Fachgebiet Meßtechnik
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Item Impedanztomografie an plattierten Blechen(2011-05-25) Teiner, Martin; Uhle, Mathias; Glauert, WolframBei dem Plattierverfahren werden Bleche mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zu einem Verbund zusammengebracht, um die anwendungsspezifisch sinnvollsten Charakteristiken miteinander zu vereinen. Zur Sicherung der Qualität des neuen Produkts ist es notwendig Haftungsfehler zwischen den Materialschichten zu detektieren und die Schichtdicken der einzelnen Lagen zu ermitteln. Zu diesem Zweck werden zunächst die etablierten Verfahren zur Schichtdickenbestimmung und der Fehlerprüfung an homogenen Blechen miteinander verglichen und auf Arbeiten an Plattierungen verwiesen. Basierend auf den Erkenntnissen und Erfahrungen an nicht-metallischen Werkstoffkombinationen wird ein eigener Ansatz angestrebt, der darauf beruht die elektromagnetischen Wechselwirkungen der Metalle in den verschiedenen Schichten zu untersuchen, um daraus Rückschlüsse auf die innere Struktur des Werkstoffs zu ziehen. Dazu wird der Werkstoff mit Gleich- bzw. Wechselstrom gespeist und die elektromagnetischen Kenngrößen, wie das elektrische Potential oder das magnetische Feld, an der Oberfläche des Blechs untersucht. An den berechneten Ergebnissen wird herausgestellt, dass die Problemstellung der Fehlerfindung und die der Schichtdickenbestimmung prinzipiell unterschiedliche Ausgangsbedingungen erfordern, damit ein optimales Messergebnis erreicht werden kann. Zu beiden Problemstellungen werden die Möglichkeiten eines Messverfahrens erörtert. So lassen sich Haftungsfehler über ein Potentialmessverfahren ermitteln, das jedoch aufgrund der geringen Messspannungen und der Fehleranfälligkeit Laborbedingungen erforderlich macht. Die Schichtdicken eines plattierten Blechs lassen sich über die Frequenzabhängigkeit des oberflächennahen Magnetfeldes im Sinne eines impedanzspektroskopischen Verfahrens ermitteln. Der errechnete Verlauf des magnetischen Feldes an der Oberfläche wurde durch Messergebnisse an einem Prüfstand verifiziert. Dieser Ansatz stellt damit im Einzelfall ein zusätzliches, zerstörungsfreies Prüfverfahren für den Laboreinsatz dar.Item Höchstauflösender Drucksensor zur Leckagemessung pneumatischer Systeme(2010-07-28) Dropalla, Christof; Uhle, Mathias; Brümmer, AndreasDie schnelle Detektion von Leckagen pneumatischer Systeme mittels eines Drucksensors zur Differenzdruckmessung gegen Atmosphäre setzt ein hohes Auflösevermögen des Sensors voraus. In Bezug darauf ist die Untersuchung von Druckmessverfahren, deren Auflösevermögen eine Unterteilung des Messbereichs in mindestens 10^6 Stufen erlaubt und der Nachweis des Auflösevermögens durch einen Prototyp, Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Das Sensorkonzept sieht eine elastische Platte zur Druckaufnahme vor, deren Verformung, als Resultat der Untersuchungen und Bewertungen von verschiedenen Druckmessverfahren, kapazitiv ausgewertet wird. Sowohl der Zusammenhang zwischen eingeprägtem Druck und Verformung der Platte als auch die auftretende Beanspruchung derselben werden bestimmt. Hierzu findet ein linearer und für größere Verformungen, die hier eine Rolle spielen, ein nichtlinearer Ansatz Verwendung. Die Auswertung der Plattenverformung erfolgt mittels eines Messkondensators, der, nach Bewertung von Kapazitätsmessverfahren, als frequenzbestimmendes Glied in einem LC-Schwingkreis dient. Die Schwingfrequenz des Oszillators erlaubt unter Kenntnis der druckabhängigen Plattenverformung bzw. der daraus resultierenden Kapazität eine Aussage über den herrschenden Druck. Hierzu wird die Analyse der sich ergebenden Kapazität des Sensors durchgeführt. Zu dem wird ein zweites Konzept realisiert, welches zum Vergleich der Verfahren, einen kommerziell erhältlichen Kapazität zu Digitalwert-Umsetzer vorsieht. Von den möglichen Schaltungstypen der Oszillatoren wird eine Schaltung realisiert, die auf einem Franklin-Oszillator basiert. Sie erlaubt die hier vorausgesetzte Anbindung eines geerdeten Kondensators und weist ein geringes Frequenz- bzw. Phasenrauschen auf. Es erfolgt die Analyse der Oszillatorschaltung und des Rauschverhaltens, die eine Abschätzung der Frequenzschwankungen erlaubt. Ferner wird eine Optimierung der Bauteilparameter im Bezug auf ein geringes Phasenrauschen aufgezeigt. Zur Messung der Oszillatorfrequenz werden verschiedene Verfahren untersucht und bewertet. Daraus resultierend erfolgt hier die Frequenzmessung nach dem Verfahren der Frequenzverhältnismessung kombiniert mit der Schwebungsfrequenzmessung (Signalmischung). Mit Hilfe umfangreicher Experimente wurde nachgewiesen, dass es in dieser Arbeit gelungen ist, einen neuen Drucksensor mit einer relativen Druckauflösung von $dp/pmax < 2-3x10^ -7$, vorzustellen. Dabei kann der realisierte Sensorprototyp in einem Druckbereich von 0-1 MPa Differenzdruck gegen Atmosphäre arbeiten, ohne dass dazu Umschaltungen des Messbereichs nötig wären. Zudem zeichnet sich der Prototyp durch eine sehr einfache Konstruktion und damit auch durch eine hohe Zuverlässigkeit aus. Für eine Serienfertigung ist die verwendete elektronische Schaltung leicht auf einem Chip integrierbar.Item Sensor zur zweidimensionalen Strömungsmessung von Newtonschen Fluiden(2006-10-26T13:27:24Z) Martens, Oliver; Uhle, M.; Thermann, K.Item Ein Beitrag zum Einsatz von echtzeitfähigen Linux-Varianten in der Automatisierungstechnik(Universität Dortmund, 2004-04-01) Düding, Dirk; Uhle, Mathias; Heinz, KlausAngeregt wurde diese Dissertation durch ein Industrieprojekt des Fachgebietes Messtechnik der FakultÄat Maschinenbau an der Universität Dortmund. Ziel dieses Projektes war die Entwicklung von automatisierten Pneumatikprüfständen. Gesteigerte Anforderungen an die Software zwangen zu einer Suche nach einem neuen Betriebssystem. Lange Zeit teilten sich über 70 Real Time Systeme den Markt. Zum einen handelt es sich oft um spezielle Systeme, die nur auf spezieller Hardware laufen, und zum anderen um solche, die nur hochspezialisierte Funktionen erfüllen. Im Laufe der Zeit haben sich die Anforderungen geändert. Auf der einen Seite steht die Leistungsentwicklung der Hardware, auf der anderen Seite sollen Echtzeit-Systeme heute viel flexibler sein als früher. Hierdurch ist der Markt der echtzeitfähigen Betriebssysteme stark in Bewegung geraten und die 'Nischenprodukte' werden durch echtzeitfähige Standardbetriebssysteme, hier ist besonders Linux zu nennen, verdrängt.Basierend auf einem verallgemeinerten Steuerungssystem in der Automatisierungstechnik wurden die wichtigen Kriterien bei der Auswahl eines Betriebsystems herausgearbeitet. Die vier sich ergebenden Kategorien sind: Kosten, Sicherheit, Flexibilität und Performance. Diesen zugeordnet sind die Kriterien: Open Source, Commmunity Projekt, professioneller Support, innere und äußere Sicherheit, Skalierbarkeit, Hardwarekonnektivität, Entwicklungswerkzeuge, Softwareentwicklung und Echtzeitverhalten. Basierend auf diesen Kriterien wird ein Bewertungsschema formuliert, welches für die Betrachtung der einzelnen Varianten benutzt wird.Bei dieser Betrachtung wurden echtzeitfähige Linuxvarianten anhand des erarbeiteten Schemas auf einen Einsatz in der Automatisierungstechnik untersucht. Betrachtet wurden die folgenden Varianten: RT-Linux, RTAI-Linux, KURT, Monta-vista-Linux, TimeSys-Linux, RED-Linux und REDICE Linux. Zusätzlich wurde auch der Standard-Linux Kernel anhand der Kriterien bezüglich seiner Einsatzmöglichkeiten untersucht. Es zeigt sich, dass mit den analysierten echtzeitfähigen Linuxvarianten für jeden Bereich in der Automatisierungstechnik ein geeignetes Betriebssystem existiert .Dabei bietet gerade das Modell der Freien Software in der Automatisierungstechnik viele Vorteile, die bei proprietären Betriebssystemen nicht vorhanden sind.Item Einsatz neuronaler Netze zur Verbesserung der Dickentreffsicherheit in Walzwerken(Universität Dortmund, 2003-07-11) Wick, Carsten; Uhle, Mathias; Kleiner, Matthias