Bachelorarbeiten

Zur Untersuchung der Relativbewegungen zwischen dem Tastsystem und Messtisch der Nanopositionier- und Messmaschine 200 soll die Impulsantwort auf einen definierten mechanischen Impuls ermittelt werden. Zu diesem Zweck wird in dieser Arbeit eine Baugruppe zur Erzeugung von definierten, reproduzierbaren, mechanischen Impulsen entwickelt und konstruktiv umgesetzt. Nach der Erläuterung der Anforderungen an die Baugruppe werden geeignete technische Prinzipe entwickelt und analysiert. Auf Basis dieser Betrachtung wird ein Tauchspulenaktor dimensioniert und eine geeignete Sensorik zur Positionsbestimmung gewählt. Nach der Evaluation des Prototyps wird eine Baugruppe mit aktiver Reaktionskraftkompensation konstruiert und gefertigt. Die Untersuchung ihrer Funktion zeigt, dass der erzeugte Impuls in seiner Stärke und Form reproduzierbar ist, jedoch weitere Optimierungen der Baugruppe notwendig sind, um die Reaktionskräfte zuverlässig und vollständig kompensieren zu können, sodass eine genaue Messung der Impulsantwort gewährleistet werden kann.

Interferometrische Verfahren haben sich in der modernen Hochpräzisions-messtechnik zur ersten Wahl entwickelt. Um der steigenden Nachfrage nach kleineren Sensoren und niedrigeren kostengerecht zu werden, hat das IPMS ein Interferometerkonzept entwickelt, das auf dem optischen Stehwelleneffekt basiert und kleinere Interferometergrößen ermöglicht. Um dieses Konzept zu realisieren, hat das IPMS in Zusammenarbeit mit dem CiS Erfurt ultradünne, transparente, photoempfindliche Sensoren entwickelt. Um die Eignung dieser Sensoren zu beurteilen, ist es nun notwendig, ihre optischen und elektrischen Parameter zu charakterisieren. In dieser Arbeit wurden die elektrischen, optischen und photoelektrischen Eigenschaften von 74 dieser neuen Sensoren experimentell gemessen.

Der Einsatz redundanter Temperaturmesssysteme erlaubt es, die Betriebssicherheit von Sensorsystemen deutlich zu erhöhen. Solche Systeme bestehen aus mindestens zwei Sensoren gleicher oder unterschiedlicher Technologie bzw. Kennlinie. Im Rahmen dieser Arbeit werden diversitär aufgebaute, redundante Temperaturmesssysteme untersucht. Diese bestehen aus einer vom CiS Forschungsinstitut optimierten Halbleiterdiode sowie einem industriell gefertigten Platin-Widerstandsthermometer (Pt1000). Konkret soll die Fragestellung beantwortet werden, inwieweit die Halbleiterdioden für den Einsatz in Redundanzsystemen geeignet sind. Zu diesem Zwecke wurden die jeweiligen Sensorelemente zunächst getrennt voneinander in einem Temperaturbereich von −40 ˚C bis +140 ˚C untersucht. Aus den Messungen ließ sich schlussfolgern, dass der optimale Betriebsbereich der Dioden zwischen 100 μA und 300 μA liegt. Außerdem entsprechen die untersuchten Pt1000 der vom Hersteller garantierten Genauigkeitsklasse A. Bei der Untersuchung der Redundanzsysteme konnte nachgewiesen werden, dass die Dioden des Typs W-DO303 bei 100 μA über den untersuchten Temperaturbereich eine maximale Abweichung von ±0,41 K von der Solltemperatur aufweisen. Die Dioden des Typs D5_07 hingegen eignen sich nur bedingt für den Einsatz in Redundanzsystemen, da diese nur bei 300 μA und 500 μA für weite Teile des untersuchten Temperaturbereiches Abweichungen kleiner ±0,6 K aufweisen. Im Vergleich zu den Platin-Widerstandsthermometern entspricht die Grenzabweichung der Dioden beider Typen mindestens der Genauigkeitsklasse C. Im Hinblick auf die Ergebnisse ist zu sagen, dass sich die untersuchten Halbleiterdioden des CiS Forschungsinstituts unter den oben genannten Randbedingungen für den Einsatz in Redundanzsystemen eignen. Hierbei ist den Dioden des Typs W-DO303 unter Berücksichtigung der Eigenerwärmung sowie Genauigkeit der Vorzug zu geben.

Ziel dieser Arbeit ist es, einen Versuchsaufbau zur Messung des Kammerdruckverlaufs von Außenzahnradpumpen zu entwickeln und mit Hilfe erster Messungen Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten von Außenzahnradpumpen zu ziehen. Um dies zu erreichen, werden geeignete Konzepte erarbeitet und diese anhand definierter Anforderungen miteinander verglichen. Für die zwei vielversprechendsten Lösungsansätze werden Messungen durchgeführt und deren Ergebnisse vorgestellt. Dabei werden die im Druckverlauf erkennbaren Prozesse und Effekte detailliert beschrieben und der Einfluss der Betriebsparameter Druck, Drehzahl und Temperatur auf den Kammerdruckverlauf untersucht. Zudem erfolgt ein Vergleich zwischen den Ergebnissen der verwendeten Messaufbauten, um herauszuarbeiten, welche Variante für zukünftige Untersuchungen am besten geeignet ist. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit dem hydraulischen und akustischen Verhalten der Pumpe in Zusammenhang gebracht. Abschließend wird ein Ausblick über mögliche Optimierungspotentiale geschaffen.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Beleuchtungshomogenität von Infrarot-Leuchtdioden vom Typ L9337-02. Für diesen Zweck wird ein Prüfstand entwickelt und in Betrieb genommen. Der gesamte Entwicklungsprozess des Prüfstandes, dessen Aufbau und Funktionsweise, ebenso wie Benutzerhinweise und benötigte Geräteeinstellungen, sind in dieser Arbeit dokumentiert. Außerdem wird ein Algorithmus zur Rekonstruktion einer hochauflösenden Aufnahme aus Einzelbildern vorgestellt und mehrere Algorithmen, die der weiteren Aufbereitung dieser Aufnahme dienen. Zusätzlich werden erste Messdaten aufgenommen und ausgewertet

Um neue Einsatzmöglichkeiten für Wärmestromsensoren zu erschließen, wurde am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau ein Konzept für eine Kalibrierstand entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte der mechanische Aufbau dieses Konzepts verbessert und der Temperaturbereich erweitert werden. Dafür werden die genauen Anforderungen an die Kalibriereinrichtung definiert und darauf aufbauend wird in einem konstruktiven Entwicklungsprozess auf Prinzipebene eine Lösung erarbeitet. Der aus dem Ergebnis resultierende Aufbau soll dann gefertigt und montiert werden. Parallel dazu sollen geeignete Komponenten für Temperierung und Messungen gewählt werden. Ein schematischer Schaltplan stellt die Interaktion der einzelnen Komponenten dar. Abschließend wurde die Theoretische Abweichung der Messkette bestimmt und ein Fazit für die Realisierbarkeit, der in den Anforderungen festgelegten Messunsicherheit, gezogen.

Diese Arbeit umfasst neben der Konstruktion eines Demonstrators zur Messung von Rauchgasbestandteilen auf Basis des Messprinzips der dispersiven Absorptionsfotometrie im Wellenlängenbereich zwischen 180 nm und 500 nm auch die Thermostatisierung der Messstrecke auf eine Temperatur von über 220 ˚C, um Einflüsse der Kondensation der im Rauchgas enthaltenen Bestandteile Wasserdampf und gasförmiger Schwefelsäure zu verhindern. Außerdem wird der konstruierte Demonstrator in Betrieb genommen und messtechnische Untersuchungen zur Konzentrationsbestimmung der Rauchgasbestandteile Schwefeldioxid, Stickstoffoxid und Stickstoffdioxid durchgeführt.

Da sich die Präzisionsmesstechnik in den letzten Jahren weltweit immer weiter als Schlüsseltechnologie entwickelt hat, fordert die Industrie immer genauere und verlässlichere Geräte und Maschinen. Das Fachgebiet Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau forscht und entwickelt auf diesem Gebiet sehr erfolgreich. Thema der Bachelorarbeit ist die Entwicklung und Konstruktion eines Prüfstandes für eine pneumatische Gewichtskraftkompensation. Diese Gewichtskraftkompensation soll in der Nanomess- und Positioniermaschine NPMM-200 der Technischen Universität Ilmenau zum Einsatz kommen. Vor dem Verbau muss diese Komponente jedoch in einem Prüfstand validiert und getestet werden, damit die eigentliche Maschine nicht beschädigt oder gefährdet wird. Weiterhin sollen alle Baugruppen der Kompensation ohne Änderung mit der NPMM-200 kompatibel sein. Nach der Erarbeitung eines Überblickes über den Stand der Technik und bekannten Lösungen werden nach Grundsätzen der Entwicklungsmethodik Lösungsmöglichkeiten für die Funktionserfüllung betrachtet und die geeignetsten ausgewählt. Ausgehend davon wird ein konkretisiertes technisches Prinzip erstellt und daraus eine Konstruktion mit entsprechenden Berechnungen und Dimensionierungen abgleitet. Den Schluss bilden die Montage und die Inbetriebnahme des Prüfstandes.

Diese Arbeit befasst sich mit einer Edelstahl-Brückenwaage, welche als Hochlastkomparator eingesetzt werden soll. Es wird die Leistungsfähigkeit eines vorhandenen Entwicklungsmusters untersucht. Anschließend erfolgt eine Spezifizierung des Gerätes auf verschiedene Lastbereiche, indem die Hebelbeweglichkeiten des Systems verbessert werden. Dabei liegt der Fokus darauf, mit dünnen Federelementen geringer Steifigkeit den Einfluss von unumgänglichen Fertigungstoleranzen auf die Wiederholbarkeit der Waage zu eliminieren.Vor und nach dem Umbau des Systems werden Messungen zur Einschätzung der Leistungsfähigkeit durchgeführt. Anhand dieser Erkenntnisse wird die Praktikabilität dünnster Federelemente im Kontext dieser Brückenwaage abgeschätzt und es werden Verbesserungen vorgeschlagen.

Die Miniaturisierung von Bauelementen bis in den Nanometerbereich hat in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Die an der TU Ilmenau entwickelten Nanopositionier- und Nanomessmaschinen ermöglichen bereits die nanometergenaue Positionierung und Vermessung von einfachen Geometrien. Ein zusätzliches Positioniersystem mit zwei rotatorischen Freiheiten erhöht die Zugänglichkeit von Geometrieelementen komplexer Bauteile, wie Sphären, Asphären und Freiformen. Die Integration des Systems in die Maschine limitiert den zur Verfügung stehenden Bauraum für zusätzliche Komponenten. In diesem Zusammenhang soll, um mit dem Rotationssystem Messungen durchzuführen, ein miniaturisierter Sensorkopf entwickelt, konstruiert und gefertigt werden. Der Sensorkopf soll dabei kompatibel mit dem bereits vorhandenen Sensorkonzept sein. Es werden verschiedene technische Prinzipe erarbeitet und hinsichtlich ihrer Funktionalität sowie ihrer Größe bewertet. Das favorisierte Prinzip wird daraufhin konkretisiert. Um den Funktionsnachweis des Prinzips zu erbringen, wird ein Vorversuch mit einem Prototyp durchgeführt. Anschließend folgt die Konstruktion und Fertigung zweier möglicher Varianten.

In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde die automatische Lastwechselvorrichtung des bestehenden Seriengerätes vom Typ CEE 10000S-L der Firma Satorius konstruktiv überarbeitet. Dabei wurden unter anderem mit der Bewertung des existierenden Systems und der dargestellten Abstraktion in ein technisches Prinzip Schwachstellen der bisherigen Anordnung verdeutlicht. Für das notwendige Redesign wurde eine Zerlegung in verschiedene Funktionseinheiten vorgenommen. Bei der Konzeption der Baugruppen für die Bewegung in rotatorischer und translatorischer Richtung erfolgte ein Vergleich der erstellten Varianten. Unter der Berücksichtigung konstruktiver, metrologischer und ökonomischer Gesichtspunkte wurde ein Entwurf für jede Funktionseinheit ausgewählt und weitergehend betrachtet. Besonderem Augenmerk galt der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften durch optimierte Dimensionierung der primären Komponenten. Wenngleich die Belastungen aufgrund der Verdopplung der Massestücke stiegen, konnte die Tragfähigkeit in den Führungen und Lagern als Hauptkomponenten erhöht werden. Die Aktualisierung der beiden Antriebsstränge an den Stand der Technik wurde unter der Maßgabe der Verkleinerung des benötigten Bauraums und Senkung des Getriebespiels durchgeführt. Durch die weitestgehend konsequente Ausnutzung von Norm- und Kaufteilen sowie der Zerlegung komplexer Bauteile in mehrere funktionserfüllende Einzelteile wurden die anfallenden Kosten reduziert. Die Ergebnisse der Konzeptionsschritte wurden in einem vollständigen technischen Entwurf umgesetzt und mit Festigkeitsnachweisen sowie Lebensdauerberechnungen verifiziert.

In dieser Arbeit wurde ein Universalprüfstand zur Ermittlung mechanischer Kenngrößen an Funktionsmustern konzipiert. Die Konzipierung erfolgte in Anlehnung an den in VDI 2221 [1] beschriebenen Entwicklungsprozess. Ergebnis der Arbeit ist eine den Anforderungen entsprechende Konzeptvariante eines Prüfstands, welcher Kraft-Weg-Kennlinien und Drehmoment-Winkel-Kennlinien in unterschiedlichen Messbereichen aufnehmen kann. Das System kann die genannten Größen erzeugen und messen. Zu Beginn der Arbeit wurden die Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt erarbeitet. Im Anschluss wurden zur Funktionserfüllung nötige Elemente definiert und Prinziplösungen für diese erarbeitet. Auf Grundlage der Prinziplösungen wurden Wirkstrukturen entwickelt und bewertet, um die technisch und wirtschaftlich beste Lösung zu ermitteln. Durch eine erneute Kombination von Prinziplösungen nach der Bewertung konnten zuvor auffällige Schwächen der Wirkstrukturen beseitigt und eine optimale Konzeptvariante ermittelt werden. Diese zeichnet sich durch sehr gute Genauigkeit der Messsysteme trotz niedriger Technologiekosten aus. Die Kraft und das Drehmoment werden auf Basis von Dehnmessstreifen gemessen. Durch einen modularen Aufbau des Prüfstands können durch Austausch der Messsysteme unterschiedliche Messbereiche bedient werden. Der Weg wird ebenso wie der Winkel mit einem absolut codierten, optischen Messsystem aufgenommen. Dadurch können hohe Auflösungen und Genauigkeiten erzielt werden, wobei keine Zählfehler, wie bei inkrementellen Verfahren, auftreten. Die aufgenommenen Messwerte werden in LabVIEW ausgewertet und als Kraft-Weg-Kennlinien sowie Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinien ausgegeben.

In dieser Bachelorarbeit wird der Nachweis der Machbarkeit erbracht, einen Innendurchmesser mittels gekoppeltem Weißlicht in einem optischen Experimentalaufbau zu messen. Sie baut auf einem bestehenden Aufbau auf und beschäftigt sich mit deren Umbau. Der Nenndurchmesser des im Versuchsaufbau verwendeten Lehrrings beträgt 98 mm. Die Lichtquelle ist eine Superlumineszenzdiode mit einer mittleren Wellenlänge von 840 nm, einer spektralen Breite von 90 nm und einer Leistung von 10 mW. Die Strahlung der Quelle wird mittels Monomodefaser in den Aufbau eingebracht. Der Experimeltalaufbau ist vom Aufbau des Michelson-Interferometers abgeleitet. Es werden im Aufbau polarisationsoptische Bauteile verwendet um den Kontrast der Interferenzsignaturen zu erhöhen und zusätzliche Signaturen zu vermeiden. Die Reflexion der Strahlung am Lehrringdurchmesser erfordert die Anpassung des Strahlengangs durch Zylinderlinsen, damit eine Interferenzsignatur zustande kommt. Mittels der Weißlichtinterferenz kann der Durchmesser absolut anhand von zwei auftretenden Interferenzsignaturen bestimmt werden. Dies erfolgt durch das Verstellen eines beweglichen Spiegels von der Position des maximalen Kontrastes der ersten Signatur bis zur zweiten Signatur. Die Strecke entspricht dem optischen Weg, den ein Strahl zwischen zwei Reflexionen an gegenüberliegenden Stellen des Lehrring-Innenmantels im Durchmesser des Lehrringes zurücklegt. Um den geometrischen Weg des Innendurchmessers zu bestimmen, ist ein Glaswegausgleich für die Glasbauteile im Lehrring einzusetzen, bevor die Positions des Spiegels für die zweite Signatur bestimmt wird.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen einer elektromagnetisch, kraftkompensierten (EMK-)Waage bezüglich der Gestellverkippung, bei dynamischen und statischen Anregungen. Hierfür werden Untersuchungen mit mehreren Anregungsfrequenzen und -amplituden durchgeführt, um deren Einfluss auf die Verkippung des Gestells zu untersuchen. In mehreren Messkonfigurationen werden die Verkippungen des Gestells und der Lastaufnahme mit Hilfe eines Dreistrahlinterferometers gemessen. Die Messdaten werden aufbereitet und dargestellt. Es werden für die gemessenen Verkippungen Ausgleichsrechnungen vorgenommen, um den Einfluss der Gestellverkippung auf die Verkippung der Lastaufnahme zu untersuchen. Außerdem wird ein Zusammenhang der Auslenkung der Lastaufnahme und der Gestellverkippung untersucht. Hierfür werden statische Messungen vorgenommen, um die Verkippung des Gestells, als Drehfeder-Masse-System abschätzend modellieren zu können.

Für den Abgleichprozess von Fahrzeugdrucksensoren ist eine stabile Temperierung notwendig, welche derzeit durch Konvektionsöfen erfolgt. Das Verfahren der Induktiven Erwärmung zeigt Vorteile hinsichtlich der realisierbaren Prozesszeit und des Wirkungsgrades. Deshalb soll es zur Kostenreduzierung und Prozessoptimierung in bestehenden und neuen Anlagen eingesetzt werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, den Prozess der Induktiven Erwärmung an einer bestehenden Versuchsanlage weiterzuentwickeln und dessen Serientauglichkeit nachzuweisen. Hierfür ist es notwendig, ausgewählte Temperaturmessverfahren auf ihre Eignung hin zu beurteilen. Dies erfolgt mittels Fähigkeitsuntersuchungen an den Messmitteln: Thermoelement, Widerstandsthermometer und Pyrometer. Abschließend wird eine Vorzugsvariante vorgeschlagen. Die Prozessstabilität soll durch einen Reglerentwurf erreicht werden. Hierfür ist an der Anlage ein PID-Regler vorgesehen. Für den rechnerischen Reglerentwurf wird das System über eine Modellbildung, aus dem physikalischen Modell und mittels einer Systemidentifikation, bestimmt. Bei der Verifikation der Temperaturmessmittel treten Messfehler auf, deren Ursachen dargestellt sind. Die bei der Reglererprobung aufgetretenen Abweichungen werden analysiert und in Form einer Anpassung des Reglermodells, an der realen Regelstrecke verifiziert.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Direkt-Laser-Schreib-System (engl. direct laser writing, kurz DLW-System) für die Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) entwickelt, um deren Funktion zu erweitern. Nach Integrieren des DLW-Systems kann die NMM-1 nicht nur messen, sondern auch schreiben. Der schon in der NMM-1 integrierte Fokussensor und das Kameramikroskop werden zuerst vorgestellt. Da das DLW-System stark von dem optischen Hintergrund abhängt, muss dieser ebenfalls erläutert werden. Zum Beispiel was Schärfentiefe oder numerische Apertur bedeutet, welche Linsenfehler es gibt und wie man die Linsenfehler eliminieren kann. Außerdem wird der Schreibprozess direkt mit einem Laserstrahl auch erklärt. Bei der Konstruktion werde zwei Varianten dargestellt. Die zweite Variante wird als finale Lösung genommen, da es eine Verbesserung der ersten Variante ist. Schließlich wird das DLW-System in der Praxis aufgebaut und ein Versuch durchgeführt, um zu prüfen, ob das DLW-System richtig funktioniert.

An der technischen Universität Ilmenau wurde ein mehrachsiger Kraft- und Drehmomentsensor entwickelt, welcher auf dem Prinzip der Kibble-Waage beruht. Dieses Prinzip ermöglicht eine Selbstkalibrierung des Sensors. Langfristig soll die Genauigkeit der Selbstkalibrierung nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wird der dazu notwendige Lastwechsler realisiert, der ein traditionelles Drehmomentkalibrierverfahren anwendet. Durch die Analyse bekannter Drehmomentkalibrierverfahren wird eine Basis zur Auswahl des effizientesten Funktionsprinzips geschaffen. Das ausgewählte Prinzip wird anschließend ausgearbeitet und in einem Kalibrieraufbau umgesetzt. Mit diesem Aufbau werden Versuche zur Wiederholbarkeit und zur Belastung des Sensors durchgeführt und anschließend ausgewertet.

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.

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.

Diese Bachelorarbeit behandelt die Entwicklung und anschließende erste Erprobung eines hoch präzisen Messgeräts, für die Erfassung von Oberflächenabweichungen an optischen Oberflächen. Zu Beginn der Entwicklung stand die Konzeptphase, mit der anschließenden konstruktiven Umsetzung des Geräts. Abschließend fand eine erste messtechnische Untersuchung des Aufbaues statt. In der Konzeptphase ist das Grundfunktionsprinzip des Aufbaus entwickelt worden. Dabei wird durch die hochauflösende Messung der Position von Oberflächenpunkten in allen drei Raumrichtungen die Topologie der Oberfläche erfasst. Die Gestaltabweichung wird durch den Vergleich des Messobjekts mit einer Referenzfläche ermittelt. Bei der Konstruktion standen eine geringe Messunsicherheit, Reduzierung von Störeinflüssen und eine flexible Anwendung im Vordergrund. Anschließend wurde der Aufbau in Form eines Prototypen realisiert. Die erste messtechnische Untersuchung ergab, dass das Gerät die gestellten Anforderungen erfüllt. Die Messdaten zeigen schon im Rohzustand einen sehr geringen Anteil an Störsignalen bei einer sehr hohen Reproduzierbarkeit. Mit dem Gerät ist eine Qualifizierung von optischen Oberflächen mit Abweichungen bis [Lambda]/30 möglich.

Inhalt dieser Bachelorarbeit ist die Überarbeitung des Praktikumsversuches "Dynamische Kennwerte von Berührungsthermometern", der im Fachgebiet Prozessmesstechnik angeboten wird. Bestandteil dieser Überarbeitung sind Anpassungen bereits vorhandener Messprogramme und messtechnische Untersuchungen zu neuen Thermometerbauformen mit dem Ziel, eine Auswahl geeigneter Messszenarien und Aufgaben bezüglich der im Praktikum angestrebten Lernziele zu treffen. Diese werden in einer neuen Praktikumsanleitung aufgeführt. Abschließend erfolgt eine Betrachtung der wichtigsten Einflussfaktoren auf das Messunsicherheitsbudget.

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue mechanische Führung für einen Mikroantrieb entwickelt, simuliert und in die Praxis umgesetzt. Ziel ist die Integration des Antriebs in den Messausleger eines neuartigen Handmessgeräts auf Basis der Weißlichtinterferometrie. Dazu werden zunächst verschiedene Konzepte mechanischer Führungen vorgestellt und auf ihre Einsetzbarkeit hin analysiert. Prinzipiell geeignet scheint ein Konzept mit Blattfedern, welches im Hinblick auf Funktion und Anforderungen untersucht sowie charakterisiert wird. Aus der Blattfederführung wird eine neue Führung abgeleitet und entsprechend den Anforderungen weiter angepasst und verbessert. Bei dem neuen Konzept dienen Federdrähte als Führungselemente, welche im Laufe der Arbeit dimensioniert werden. Ein weiterer entscheidender Aspekt ist die Anordnung der Drähte. Es werden verschiedene Anordnungen simuliert und nach einer Bewertung das Beste weiter verfolgt. Nach der theoretischen Betrachtung und Auslegung des neuen Führungskonzepts erfolgt eine Umsetzung dessen und eine Integration in den Laboraufbau, um anhand praktischer Versuche die Funktionsweise zu verifizieren und die Eigenschaften zu charakterisieren. Es zeigt sich, dass die Federdrahtführung grundsätzlich funktionsfähig ist, allerdings doch ein paar Probleme auftreten, sodass weiter am Konzept mit Blattfedern festgehalten und dieses optimiert wird.

Die Kalibrierung von Thermometern an Fixpunkten zeichnet sich durch die hohe erreichbare Genauigkeit und die gute Reproduzierbarkeit aus. Um Fixpunktkalibrierungen auch in der Industrie sinnvoll nutzen zu können, muss die Kalibrierung schneller und günstiger durchführbar sein. Dafür werden kleinere Fixpunktzellen verwendet, was zur Folge hat, dass die Kalibriergenauigkeit nachlässt. Ziel der Arbeit ist es, für eben diese Kalibrierung weitere leicht zugängliche, günstige und geeignete Stoffe und Stoffgemische zu finden. Dafür werden Versuchsstoffe, die einen Phasenübergang im Temperaturbereich von 0 ˚C bis -50 ˚C aufweisen, charakterisiert und die für die Thermometerkalibrierung an Fixpunkten relevanten Eigenschaften ermittelt. Mit den erarbeiteten Kriterien zur Auswahl von Fixpunktmaterialien werden dann Stoffe und Gemische ausgewählt, die sich möglicherweise für eine Thermometerkalibrierung eignen. Die Auswahl der Versuchsstoffe und die Untersuchung orientieren sich dabei an den Ansprüchen einer industriellen Verwendung von Fixpunktmaterialien zur Thermometerkalibrierung. Mit Hilfe von Versuchen an eigens aufgebauten Fixpunktzellen und einem bereits kalibrierten Thermometer wird die Tauglichkeit der ausgewählten Stoffe zur Fixpunktkalibrierung getestet. Die Ergebnisse zu den einzelnen Stoffen werden dann miteinander verglichen und ausgewertet. Um einen Vergleich der Ergebnisse zu bereits vorhandenen Erkenntnissen anstellen zu können, wird die Untersuchung zusätzlich mit einem bereits untersuchten Material durchgeführt.

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.

Zur Sicherstellung der Qualität der Lackierungen ist ein bestimmter Luftvolumenstrom in der Lackierhalle notwendig. Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Projektierung einer Regelung der Lüftungsanlagen im Airbus Paintshop A380. Zu untersuchen ist die Möglichkeit der Konstanthaltung des Luftvolumenstroms. Diese Arbeit gibt zuerst einen Überblick über den Paintshop A380, sowie über den Aufbau und die Funktionsweise der Lüftungsanlagen. Anschließend erfolgt die Aufnahme des Ist-Zustands unter den vorhandenen festen Geräteeinstellungen. Es werden verschiedene Regelverfahren verglichen und erläutert, warum die Drehzahlregelung anderen Regelverfahren vorzuziehen ist und wie diese umgesetzt wird. Dazu wird gezeigt, dass der Volumenstrom in der Lüftungsanlage über eine Differenzdruckmessung am Ventilator ermittelt werden kann, da der Volumenstrom in einem festen Zusammenhang mit diesem Differenzdruck steht. Mittels Netzmessungen mit dem Handmessgerät testo 480 wird nachgewiesen, dass sich der, für die Differenzdruckmessung eingesetzte, Differenzdrucktransmitter für die Messaufgabe eignet und dass dieser korrekt funktioniert. Betrachtet werden des Weiteren der Regelkreis und dessen Parametrierung. Führungs- und Stellgrößen werden festgelegt. Das Verhalten der ungeregelten und der geregelten Anlage werden jeweils durch eine Simulation der Filterbeladung ermittelt. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass es möglich ist, den Volumenstrom über die Drehzahlregelung konstant zu halten.

MehrfachFixpunktzellen (MFPZn) werden zur Kalibrierung von Thermometern an den TemperaturFixpunkten von Phasenumwandlungen verwendet. Ihr Vorteil gegenüber herkömmlichen Fixpunktzellen ist, dass die Kalibrierung an mehreren Fixpunkten in nur einem Messaufbau durchgeführt werden kann. Schwerpunkt der Arbeit ist es, ein numerisches Modell einer MFPZ mit den Metallen Indium, Zinn und Zink zu erstellen. Ziel ist die Beschreibung und Untersuchung des thermischen Verhaltens des Messaufbaus samt Zelle. Dazu ist zunächst ein Simulationsmodell mit näherungsweise berechneten Randbedingungen vorbereitet worden. Mit Hilfe einer Parametervariation ist das thermisch-transiente Verhalten des Modells den Messungen mit der MFPZ angepasst worden. Es ist ein logisches Modell umgesetzt worden, mit dem die Phasenumwandlungen der Fixpunktsubstanzen in der Zelle abgebildet werden können. Eine Bewertung der Randbedingungen hat gezeigt, dass ihre Werte im Vergleich zu den Messungen plausibel sind. Durch eine weitere Untersuchung des numerischen Modells ist demonstriert worden, dass es auch in anderen Temperaturbereichen als die der Phasenumwandlungen einsetzbar ist. Der abschließende Teil der Arbeit leitet konstruktive Optimierungsmöglichkeiten der Zelle und ihres Messaufbaus aus den Erkenntnissen mit dem Modell ab. Es wird außerdem ein Optimierungspotential des numerischen Modells evaluiert.

Bei der technischen Temperaturmessung mit Berührungsthermometern besteht aufgrund der dynamischen Messabweichung eine Verzögerung zwischen der Mediumstemperatur und der Sensortemperatur des Berührungsthermometers. Zur Beschreibung dieser Verzögerungsglieder eignet sich das Ersatzschaltbild eines RC-Modelles. Die Zeitkonstanten des RC-Modells wurden mit Kenntnis des Aufbaus und der verwendeten Materialen eines Thermoelements berechnet. In der Arbeit wird das dynamische Verhalten von vier Thermoelementen vom Typ N, die in Abgasanlagen eingesetzt werden, messtechnisch untersucht und die dynamischen Eigenschaften verglichen. Dazu wurden die Sprungantworten der Thermoelemente an einer Prüfeinrichtung am Fachgebiet der TU Ilmenau für verschiedene Mediumstemperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten aufgenommen und messtechnisch bewertet. Die Auswertung der Messergebnisse der Sprungantworten erfolgt mit Hilfe eines MATLAB Algorithmus unter Verwendung eines Filters, um so eine bessere Endwertbestimmung zu gewährleisten. Weiterhin wurden die Zeitprozentkennwerte und Zeitkonstanten bestimmt. Die Berechnung und Bewertung der Zeitkonstanten der Sprungantworten erfolgte mit verschiedenen Verfahren, wie der erweiterten Approximation, der sukzessiven Reduktion und mit Hilfe der MATLAB "pem" Funktion. Weiterhin wurde die Reproduzierbarkeit der Messung betrachtet sowie der Einfluss einer Veränderung der Einbaulage der Thermoelemente. Betrachtet wurden ebenfalls die Totzeiten der Sprungantworten.

Die vorliegende Arbeit analysiert und beschreibt die Charakteristik der resultierenden Axialkraft eines Planetenrades im 8HP Automatikgetriebe. In der klassischen Getriebetheorie ist diese jedoch nicht existent, da angenommen wird, dass Planetenräder aufgrund ihrer Abstützung an Sonnen- und Hohlrad axialkraftfrei sind. Es werden theoretische Ansätze erläutert und validiert, die den vermuteten Axialkraftunterschied erklären. Außerdem werden alle nötigen Grundlagen zu der verwendeten Getriebe und Messtechnik erläutert. Mit Hilfe einer Kraftmessdose in axialer Einbaulage zu dem Planetenrad wird die resultierende Axialkraft unter realen Bedingungen im Getriebe aufgenommen. Durch eine mehrkanalige Telemetrie kann das Messsignal nach außen übertragen und aufgezeichnet werden. Die anschließende Auswertung stellt den Verlauf der resultierenden Axialkraft strukturiert nach Gängen und Betriebszuständen dar. Alle sich ergebenden Abhängigkeiten von Einflussfaktoren wie Drehzahl, Moment und Leistung werden erläutert und mit Hilfe eines Berechnungsmodells der Kraftverlauf nachgestellt. Aus den gewonnen Erkenntnissen kann eine Abschätzung über das mögliche Reibungsreduzierungspotential abgegeben und eine Richtung für weitergehende Untersuchungen aufgezeigt werden.

Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Konzeption einer Singlepoint-Wägezelle für dynamische- und Präzisionsanwendungen im niederen Lastbereich. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet ein Variantenvergleich zwischen Parallellogrammverformungskörpern mit konzentrierten beziehungsweise verteilten Elastizitäten, wobei neben dem primären auch das parasitäre Verhalten berücksichtigt wurde. Grundlage des Variantenvergleichs sind umfangreiche analytische Berechnungen, basierend auf reduzierten mechanischen Modellen, um die metrologischen Eigenschaften der Wägezelle zu charakterisieren. Im Ergebnis der Arbeit sind allgemeine Empfehlungen für die Auslegung von Parallellogrammverformungskörpern festgehalten. Neben geometrischen Parametern wurde auch die Eignung verschiedener potenzieller Werkstoffe untersucht. Die Ergebnisse der analytischen Berechnungen wurden anhand einer konkreten Realisierungsvariante mittels einer numerischen FEM-Simulation erfolgreich verifiziert.

Im Zuge der Fertigungsüberwachung und -steuerung werden bei Bosch laufende Qualitätskontrollen durchgeführt. Für die an den halb- und vollautomatischen Fertigungslinien im Bosch Werk Eisenach hergestellten Crimpverbindungen ist die Crimphöhe ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Der aktuelle Messprozess zur Ermittlung der Crimphöhe ist derzeit nicht fähig und genügt damit nicht den Ansprüchen der Qualitätssicherung. Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines fähigen Messprozesses. Dazu werden zunächst die Qualitätsanforderungen an eine Crimpverbindung festgelegt und eine Definition der Crimphöhe entwickelt. Nach einer Erläuterung der Vorgehensweise zur Bestimmung der Prüfprozessfähigkeit bei Bosch folgt eine Analyse der aktuellen Crimphöhenmessung. Auf dieser Grundlage wurden verschiedene Optimierungsmaßnahmen erprobt, mit denen bereits eine wesentliche Verbesserung des bestehenden Messprozesses erreicht werden kann. Nachdem diese Maßnahmen die Grenzen des bestehenden Systems aufzeigten, wurden Untersuchungen neuer geeigneter Messsysteme durchgeführt. Hierbei konnte für ein System eine Fähigkeit nachgewiesen werden.

Die vorliegende Bachelorarbeit behandelt die Auswahl und Einbindung geeigneter Messtechnik für einen Kennfeld-Prüfstand. Am Beispiel eines PKW-Wasserpumpen-Prüfstandes soll das Vorgehen zur Erstellung eines Messmittel-Empfehlungskataloges aufgezeigt werden. Dieses beginnt mit einer Beschreibung einer typischen regelbaren Kühlmittelpumpe und einer anschließenden Analyse der Anforderungen welche von den Automobilzulieferern an diese gestellt werden. Auf dieser Grundlage werden die Rahmenbedingungen für die Auswahl der geeigneten Messmittel erstellt. Es muss die Messung von Volumenstrom, Druck, Temperatur, Drehzahl und Drehmoment realisiert werden. Im zweiten Teil der Arbeit werden ausgewählte Messverfahren kurz beschrieben und auf ihre Eignung überprüft. Die am besten geeigneten Messmittel werden in einem Empfehlungskatalog zusammengestellt. Abschließend wird eine Empfehlung für die Einbauposition der ausgewählten Messtechnik gegeben.

Eine Vielzahl von LKWs kommen täglich Just-in-Time in Logistikzentren für Ladeprozesse an. Trotz des Just-in-Time-Prinzips kann eine 100%ige Termintreue nicht garantiert werden. Der Zulauf der LKWs muss daher gesteuert werden. Neben der Anmeldung sind Benachrichtigungsgeräte (Pager) an die Fahrer auszugeben, worüber sie über die Einfahrt informiert und navigiert werden können. Nach Abschluss aller Tätigkeiten sind die Pager an der Ausfahrt zurückzugeben. Durch die PAARI Waagen- und Anlagenbau GmbH & Co. KG geschieht diese Zulaufsteuerung vollautomatisch. In modernen Logistikzentren erfolgt deshalb die Anmeldung der Fahrer nicht mehr über einen Mitarbeiter sondern eigenständig über ein Selbstbedienterminal. Um auch die Pager automatisch ausgeben und wieder zurückgeben zu können, befasst sich die vorliegende Bachelorarbeit mit der Entwicklung und Konstruktion eines Ausgabe- und Rücknahmeautomaten. Zur systematischen Umsetzung des Themas werden zunächst die Aufgabenstellung und die Hintergründe des Projektes geklärt und mit Hilfe einer Anforderungsliste präzisiert und abgegrenzt. Auf Basis dieses umfangreichen Anforderungskataloges wird ein vollständiges Lastenheft angefertigt, welches die Grundlage des gesamten Konstruktiven Entwicklungsprozesses darstellt. Mit Hilfe eines Variantenvergleiches werden die verschiedenen erarbeiteten Lösungsvarianten in einer mehrwertigen Tabelle verglichen. Als bestmögliche Lösung kann die Variante "Mühlrad" dabei aus der Tabelle entnommen und das zugehörige Funktionsprinzip erstellt werden. Für diese ausgewählte Lösung wird ein Pflichtenheft angefertigt, welches auf der Basis des Lastenheftes und Funktionsprinzips alle benötigten Realisierungsvorgaben zur Erfüllung der Entwicklungsaufgabe enthält. Darauf stützend erfolgen die konstruktive Umsetzung der drei grundlegenden Module des Automaten - Vorratssystem, Ausgabesystem und Rücknahmesystem - sowie die Erarbeitung eines Gesamtentwurfes. Alle benötigten Bauteile und Elemente werden dimensioniert, ausgelegt und ausgewählt bis ein vollständiges und funktionierendes Automatensystem vorliegt.

Es wurde eine Drehmomentstandartmaschine mit Hilfe von Pneumatik automatisiert und über Matlab ein Programm erstellt.

Die vorliegende Arbeit enthält Grundlagen zur Messung von Oberflächentemperaturen mit Tastfühlern, einschließlich der Einordnung dieses Messverfahrens, sowie Details zu den auftreten Messfehlern. Es wird auf die verschiedenen Bauformen der Tastfühler inklusive ihrer Vor- und Nachteile eingegangen. Es wird herausgestellt, weshalb eine Optimierung dieser Systeme nötig ist. Mithilfe einer Patentrecherche und einem darauffolgenden Bewertungsprozess wird nach Verbesserungsmöglichkeiten für diese Art Messverfahren gesucht. Auf die Verbesserungsmöglichkeiten der Patentrecherche für zukünftige Recherchen wird eingegangen. Die Favoriten des Bewertungsprozesses fließen schließlich in die Weiterentwicklung für eine neue Bauform ein. Dabei wird darauf eingegangen, wie die typischen Messfehler minimiert werden können.

Hauptaugenmerk nasschemischer Vorbehandlungsanlagen ist es, Werkstücke vor dem Lackauftrag zu reinigen. Dieser Arbeitsschritt ist besonders bei metallischen Oberflächen von großer Bedeutung, da an deren Oberfläche, begründet auf den Herstellungsprozess, physikalische oder chemische Verunreinigungen vorhanden sein können. Der Prozessschritt Reinigung wird durch eine Aneinanderreihung von Spülbädern beendet. Diese sind gekennzeichnet durch ein unterschiedliches Maß an Verschmutzung, welche durch schwankende Durchsätze sowie die steigende Belastung des Reinigungsbades über dessen Standzeit hervorgerufen wird. Insbesondere bei Durchlaufanlagen sind die zugeführten Spülwassermengen konstant eingestellt und im Falle von wechselnden Durchsätzen kommt es zu erhöhtem Abwasseranfall oder einer Verminderung der Spülqualität. Im Verlauf der Arbeit wird zunächst auf die Grundlagen der nasschemischen Vorbehandlung, sowie die unterschiedlichen Arten der Behandlungszonen eingegangen. Anschließend werden auftretende Verschmutzungen erläutert und ein Messsystem anhand von wirtschaftlichen und ökonomischen Kriterien ausgewählt. Zur Überprüfung des Einsparpotentials an zugeführtem Spülwasser werden Versuche mittels Einzelsensorik an einer maßstäblich verkleinerten Spülkaskade durchgeführt um zu ermitteln, in welchem Maß sich die signifikanten Parameter Leitfähigkeit und Trübung bei variierenden Durchsätzen verändern. Zusammenfassend werden die erforderlichen Investitionskosten mit der möglichen Verringerung an Spülwasser gegenübergestellt und die daraus resultierende Amortisationszeit des Messsystems ermittelt, sowie eine Umsetzungsmöglichkeit für die Realisierung der Wasserreduktion diskutiert.

Diese Arbeit befasst sich mit den verschiedenen Verfahren und Möglichkeiten der magnetischen Suszeptibilitätsmessung zur Bestimmung der Curietemperatur. Zu Beginn wird ein Überblick zum Stand der Technik gegeben. Dabei werden die unterschiedlichen Messmethoden hinsichtlich ihrer Eignung und praktischen Anwendbarkeit verglichen. Nach Auswahl eines Verfahrens erfolgt die praktische Umsetzung unter Laborbedingungen. Dies beinhaltet den Entwurf, die Herstellung der notwendigen Bauelemente und den funktionsfähigen Aufbau, inklusive der Ansteuersoftware. Aufgrund der langen Messzeiten erfolgt dabei eine automatisierte Ansteuerung der Messgeräte und des Thermostates zur Temperierung. Als physikalische Grundlage bei der Suszeptibilitätsmessung wird der Zusammenhang zwischen der Induktivität einer Spule und den magnetischen Eigenschaften des Spulenkerns aus zu untersuchendem Material herangezogen. Bei der Messwertaufzeichnung werden dazu lediglich Messgeräte für elektrische Größen verwendet, wie ein LCR-Meter, ein Spannungs- und Widerstandsmesser. Primär werden bei den Messungen die Werte der Spule mit dem LCR-Meter direkt gemessen. Zum Zweit-Vergleich der Messergebnisse und zur Abschätzung der Möglichkeit als eigenständige und einfache Messeinheit zu operieren, erfolgt noch eine Betrachtung der Induktivitätsmessung über eine Wechselspannungs-Messbrücke. Damit ist es aus einer einfachen Wechselspannungs-messung möglich, auf die Induktivität und den Widerstand rückzuschließen. Dies wird innerhalb dieser Arbeit über eine theoretische Formelbetrachtung gezeigt. Um den Versuchsaufbau zu validieren, sind temperaturabhängige Induktivitätskennlinien von einem ferromagnetischen Material aufgenommen worden. Innerhalb der praktischen Erprobung findet das Seltenerdenmetall Gadolinium Anwendung. Da die Hauptaufgabe bei der Bestimmung der Curietemperatur liegt, ist besonders der relative Suszeptibilitätsverlauf von Bedeutung, welcher exemplarisch über den Zusammenhang zur Induktivität betrachtet wird. Um die Reproduzierbarkeit der Suszeptibilitätskennlinie von Gadolinium zu untersuchen, wurden bestimmte Parameter variiert. Zu den geänderten Parametern zählen z.B. die Messfrequenz, die Temperaturzyklen der Temperierung, die Lage des Sensors im Thermostat (was eine Lageveränderung des Spulenkerns in der Spule zur Folge hat) und die Starttemperatur, aus der sich der Curietemperatur genähert wird. Aus den gemessenen Kennlinien wurden charakteristische Punkte im Kurvenverlauf ermittelt und deren Eignung als Referenzpunkte zur Thermometerkalibrierung untersucht. Die eingangs erwähnte Messbrücke wurde praktisch umgesetzt. Hiermit sind nochmals Kennlinien aufgenommen worden.

Die Arbeit beschäftigt sich mit Möglichkeiten zur Einschätzung der Güte bzw. Qualität von stabilisierten He-Ne-Lasern. Es werden zwei Parameter, welche für den Einsatz der Laser entscheidend sein können vorgestellt. Dabei handelt es sich um die Frequenzstabilität der Strahlung und um die Modenunterdrückung im Nutzstrahl. Bei der Frequenzstabilität wird die Auswertung von aufgenommenen Frequenzmessreihen genauer betrachten. Es werden die normale und die überlappende Allan-Varianz als Alternative zur herkömmlichen Varianz vorgestellt. Die Vorteile und Möglichkeiten der beiden vorgestellten Varianzen werden beschrieben und anhand von Beispielen belegt. Außerdem wird erläutert auf welchem Weg man von einem stabilisierten Lasersystem zur Darstellung der Graphen für Varianz, normale und überlappende Allan-Varianz gelangt. Im zweiten Teil der Arbeit werden zwei Methoden vorgestellt, welche der Ermittlung, des bei einem stabilisierten Laser erreichten Auslöschungsverhältnisses der benachbarten, senkrecht zueinander stehenden Moden, dienen. Es werden der Messaufbau, das Prinzip und die Vor- und Nachteile beider Methoden erläutert.

Mit der vorliegenden Bachelor-Arbeit soll die Auswertung von Fahrversuchsmessdaten als Prozess in die Fahrwerkkonstruktion integriert werden. Ausgehend von der Recherche des Stands der Technik bezüglich Fahrwerk und Messtechnik werden Modellfunktionen erstellt und validiert, welche die automatisierte Auswertung von Bewegungsmessdaten von Rad und Motor ermöglichen. Die Analysen beziehen sich auf Fahrwerkkomponenten der Vorderachse sowie auf Teile des Antriebsstrangs wie Abtriebswellen und das Vorderachsgetriebe bei Allradfahrzeugen. Die Verarbeitung der Daten erfolgt computergestützt, weshalb zusätzlich Schnittstellen generiert werden, die eine autarke Handhabung der benötigten Mess- und Konstruktionsdaten zwischen unterschiedlichen Softwareanwendungen zulassen. Um das Leistungsvermögen dieser Methode aufzuzeigen, werden beispielhaft zwei Untersuchungen angestellt. Zum einen wird die Kinematik der Abtriebswelle in Bezug auf Beugewinkel und Verschiebewege der Gelenke während der Fahrmanöver berechnet. Zum anderen wird die zeitabhängige Lage des Motors auf mögliche Kollisionen mit anderen Komponenten analysiert. Dadurch können kritische Fahrmanöver und Fahrzustände identifiziert und im Nachhinein auf Kundenrelevanz untersucht werden. Außerdem wird der Entwickler befähigt, Einsparpotentiale bei der Auslegung von Achskonzepten zu erkennen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Qualifizierung des von der Firma Bürkert entwickelten Durchflusssensors: InLineChip digital Sensor. Die Aufgabe besteht darin, mit diesem Sensor zusätzlich ein Temperatur Signal zu messen. Dabei sollen die bereits im Gerät vorhandenen temperaturabhängigen Dünnschichtwiderstande verwendet werden. Diese Arbeit wird sich vorrangig damit beschäftigen ein auswertbares Signal auszuwählen und eine Kalibrierung vorzunehmen. Grundlegend bedient sich diese Art der Temperaturmessung dem Messprinzip eines Widerstandsthermometers.Hierzu soll auch deutlich gemacht werden, wie die Kalibrierung des Thermometers mittels Vergleichskalibrierung auf die ITS 90 zurückgeführt werden kann. Es wird eine Messunsicherheit von ± 2K gefordert. Im Verlauf der Arbeit zeigt sich, dass eine Kalibrierung an einem Temperaturpunkt erfolgen kann. Zudem erweist sich das Temperatursiganl als fähig, eine Temperaturkompensation des Durchflusssignals durchzuführen.

Schon viele wissenschaftliche Arbeiten haben sich mit dem Thema der scheinbaren Masseänderung von Gewichtsstücken bei unterschiedlichen Temperaturen auseinander gesetzt. In allen Veröffentlichungen wurde das jeweilige Gewichtsstück um mehrere Kelvin erwärmt. Bei hochgenauen Massebestimmungen sind Temperaturgradienten von mehreren Kelvin jedoch nicht zu erwarten. Daher sollen Untersuchungen mit Temperaturunterschieden zwischen den Gewichtsstücken durchgeführt werden, welche durchaus im Messaufbau vorhanden sein können. Eine dieser Publikationen ist die von Michael Gläser mit dem Thema "Response of Apparent Mass to Thermal Gradients". Die in dem Artikel beschriebenen Experimente werden an der TU-lmenau mit Hilfe eines Massekomparators und mit 1kg Silizium-Kugeln und 1kg Stahl-Zylindern wiederholt durchgeführt. Der Unterschied zu allen bisher veröffentlichten Arbeiten ist der, dass die Gewichtsstücke auf Temperaturunterschiede von weniger als 1 Kelvin erwärmt werden. Durch eine geeignete Methode ist es möglich die Temperaturverläufe zu überwachen. Somit kann die scheinbare Masseänderung dieser Gewichte bei verschiedenen Luftdrücken in der Messkammer, im Bereich zwischen Normaldruck und Hochvakuum, untersucht werden. Ebenfalls wird der vorhandene Messaufbau zur Temperaturbestimmung optimiert, damit in später fortführenden Experimenten Messreihen zwischen zylindrischen und sphärischen Gewichtsstücken möglich sind. Dies geschieht vor dem Hintergrund der Neudefinition des Kilogramms. Über die Jahre wurde festgestellt, dass die Kilogramm-Prototypen in ihrer Masse immer weiter voneinander abweichen. Deshalb ist die Wissenschaft intensiv bemüht, eine neue Definition für das Kilogramm zu entwickeln, die auf eine Fundamentalkonstante zurück zu führen ist. Eine Variante ist es, dies über eine Silicium-Kugel zu realisieren. Sie besteht darin, es über die Avogadro-Konstante zu erforschen. Denn diese Konstante gibt an, wie viel Atome im Mol eines Stoffes vorhanden sind.

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Optimierung der Zeitmessung bei der Analog/Digitalwandler-Schaltung einer Waage, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitet, unter Zuhilfenahme eines Universal Counters. Dabei soll insbesondere die Funktionsweise der Schaltung, die auf Basis des Zweirampenverfahrens besteht, analysiert und beschrieben werden. Bestandteil dieser Arbeit sind deshalb eine kurze Einleitung mit theoretischen Grundlagen über die A/D-Wandlung durch Rampenverfahren, der Aufbau der Elektronik sowie ihre Funktionsweise, die Ansteuerung der Messgeräte durch die Programmierumgebung MATLAB und die Aufnahme von Messwerten, gefolgt von ihrer Auswertung bzw. Interpretation. Das Augenmerk soll dabei auf die Optimierung der Zeitmessung innerhalb des Zweirampenverfahrens mit Hilfe des Universal Counters gelegt werden. - Die Elektronik der Wandlerschaltung besteht dabei hauptsächlich aus einem Integrator, einem Komparator und einem Mikrocontroller. Die Integration des Messstromes und Referenzstromes wird dabei vom Integrator übernommen und vom Mikrocontroller gesteuert. Der Komparator registriert die Null-Durchgänge und der Mikrocontroller besitzt schaltende und auswertende Funktion. Er generiert ein PWM-Signal, in dessen Duty Cycle die Information über die Zeitmessung und somit auch über die Masse des aufgelegten Körpers hinterlegt ist. Diesen Duty Cycle gilt es mit Hilfe des Counters zu messen, da dort das Optimierungspotenzial vermutet wird. Die Untersuchungen in dieser Arbeit ergeben jedoch, dass das PWM-Signal, welches die Information trägt, mit den Unsicherheiten des Mikrocontrollers behaftet ist. Somit ist es mit vorhandenen Mitteln nicht möglich, den Duty Cycle noch genauer zu messen, da in die Messungen diese Unsicherheit mit eingeht. Eine Optimierung der A/D-Wandlung konnte durch den reinen Einsatz des Universal Counters nicht erzielt werden.

Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen von Wärmebehandlungen auf Aluminiumwerkstoffe zu untersuchen. Dabei wurde sich besonders auf die Eignung dieser Werkstoffzustände für den Einsatz in der Wägetechnik konzentriert. Neben der bisher üblichen Legierung wurde dabei zum Vergleich auch eine Legierung untersucht, die für den Einsatz im Hochtemperaturbereich konzipiert wurde. Um die Änderungen der messtechnischen Eigenschaften deuten zu können, musste aus Voruntersuchungen der Gefügezustand bekannt sein. Dafür wurden Härtemessungen durchgeführt, um die Werkstoffzustände der Proben in das aus der Literatur bekannte Schema einordnen zu können. Daraus ließen sich dann Rückschlüsse auf das Gefüge ziehen. Für ausgewählte Zustände wurden dann die Proben mit unterschiedlichen Messaufbauten untersucht, um die Entstehung der beobachteten Veränderungen besser deuten zu können. Dabei wurde sich vor Allem auf wägetechnische Merkmale wie das Hysterese-, Einlauf- und Driftverhalten der Probekörper konzentriert. Aus diesen Untersuchungen konnten dann Empfehlungen für den geeignetsten Werkstoffzustand der Messfedern in Serienwaagen gefolgert werden. Außerdem ließen sich Schlussfolgerungen für die Grenzen der zulässigen Wärmeeinwirkungen auf das Material der Messfedern ziehen.

In dieser Arbeit soll eine Analyse der Temperaturverhältnisse exemplarisch an einer Feinwaage durchgeführt werden. Das Ziel der durchgeführten Untersuchungen ist die Verbesserung des Temperaturverhaltens der sich momentan in der Produktion befindlichen Feinwaage. Hierbei wurden insbesondere die Ecklasterscheinungen beim Warmlaufverhalten von Waagen nach dem Einschalten fokussiert. Ebenso wurden Einflüsse auf den Nullpunkt und die Empfindlichkeit bei Änderung der äußeren Temperaturbedingungen untersucht. Hierfür wurden im Rahmen der Arbeit zahlreiche Tests durchgeführt, um den Referenzzustand festzustellen und anschließend gezielte Modifikationen durchzuführen, um diese Zustände zu vergleichen. Somit konnte festgestellt werden, ob die theoretische Möglichkeit der Verbesserung auch in der Praxis eintritt. Um ein möglichst breites Spektrum an Mess- und Einflusswerten zu erreichen, wurden sowohl bereits eingestellte Waagentypen, als auch Geräte aus der aktuellen Produktion einbezogen. Zum Erreichen möglichst guter Ergebnisse, wurde versucht, die Erkenntnisse aus diesen Messungen zu bündeln. Die entsprechenden Untersuchungen wurden sowohl in den Räumen der Sartorius AG in Göttingen, als auch am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik an der TU Ilmenau durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Analysen bilden den Kerninhalt dieser Arbeit.

Angeregt durch die Firma "Temperaturmesstechnik Geraberg GmbH", welche in mehrerlei Hinsicht an schnellen Temperaturfühlern interessiert ist, entstand in Kooperation mit der TU-Ilmenau diese Bachelorarbeit zum dynamischen Verhalten von Thermoelementen. Die Aufgabenstellung bestand darin, umfassende Untersuchungen an dünnen, Thermoelementen mit mineralisolierter Mantelleitung sowohl in Luft als auch in Wasser durchzuführen. Diese Untersuchungen hatten einerseits zum Ziel, Bauformen von Thermoelementen zu finden, welche eine verbesserte Dynamik aufweisen. Des Weiteren sollte auf Grundlage der gewonnen Erkenntnisse eine Modellierung der Sprungantworten erfolgen und die Parameter, welche die Dynamik beeinflussen sollten gewichtet werden. Den Hauptbestandteil der Untersuchungen bildeten die Messungen in Wasser am Versuchsaufbau der Firma "tmg". Diese Ergebnisse dienten als Grundlage zur Vorauswahl bestimmter Musterbauformen und einzelner Fühler für die Messungen in Luft. Die primären Ergebnisse zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens wurden in Form von Zeitkennwerten ausgedrückt. Zum Zweiten wurde mithilfe von Modellgleichungen die aufgenommene Sprungantwort nachvollzogen. Die daraus gewonnenen Zeitkonstanten und die bereits erwähnten Zeitkennwerte der Sprungantwort dienten als Diskussionsgrundlage zur Beurteilung des dynamischen Verhaltens der einzelnen Fühlerbauformen. Abschließend ist zu sagen, dass die Dynamik der einzelnen Elemente in Wasser von einer Reihe von Faktoren, wie z.B. dem Durchmesser des Elements oder der Wahl des IIsolationspulverses beeinflusst wird. In Luft hingegen ist der Durchmesser der jeweiligen Messspitze der allein entscheidende Parameter zur Beeinflussung des dynamischen Verhaltens. Weiterhin ist festzuhalten, dass der Verlauf der Sprungantwort in Luft mit nur einer Zeitkonstante (T1) beschrieben werden kann, wohingegen in Wasser zwei Zeitkonstanten (T1, T2) nötig sind. Aus diesen Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass sich in Luft nur der äußere Wärmeübergang und die aufgenommene Wärmekapazität auf die Dynamik der Thermoelemente auswirken. In Wasser dagegen, bei gutem äußeren Wärmeübergang, auch die innere Wärmeleitung eine Rolle spielt, was sich in der zweiten Zeitkonstante ausdrückt.

Medizinische Reinigungs- und Desinfektionsautomaten sind heutzutage überall da anzutreffen, wo medizinische Instrumente zur Wiederverwendung Aufbereitet werden. Sie haben die manuelle Aufbereitung zum großen Teil ersetzt, um mit standardisierten Verfahren reproduzierbare und validierbare Reinigungsergebnisse zu erzielen. Diese Verfahren werden durch die vier Faktoren Chemie, Temperatur, Mechanik und Zeit bestimmt. Für ein optimales Gleichgewicht dieser Faktoren ist eine ausgeprägte Prozesssicherheit erforderlich. Diese wird durch die aktive Überwachung des Spülzyklus mittels Sensoren erreicht. Der zunehmende Bedarf an Anwendungen, in denen Sensoren Messwerte erfassen und eine Interaktion gefordert ist, führt zu der Herausforderung intelligente und autarke Sensorsysteme zu realisieren. Damit ist es möglich, die Daten mehrerer Sensoren aufzunehmen und zu verarbeiten. Damit einher gehen die Aufgaben mit anderen Systemen zu kommunizieren und mittels eines niedrigen Energieverbrauchs eine lange Lebensdauer zu erreichen. In dieser Bachelorarbeit werden die Anforderungen an die Architektur eines intelligenten, autarken Sensorsystems am Beispiel eines "Intelligenten Spülarms" erarbeitet und Möglichkeiten zur Realisierung vorgestellt. Ziel dieser Arbeit ist es anhand von theoretischen Betrachtungen ein Konzept zu entwickeln, um Sensoren auf einem Spülarm zu integrieren. Diese sollen den Druck und die Temperatur im Spülmedium ermitteln sowie die Drehzahl des Spülarms überwachen. Am Ende soll aus den gewonnenen Erkenntnissen ein Konzept abgeleitet, werden mit dem ein praktischer Einsatz ermöglicht wird.

Laserinterferometer sind technische Geräte, welche in der Präzisionslängenmesstechnik Verwendung finden. Das Thema der vorliegenden Bachelorarbeit "Laserinterferometerische Vergleichsmessungen im Vakuum" entstand im Rahmen der Forschungsarbeit des Sonderforschungsbereich 622 (SFB 622) im Bereich Nanopositionier- und Nanomessmaschinen an der Technischen Universität Ilmenau. Diese Arbeit präsentiert Testmessungen von Laserinterferometern um deren Eignung für den Vakuumeinsatz festzustellen. Ein Variante mit aktiven elektrischen Bauelementen (Standard-Interferometer), eine mit passiven elektrischen Bauelementen (passives Interferometer) und ein geteilter Interferometeraufbau (geteiltes Interferometer) werden miteinander verglichen. Dazu wurde ein Messaufbau realisiert und notwendige Voruntersuchungen zur Bestimmung der Leckrate und des Eigenerwärmungskoeffizienten durchgeführt. Zum Vergleich der drei Interferometer wurden die Umweltbedingungen (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchte), der Vakuumkammerdruck, die Temperatur an den Referenzarmen sowie die Längenmesswerte der einzelnen Interferometer aufgenommen. Weiterhin wurde die Störanfälligkeit sowie das Langzeitverhalten der Interferometer im Vakuum untersucht. Eine Auswertung der Messdaten führt zu der Schlussfolgerung, dass das Standard Interferometer am besten für den Vakuumeinsatz geeignet ist.

In der Temperaturmesstechnik wird durch Kalibrierungen die vom Temperatursensor gemessene Temperatur überprüft. Da dieser Vorgang mit einem hohen Aufwand verbunden ist und in zeitlich definierten Abständen wiederholt werden muss, werden selbstständige Kalibriermethoden entwickelt, welche diese Schritte kontinuierlich durchführen können. Eine Vorraussetzung dieser Umsetzung sind Fixpunkt- oder Kalibriereinrichtungen mit stabilen Referenzmethoden. In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten der Approximation von nichtlinearen Kennlinien von Temperatursensoren untersucht. Dazu werden verschiedene Auswerte- und Approximationsmethoden verwendet. Anschließend wird ein Vergleich der einzelnen Methoden durchgeführt und die Qualität der Ergebnisse bewertet.

Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Entwicklung einer Sensorpositioniereinheit mit Präzisionsklemmung für eine hochgenaue Mess- und Positioniermaschine, für die Anwendung in der Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPMM-200) an der TU Ilmenau. Dabei wurde, nach der Zusammenstellung aller Anforderungen und der Überprüfung auf bereits ähnliche Produkte, eine Neukonstruktion einer solchen Sensorpositioniereinheit vorgenommen. Dafür wurde, nach einem Bewertungsprozesses, eine optimale Funktionsstruktur ausgewählt. Diese besteht aus fünf Grundelementen. Das Gestell zur Anbringung an das Zerodur und die am Gestell befestigte Führung für den Schlitten stellen zwei dieser Grundelemente dar. Ein Weiteres ist der Antrieb, welcher die Verschiebung entlang der z-Achse ermöglicht. Die restlichen zwei Grundelemente bilden das Messsystem zur Positionsbestimmung der Sensoreinheit und der Klemmmechanismus. In der gewählten Funktionsstruktur wurde ein Klemmmechanismus zur Klemmung des Schlittens direkt am Invar Gestell gewählt. Dadurch sind kleine Kraftkreise möglich, welche die Sensormessung nicht beeinflussen, aber dennoch nah am Sensor verlaufen. Dadurch ist eine genaue Positionierung des Sensors möglich und es werden Drifterscheinungen (Temperaurdrift) vermieden. Anschließend wurden für die Teilfunktionen dieser Funktionsstruktur (Antrieb, Führung und Klemmung des Schlittens, Positionsbestimmung des Sensors) entsprechende technische Prinzipe erarbeitet und bewertet. Es wurde sich für einen Elektromotor mit Spindel als Antrieb des Schlittens entschieden. Die Bewertung der Führungsmechanismen führte zur Wahl einer Wälzführung. Die Klemmkraft wird durch pneumatische Aktoren erzeugt, da diese hohe Kräfte aufbringen können und bei entsprechender Entlüftung keine zusätzlich zu überwindenden Kräfte ins System einbringen. Der Klemmmechanismus beruht auf dem zweiteiligen Aufbau des Schlittens. Am spindel-angetriebenen Teil, welcher durch die Wälzführung geführt ist, befindet sich das federnd gelagerte Schlittengehäuse. An diesem befinden sich der Sensor und das Längenmesssystem der Positionsbestimmung. Somit ist eine Klemmung des Sensors am Gestell möglich. Zur Positionsbestimmung des Sensors wird ein inkrementales Messsystem verwendet. Diese Teilprinzipe wurden in einem Gesamtprinzip vereinigt, nach welchen die Konstruktion der Achse erfolgte. Diese beinhaltet die motorische Verstellung des gesamten Schlittens über einen DC-Kleinstmotor, welcher an eine Linearachse gekoppelt ist. In ihr werden Wälzführung und Spindel-Antrieb vereinigt. Durch die federnde Anbringung des Schlittengehäuses konnten wenige Invar-Teile verwendet und trotzdem die thermische Konstanz des Messkreises gesichert werden. Die Klemmung wird über pneumatische Spannmodule realisiert, wodurch die Kräfte zum Klemmen bzw. zum Lösen der Klemmung gering gehalten werden, was sich direkt im geringen Bauraum der gesamten Achse niederschlägt. Die Vakuumtauglichkeit dieser Spannmodule wurde in einer Versuchsreihe in der Vakuumkammer der TU Ilmenau nachgewiesen. Die Positionsbestimmung des Sensors erfolgt durch das inkrementale Messsystem LIA 20, das am Sensorgehäuse befestigt ist. Durch die, im Zuge der internationalen Entwicklung, gestiegenen Qualitätsanforderungen sind immer präzisere Messverfahren und -maschinen erforderlich. Der Sonderforschungsbereich 622 an der Technischen Universität Ilmenau befasst sich mit der Grundlagenforschung im Bereich Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Im Rahmen eines Transferprojektes des SFB 622 erfolgt die konkrete Entwicklung der "Nanopositionier- und Nanomessmaschine" (NPMM-200). In Anlehnung an dieses Transferprojekt wurde das Thema dieser Bachelorarbeit, die Entwicklung und Konstruktion einer Sensorpositioniereinheit mit Präzisionsklemmung für hochgenaue Mess- und Positioniermaschinen, formuliert. Nach der Zusammenstellung der Anforderungen, erfolgt Findung der Funktionsstruktur. Diese wird anschließend in ihre Teilfunktionen aufgeteilt, für die technische Prinzipe gefunden werden. Es wird systematisch ein Gesamtprinzip erarbeitet, welches konstruktiv umgesetzt wird. Um die Funktionalität der Konstruktion zu sichern, wird auf den durchgeführten Vakuumversuch eingegangen.