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.

Ergebnisse

  • 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.

Fangjian Wang, M.Sc.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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