Kontaktlose interferometrische Dehnungsmessung

Fangjian Wang, M.Sc.

Stand der Technik / Motivation

• Konventionelle Dehnungsmessung mit Dehnungsmessstreifen (DMS)
  • Messabweichung durch Kontaktierung (Klebstoff)
  • Empfindlich auf Dehnung quer zur Messrichtung
  • Einflüsse von Temperatur an der Messstelle
  • Aufwändiger Messaufbau mit mehreren Messpunkten
• Aktuelle optische kontaktlose Dehnungssensoren, z.B. Digital Image Correlation (DIC)
  • Geringe Abtastrate
  • Höheres Rauschen
  • Kein elektrisches Echtzeitmesssignal wegen Datennachverarbeitung

Methoden

• Sensorprinzip der In-Plane-Laser-Doppler-Vibrometerie auf die Dehnungsmessung übertragen
• Der Sensor wird im Rahmen eines ZIM-Projekts in Kooperation mit der SincoTec GmbH erforscht. Ein Streifenmuster wird durch zwei sich auf der Messoberfläche kreuzenden Laserstrahlen erzeugt. Die Bewegung des Streukörpers durch das Streifenmuster bildet die Intensitäts- modulation, deren Frequenz proportional zur Geschwindigkeit senkrecht zur Streifen ist. In-Plane Auslenkung jedes Messpunkts ist proportional zur Integration der Frequenz. Die Dehnung ergibt sich aus der Differenz der Auslenkung an zwei Messpunkten bezogen auf den Abstand.

• Entwurf des Prinzips eines neuartigen kontaktlosen Dehnungssensors
• Simulation des optimalen Sensoraufbaus
• Realisierung eines Versuchsaufbaus des Sensors
• Realisierung erster Dehnungsmessungen
• Das Analograuschen, das nicht durch Verarbeitung des Messsignals weiter reduziert werden kann, liegt bei < 0,02 Promille.

Ausblick

• Sensoraufbau in einem kompakten Gehäuse
• Verbesserung der Datendemodulation
• Kalibrierung des Sensors

Veröffentlichungen

1. F. Wang, S. Krause, J. Hug and C. Rembe:
   A Contactless Laser Doppler Strain Sensor for Fatigue Testing with Resonance-Testing Machine
   ^{In: Sensors 2021, 21(1), 319.
   DOI: 10.3390/s21010319.}
2. F. Wang and C. Rembe:
   Kontaktloser interferometrischer Dehnungssensor.
   ^{In: Tagungsband 3. Niedersächsisches Symposium Materialtechnik. pp. 51-65, 2019.
   DOI: 10.21268/20190312-3}
3. F. Wang and C. Rembe:
   Entwurf eines kontaktlosen interferometrischen Dehnungssensors.
   ^{In: tm - Technisches Messen. Vol. 85, Issue s1, pp. 117-123, Sept 2018.
   DOI: 10.1515/teme-2018-0045.}