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Publikationen

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Erstellt: Fri, 17 Nov 2017 07:55:45 +0100 in 0.0232 sec


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
Domaschke, Christian
Ermittlung des Brechungsindexes von Gasgemischen im Niederdruckbereich. - 59 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Präzise Laserinterferometrie setzt die Kenntnis des Brechungsindexes der Medien im optischen Strahlengang voraus. Dafür werden empirische Modellgleichungen genutzt, welche anhand der Zustandsgrößen Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte, sowie der chemischen Zusammensetzung eine Berechnung ermöglichen. Diese Arbeit befasst sich mit der Ermittlung des Brechungsindexes eines Gasgemisches über einen Druckbereich von Normaldruck bis 1 mbar. Es wird ein Überblick über nutzbare empirische Modellgleichungen gegeben und ein Messaufbau mit allen benötigten Messgeräten realisiert. Auch die Zusammensetzung der Gase im optischen Strahlengang wird massenspektrometrisch analysiert. Durch den Vergleich von gemessenen und mit Modellgleichungen berechneten Werten, wird eine Aussage über die Verwendung der empirischen Modellgleichungen im Vakuum getroffen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872758583domas.txt
Schleichert, Jan; Fröhlich, Thomas; Manske, Eberhard
Sechskomponenten Kraft- und Drehmomentmesssystem mit elektromagnetischer Kompensation und Lagerung. - In: XXX. Messtechnisches Symposium : Hannover, 15.-16. September 2016 : Tagungsband. - Berlin : De Gruyter Oldenbourg / Messtechnisches Symposium ; 30 (Hannover) : 2016.09.15-16., ISBN 978-3-11-049429-7, (2016), S. 9-18

https://doi.org/10.1515/9783110494297-003
Heydrich, Marius
Erstellung eines Messunsicherheitsbudgets bei der Bestimmung dynamischer Kennwerte von Berührungsthermometern für verschiedene Einsatzszenarien. - 109 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Beim Einsatz von elektrischen Berührungsthermometern ist für den Anwender das zeitliche Ansprechverhalten auf Temperaturveränderungen von besonderem Interesse. Die Dynamik ist neben konstruktiven Aspekten des Thermometers und der Einbaustelle vor allem auch vom örtlichen Wärmeübergang abhängig, welcher sehr stark durch die Parameter des Mediums während der experimentellen Bestimmung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst wird. Die vorliegende Bachelorthesis beschäftigt sich mit der messtechnischen Untersuchung verschiedener, elektrischer Berührungsthermometer im einem Strömungskanal nach Lieneweg im Hinblick auf die Messunsicherheit bei der Bestimmung solcher dynamischen Kenngrößen durch Auswertung der Antwortfunktion bei der Durchführung eines Temperatursprungs. Dabei soll vor allem ein Überblick gegeben werden, wie sich variierende Prozess- (z. B. Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, Höhe des Temperatursprungs) aber auch Sensorparameter (z. B. Art, Bauform, Querschnittsfläche usw.) auf das dynamische Messverhalten von elektrischen Berührungsthermometern auswirken. Die zugrundeliegenden Vorgehensweisen, Modelle und Modellgleichungen sind bereits bekannt, weshalb an vielen Stellen auf eine genaue Herleitung verzichtet und stattdessen auf zugehörige Literatur verwiesen wird. Vielmehr geht es um die Anwendung der Erkenntnisse und Gesetzmäßigkeiten auf den existierenden Versuchsaufbau. Es werden, unter Veränderung der o.g. Parameter, verschiedenen Einsatzszenarien erzeugt. Im nächsten Schritt werden die Daten mehrerer Messungen gesammelt und anschließend in wissenschaftlicher Art und Weise analysiert. Das Ergebnis der Arbeit ist ein Messunsicherheitsbudget, welches die wesentlichsten statischen und dynamischen Fehlerquellen benennt, quantifiziert und damit eine statistisch verlässliche Aussage über die Genauigkeit bei der Bestimmung der dynamischen Kenngrößen, als auch die Fähigkeit und Robustheit des Versuchsaufbaus liefert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872581810heydr.txt
Peuker, Christian
Metrologische Untersuchungen zur Unsicherheit der Temperaturmessung mittels selbstkalibrierenden Thermometern. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Temperatur ist eine sicherheitsrelevante Prozessgröße, weshalb ist eine genaue Messung dieser Kenngröße erforderlich ist. Dafür muss die Kennlinie der verwendeten Thermometer bekannt sein. Um eine Veränderung der Kennlinie aufgrund von Alterungsprozessen zu detektieren, werden Thermometer regelmäßig kalibriert. Dies ist allerdings relativ aufwendig und kann mittels selbstvalidierenden Thermometern vereinfacht werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Messunsicherheit eines selbstvalidierenden Thermometers. Dabei wird insbesondere auf den Unsicherheitsbeitrag eingegangen, der aufgrund eines inhomogenen Temperaturfelds entsteht. Es werden Ursachen erläutert, wie es zu einem inhomogenen Temperaturfeld kommen kann. Außerdem wird ein mögliches Vorgehen zur Bestimmung dieses Unsicherheitsbeitrags aufgezeigt und am Beispiel einer Thermometerbauform angewendet.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872382931peuke.txt
Wiederhold, Andreas; Ebert, Reschad; Weidner, Markus; Halbedel, Bernd; Fröhlich, Thomas; Resagk, Christian
Influence of the flow profile to Lorentz force velocimetry for weakly conducting fluids - an experimental validation. - 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. 27 (2016), 12, S. 125306, insges. 9 S.

The Lorentz force velocimetry (LFV) is a highly feasible contactless method for measuring flow rate in a pipe or in a channel. This method has been established for liquid metal flows but also for weakly conducting electrolytes where the Lorentz force amplitudes are typically six orders smaller than the ones from liquid metal flows. Due to an increased resolution of the Lorentz force measurements which was the main focus of research in the last years, now it is possible to investigate the influence of the flow profile on the amplitude of the Lorentz force. Even if there is a semi-theoretical approach an experimental validation is still outstanding. Therefore we have tested symmetric and asymmetric flow profiles to test the LFV for weakly conducting fluids for typical industrial flows. Salt water has been used as a test electrolyte with constant values of the electrical conductivity from 0.035 to 20 S m-1 and of the flow velocity in a range of 0.5-3 m s-1. We confirmed by extensive measurements that LFV is a suitable method for flow measurements even for different flow profiles within 5% measurement uncertainty. For a wide range of applications in research and industry the LFV should be not sensitive to various flow profiles.


http://dx.doi.org/10.1088/0957-0233/27/12/125306
Sternkopf, Christian Thomas
Entwicklung von Frequenz-Offset-Stabilisierungsverfahren für Dioden- und Gaslaser. - Ilmenau. - viii, 149 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Im ersten Teil der vorliegenden Dissertation wird die Entwicklung einer neuartigen fasergekoppelten Zweifrequenz-Laserlichtquelle behandelt. Die Besonderheit dieser Heterodyn-Laserlichtquelle besteht in der Frequenzkopplung zweier He-Ne-Laser nach dem Frequenz-Offset-Verfahren. Die Frequenzkopplung wird mit einem analogen Phasen-Frequenzregelkreis (PLL-Regelkreis) sowie mit einem digitalen Frequenzregelkreis aufgebaut. Zur Charakterisierung beider Regelstrukturen werden die Stabilität und die spektrale Zusammensetzung der Differenzfrequenz herangezogen. Der elektrischen Störempfindlichkeit der Laserröhren, der Lasernetzteile sowie der Frequenzregelungen wird dabei besondere Beachtung geschenkt. Als Ergebnis wird ein einzigartiges Lasersystem präsentiert, das als Lichtquelle für Präzisions-Heterodyn-Interferometer geeignet ist. Die Laserlichtquelle weist eine Standardabweichung der Differenzfrequenz von unter 20 Hz und eine Linienbreite von unter 3 kHz auf. Sie besitzt ausreichend optische Leistung am Faserausgang für die Speisung von mehrachsigen Heterodyn-Interferometern. Die Differenzfrequenz der frequenzgekoppelten He-Ne-Laser ist zwischen 1 MHz und 20 MHz einstellbar. Im zweiten Teil dieser Arbeit steht die Entwicklung von frequenzstabilen, leistungsstarken Laserdiodenlichtquellen für die Homodyn-Interferometrie im Vordergrund. Es wird ein Überblick über die neuesten verfügbaren Laserdiodentechnologien gegeben. Die vielversprechenden Varianten der gitterstabilisierten Laserdioden mit externem Resonator (ECDL) sowie der Laserdioden mit integriertem Stabilisierungsgitter (DBR) werden messtechnisch untersucht und frequenzstabilisiert. Um die geforderten Frequenzstabilitäten für interferometrische Längenmessungen zu erreichen, wird die Lichtfrequenz der Laserdioden nach dem Frequenz-Offset-Verfahren an die Frequenzen eines stabilisierten He-Ne-Lasers gekoppelt. Dafür kommen verschiedene PLL-Regelkreise zum Einsatz, welche mathematisch modelliert und optimiert werden. Anschließend werden die PLL stabilisierten Diodenlaser experimentell aufgebaut und charakterisiert. Der frequenzgekoppelte DBR-Laser weist eine Standardabweichung der Differenzfrequenz von unter 0,5 Hz und eine Linienbreite von ca. 3 MHz auf. Anhand dieser Parameter wird die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Diodenlaser evaluiert und verglichen. Alle aufgebauten Diodenlaser wurden mit einer Faserkopplung versehen, um fasergekoppelte Homodyn-Interferometer zu speisen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/871986787.PDF
Hoffmann, Christoph
Konzeption, Aufbau und messtechnische Untersuchungen eines Strömungskanals für Prüfstände zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Berührungsthermometern in Wasser. - 129 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Ziel dieser Arbeit ist die Konzeption und der Aufbau eines Strömungskanals zur Verbesserung der Bestimmung von Thermometerkennwerten. Eine im Institut Prozessmess- und Sensortechnik der TU-Ilmenau vorhandene Einrichtung ermöglicht eine sprunghafte Temperaturänderung an Berührungsthermometern. Die Vorrichtung taucht das zu prüfende Thermometer aus der Umgebung bei Raumtemperatur in erwärmtes Wasser. Die sprunghafte Temperaturänderung ermöglicht die experimentelle Bestimmung von Zeitprozentkennwerten und der Zeitkonstanten des Thermometers. Die Kennwerte beschreiben, wie schnell ein Thermometer auf eine Temperaturänderung reagiert. In der Masterarbeit wird ein Strömungskanal zur Verbesserung der existierenden Vorrichtung entwickelt und getestet. Aufgabe des Strömungskanals ist die Ausbildung einer gerichteten und gleichförmigen Strömung, in welche das zu prüfende Thermometer eingetaucht werden kann. Vorteil der Strömung ist, dass keine Rückwirkung des Thermometers auf das Medium stattfindet. [VDI14] Die Kennwerte können genauer bestimmt werden. Die Wassertemperatur soll zwischen 30 ˚C...80 ˚C einstellbar sein, mit einer Abweichung im Bereich der Messstelle von weniger als 0,5 K über einen Zeitraum von 60 Sekunden. Die Strömungsgeschwindigkeit soll von 0,1 m/s bis 0,3 m/s variierbar sein mit einer Abweichung an der Messstelle von weniger als 10 % über einen Zeitraum von 60 Sekunden. Zunächst wird die vorhandene Sprungeinrichtung beschrieben. Anschließend werden bereits bestehende Konzepte für einen Strömungskanal vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung für den vorliegenden Anwendungsfall geprüft. Aus der Aufgabenstellung und der vorhandenen Sprungeinrichtung werden Anforderungen abgeleitet. Anhand dieser Anforderungen werden mehrere mögliche Konzepte für den Strömungskanal erarbeitet. Die Konzepte werden bewertet und das beste Konzept wird konstruktiv umgesetzt und aufgebaut. Abschließend wird der aufgebaute Strömungskanal messtechnisch untersucht und geprüft, ob die Anforderungen erfüllt sind.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870908383hoffm.txt
Kirchner, Johannes
Überarbeitung eines Messaufbaus für Untersuchungen von Kleberquellen und Entwicklung einer Software zur automatisierten Signalauswertung. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Aufgrund von ungenauen oder zumeist gar nicht existierenden Angaben von Quelleffekten verschiedener Kleber ist im Vorfeld dieser Arbeit ein Messaufbau entstanden, in dem klimatische Bedingungen geregelt und Klebeschichtdickenänderungen mittels Interferenzstreifenverschiebungen gemessen werden können. Diese Verschiebungen werden aufgenommen und als Bild gespeichert. Aufgabe dieser Abschlussarbeit ist die automatisierte Auswertung dieser Interferenzstreifenverschiebungen sowie eine konstruktive Überarbeitung des Messaufbaus. Im Verlauf dieser Abhandlung ist ein Matlabfile entstanden, welches durch signalverstärkende Maßnahmen und der Analyse des Signals mittels Sinusregression die aufgenommenen Bilder mit einer hohen Auflösung zuverlässig auswerten kann. Nach Überprüfung einer vorhandenen Messreihe wird deutlich, dass der zeitliche Ablauf dieser Messreihe überarbeitet oder eine Simulation geschaffen werden muss, um die Endausdehnung der Klebeschichten zu berechnen. Konstruktive Änderungen des Aufbaus verbessern den Kontrast und die Auswertbarkeit der Proben zusätzlich und vereinfachen die Bedienbarkeit. Insgesamt ist ein äußerst zuverlässiger Algorithmus zur Auswertung von Streifenverschiebungen entstanden, welcher durch Überprüfung der Standardabweichung verifiziert ist, die Auswertung deutlich vereinfacht und die manuelle Messung von Kleberschichten ersetzt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870600702kirch.txt