24 Nov 2017 23:03:29 +0100 in 0.0352 sec


Marin, Sebastian; Hohmann, Michael; Fröhlich, Thomas
Small multiple fixed-point cell as calibration reference for a dry block calibrator. - In: International journal of thermophysics : a journal of thermophysical properties and thermophysics and its applications. - New York, NY : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 15729567, Bd. 38Bd. 38 (2017), 2, Article 24, insges. 12 S.

A small multiple fixed-point cell (SMFPC) was designed to be used as in situ calibration reference of the internal temperature sensor of a dry block calibrator, which would allow its traceable calibration to the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) in the operating range of the block calibrator from 70 ˚C to 430 ˚C. The ITS-90 knows in this temperature range, three fixed-point materials (FPM) indium, tin and zinc, with their respective fixed-point temperatures ([theta]FP), In ([theta]FP = 156.5985 ˚C), Sn ([theta]FP = 231.928 ˚C) and Zn ([theta]FP = 419.527 ˚C). All of these FPM are contained in the SMFPC in a separate chamber, respectively. This paper shows the result of temperature measurements carried out in the cell within a period of 16 months. The test setup used here has thermal properties similar to the dry block calibrator. The aim was to verify the metrological properties and functionality of the SMFPC for the proposed application.


http://dx.doi.org/10.1007/s10765-016-2148-8
Diethold, Christian
Lorentzkraft-Anemometrie von elektrisch schwach leitfähigen Fluiden. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (IX, 100 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Die Lorentzkraft-Anemometrie stellt ein neuartiges, berührungsloses Messverfahren zur Bestimmung von Durchflüssen bzw. Strömungsgeschwindigkeiten von elektrisch leitfähigen Fluiden dar. Das strömende Fluid erzeugt in Verbindung mit einem externen Magnetfeld eine Lorentzkraft, die mittels eines Kraftmesssystems berührungslos erfasst wird. Gegenüber anderen Durchflussmessverfahren können die Fluide heiß, chemisch aggressiv und opak sein. Die Lorentzkraft, welche von schwach leitfähigen Fluiden, wie Elektrolyten, in der magnetischen Wechselwirkung hervorgerufen wird, liegt in der Größenordnung von wenigen Mikronewton. Die besondere Herausforderung besteht darin, dass das am Kraftmesssystem befestigte Magnetsystem zur Erzeugung des erforderlichen magnetischen Feldes hingegen eine Gewichtskraft in der Größenordnung von mehreren Newton aufweist. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung und Untersuchung eines Kraftmesssystems, welches auf dem Kompensationsprinzip beruht. Hierbei wird die zu messende Lorentzkraft durch eine ihr proportionale Gegenkraft elektromagnetisch kompensiert. Zur Charakterisierung und Kalibrierung des Kraftmesssystems wird ein Kalibriersystem entwickelt, welches auf dem Prinzip der elektromagnetischen Krafterzeugung beruht. Die messtechnischen Eigenschaften und die Messunsicherheit des Kalibriersystems werden vor allem von der Ausrichtung der Spule zum Topfmagneten und dem Spulenstrom bestimmt. Das Kalibriersystem ermöglicht eine Krafterzeugung, die unabhängig von der Erdbeschleunigung ist. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil gegenüber der Kalibrierung mit Gewichtsstücken dar. Die Untersuchungen zur Durchflussmessung mittels des auf Basis des entwickelten Kraftmesssystems umgesetzten Lorentzkraft-Anemometers werden an Salzwasser durchgeführt. Dieses Modellfluid ist transparent und bei Zimmertemperatur flüssig, somit können verschiedene kommerzielle Referenzmesssysteme zur Bestimmung des Durchflusses genutzt werden. Weiterhin kann die elektrische Leitfähigkeit des Fluids durch die Salzkonzentration variiert werden. Es wird nachgewiesen, dass die ermittelte Lorentzkraft proportional zur Strömungsgeschwindigkeit und zur elektrischen Leitfähigkeit des Fluids ist. Wesentliche Einflussfaktoren auf die gemessene Lorentzkraft stellen die Neigung und die Schwingung des Messaufbaus dar.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00032893
Hohmann, Michael
Realisierung eines Blockkalibrators mit Wärmestromsensoren und integrierten Fixpunktzellen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (III, 164 Seiten, 11.81 MB )
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Sowohl in Kalibrierlaboratorien als auch im industriellen Umfeld werden häufig Blockkalibratoren für die Kalibrierung von Berührungsthermometern eingesetzt. Durch ihre kompakte Bauform, das geringe Gewicht und den Betrieb ohne zusätzliche Betriebsflüssigkeiten sind sie insbesondere auch für den mobilen Einsatz geeignet. Bedingt durch die Bauart dieser Geräte sind die Kalibrierunsicherheiten bei ihrer Verwendung höher als bspw. bei der Verwendung von Badthermostaten. Daher wurde in dieser Arbeit ein Konzept entwickelt, welches zwei der Haupteinflüsse auf die Kalibrierunsicherheit verringert. Dieses Konzept wurde an einem Experimentalaufbau eines Blockkalibrators im Arbeitstemperaturbereich von 70 ˚C bis 430 ˚C validiert. Das Temperaturprofil im Ausgleichsblock des Blockkalibrators in axialer Richtung wurde durch den Einsatz einer Mehrzonenheizung homogenisiert. Zur Regelung der Heizleistungen der Zonen werden Signale von Wärmestromsensoren verwendet, um so die Wärmeströme und damit die Temperaturgradienten in axialer Richtung zu minimieren. Hierbei konnten Temperaturdifferenzen kleiner ±55 mK auf einer Länge von 72 mm erreicht werden. Um das interne Referenzthermometer des Blockkalibrators in-situ kalibrieren zu können, wurde eine Mehrfachfixpunktzelle in den Blockkalibrator integriert. Diese enthält die Fixpunktmaterialien Indium, Zinn und Zink. Die Fixpunkttemperaturen konnten mittels eines automatischen, modellbasierten Auswerteverfahrens mit einer Reproduzierbarkeit (2-fache Standardabweichung der Stichprobe) von 17 mK (Indium), 21 mK (Zinn) und 41 mK (Zink) bestimmt werden. Für die Darstellung der Temperatur im Blockkalibrator ergibt sich eine erweiterte Unsicherheit von 130 mK (k = 2) bei 430 ˚C. In dieser Arbeit werden die Entwicklung des Blockkalibrators, das Funktionsprinzip und der mechanische Aufbau erläutert. Es werden zwei Bauformen von Wärmestromsensoren verglichen sowie eine Kalibriermöglichkeit für diese Sensoren dargestellt. Auf Basis von experimentellen Daten und Modellbetrachtungen wird ein Regelungskonzept entwickelt und durch Messungen hinsichtlich des dynamischen Verhaltens und der Regelabweichungen bewertet. Das Konzept des Blockkalibrators wird mittels Messungen des Temperaturprofils und Bestimmung der Fixpunkttemperaturen der Mehrfachfixpunktzelle validiert und hinsichtlich der erreichbaren kombinierten Standardunsicherheit bewertet.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00031713
Schneider, Sebastian
Analyse biogener Gasgemische und Biogasproben mit Hilfe der Resonator verstärkten Raman-Spektroskopie. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

In dieser Arbeit wird die Validierung der Raman-Spektroskopie für die Analyse eines biogenen Gasprozesses dargestellt. Dazu wurden die grundlegenden Parameter des Messsystems überprüft. Des Weiteren wurde ein Gasprozess simuliert und mit Hilfe der Raman Spektroskopie analysiert. In letzter Konsequenz wurden Gasproben aus einem Laborreaktor auf den Gehalt der Gase Stickstoff, Sauerstoff, Methan und Kohlenstoffdioxid untersucht. Mit Hilfe der aufgenommenen Daten konnte der Verlauf im Prozess der Gasbildung nachvollzogen werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/878084223schne.txt
Rogge, Norbert; Weiß, Heiko; Kaiser, Irina; Amthor, Arvid; Hilbrunner, Falk; Fröhlich, Thomas
Design of digital controllers for electromagnetic force compensated balances focused on the disturbance transfer function. - In: Measurement accuracy and the impact on society / NCSLI Workshop & Symposium (Saint Paul, Minn.) : 2016.07.24-28. - Boulder, CO : NCSL International, (2016), insges. 10 S.

The main objective of the paper is to propose a new possible design process for controllers in electromagnetic force compensated balances (EMFC). Controllers used in EMFC balances demand a high precision of the measured and generated electrical quantities. Regarding to the achievable uncertainty in static measurements, EMFC balances are state of the art, but in future applications the importance of dynamic applications will probably increase. Therefore the controlled system should possess a high measurement bandwidth to reduce the measurement time in dynamic applications. A design process will be presented, which is strongly focused on the disturbance transfer function of the control loop. Based on the consideration of these additional system characteristics in the controller design process, the measurement time of the balance is reduced significantly compared to conventional PID controllers.


Stark, Tilman; Manske, Eberhard
Transiente Kalibrierung der Temperaturabhängigkeit resistiver Hochdrucksensoren in Großserie. - 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. 83 (2016), 12, S. 712-720
http://dx.doi.org/10.1515/teme-2016-0024
Imkamp, Dietrich; Berthold, Jürgen; Heizmann, Michael; Kniel, Karin; Manske, Eberhard; Peterek, Martin; Schmitt, Robert; Seidler, Jochen; Sommer, Klaus-Dieter
Challenges and trends in manufacturing measurement technology - the "Industrie 4.0" concept. - In: Journal of sensors and sensor systems : JSSS. - Göttingen : Copernicus Publ, ISSN 2194878X, Bd. 5 (2016), 2, S. 325-335

Strategic considerations and publications dealing with the future of industrial production are significantly influenced these days by the concept of "Industrie 4.0". For this reason the field of measurement technology for industrial production must also tackle this concept when thinking about future trends and challenges in metrology. To this end, the Manufacturing Metrology Roadmap 2020 of the VDI/VDE Society for Measurement and Automatic Control (GMA) was published in 2011 (VDI/VDE-GMA, 2011; Imkamp et al., 2012). The content of this roadmap is reviewed and extended here, covering new developments in the field of the Industrie 4.0 concept and presented with expanded and updated content.


http://dx.doi.org/10.5194/jsss-5-325-2016
Li, Di
Temperierung der Antriebe einer ultrahochauflösenden Koordinatenmessmaschine. - 52 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

In dieser Arbeit wird ein Temperierungssystem für eine ultrahochauflösende Koordinatenmessmaschine entwickelt. Die Antriebe werden bei einem Umgebungsdruck von 1 mbar sowie bei 1000 mbar temperiert. Im Experiment wird Wasser als Medium für die Abkühlung verwendet. Das Abkühlsystem besteht aus den folgenden Komponenten: Thermostat, manuelle Ventile, Verteiler, Volumenstromzähler, Proportionalventil, Ansteuerelektronik und Sammler. Durch die Steuerung der Durchflussgeschwindigkeit werden die Antriebe abgekühlt. Die Temperaturen werden durch einen Pt100 Sensor in Vier-Leiter-Schaltung gemessen. Das Temperierungssystem konnte erfolgreich getestet werden und erfüllt die gestellten Anforderungen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873952995li.txt
Köchert, Paul; Köning, Rainer; Weichert, Christoph; Flügge, Jens; Manske, Eberhard
FPGA-basierte Lageregelung zur ultra-präzisen Positionierung im Sub-Nanometerbereich. - In: Virtuelle Instrumente in der Praxis 2016 / VIP-Kongress ; 21 (Fürstenfeldbruck) : 2016.10.26-28. - Berlin : VDE Verlag, ISBN 978-3-8007-4208-0, (2016), S. 68-72

Sindram, Johannes
Untersuchung einer Methode zur optischen Winkelmessung mittels Weißlichtinterferometrie. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Diese Arbeit befasst sich mit der Erarbeitung einer neuen Möglichkeit der präzisen Winkelmessung durch die Verwendung von Weißlichtinterferenz, speziell für die Messung von Winkelsekunden. Um dies zu erreichen wird ein spezielles Prisma, genannt Kösters-Prisma in Verbindung mit einer Weißlichtquelle verwendet. Wenn sich vor dem Prisma ein Spiegel befindet, kann man bei Tageslicht in dem Prisma Interferenzstreifen beobachten. Verändert man den Winkel des Spiegels, hat dies auch eine Veränderung Interferenz zur Folge. Es wird erarbeitet, welcher messtechnische Zusammenhang zwischen dem Winkel des Spiegels und der Veränderung der Interferenzstreifen besteht. Außerdem werden die Strahlenverläufe aus mehreren Blickrichtungen betrachtet und analysiert. Der für mögliche Messmethoden zur Verfügung stehende Messbereich wird untersucht. Untersuchungen haben ergeben, dass der Messbereich unter einer Winkelminute liegt. Abschließend werden die durchgeführte Abstandsmessungen der Interferenzstreifen mit einer Kamera und einem Tool für den Computer ausgewertet und mit den real eingestellten Winkeln verglichen. Am Ende der Arbeit werden Anregungen für weitere Ansätze zur Erstellung einer Messmethode für Winkelmessungen und die Verbesserung des Versuchsaufbaus gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872764133sindr.txt