Hashemi, Nasir (1996)
Dynamische Anregung von Drucksensoren.
Technische Universität Darmstadt
Diplom- oder Magisterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Zur dynamischen Anregung von Drucksensoren nach den Richtlinien DIN IEC 770 wurden in dieser Arbeit je eine Einrichtung zur Generierung von Drucksprüngen sowie von harmonischen Druckschwingungen entwickelt.
Die Drucksprünge werden in einem Volumen erzeugt, das durch Ventile schlagartig mit der Umgebung oder mit einer Druckquelle verbunden wird und dadurch eine definierte Druckänderung von bis zu 8bar erfährt.
Mittels eines kapazitiven Drucksensors wurde eine Anstiegszeit von 30ms und eine Abfallszeit von 10ms bei einem Sprung von 5bar gemessen. Die harmonischen Druckschwingungen werden durch einen Kolbenhubmembran- verdichter erzeugt, der durch einen elektrodynamischen Antrieb linear angesteuert werden kann und dabei Frequenzen von bis zu 1kHz bei 57mbar erreicht.
Mit Hilfe der entwickelten Druckgeneratoren für Sprünge bzw. harmonische Schwingungen wurden beispielhaft der kapazitive und der piezoresistive Drucksensor nach DIN IEC 770 untersucht. Es wurde eine Anstiegszeit von 30ms und ein Abfall der Meßgröße auf 70% des Sollwertes bei 50Hz für den kapazitiven Drucksensor gemessen. Für den piezoresistiven Drucksensor konnte eine Phasenverschiebung von 45° bei einer Frequenz von 318Hz, sowie eine Resonanzfrequenz von 280Hz gemessen werden.
Für die Untersuchung schnellerer Sensoren ist in Zukunft eine kürzere Anstiegszeit der Drucksprunggeneratoren wünschenswert. Diese kann durch schnellere oder großflächigere Ventile erreicht werden. Der entwickelte Druckschwingungsgenerator hat sich als geeignet für Messungen nach DIN IEC 770 gezeigt, da ihre Anstiegszeit bei Druckschwingungen wie gefordert deutlich kleiner ist als die des zu untersuchenden Sensors und die Maximalfrequenz von 1kHz deutlich größer ist als die nach DIN IEC 770 zu messenden Eckfrequenzen.
Der kapazitive Drucksensor weist eine Zeitkonstante von 30ms und liefert nur bis zu 50Hz annehmbare Werte. Bei dem piezoresistiven Drucksensor wurde bei einer Frequenz von 2120Hz eine Resonanz festgestellt. Die Steuerung erfolgt mit Hilfe eines Frequenzgenerators und eines Spannungsverstärkers. Wegen der nichtlinearen Abhängigkeit der Druckamplitude von der eingestellten Frequenz und von Temperatureinflüssen ist eine gezielte Steuerung der Druckamplitude, wie sie im Pflichtenheft gefordert wird, nicht erreicht worden.
In einer Nachfolgearbeit könnte dies jedoch durch die Entwicklung eines Frequenzgenerators mit konstantem, steuerbarem Ausgangsstrom erreicht werden. Der hohe Geräuschpegel des Generators der während des Betriebs entsteht, könnte außerdem mit einem akustischen Schallisolator gedämpft werden.
Technischen Daten:
* max. Leistung: 400W
* max. Hub: 3mm
* max. Druck: 1bar
* max. zulässige Stromstärke: 10A
* Gewicht: 20Kg
| Typ des Eintrags: | Diplom- oder Magisterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 1996 |
| Autor(en): | Hashemi, Nasir |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Dynamische Anregung von Drucksensoren |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Kuhn, Dipl.-Ing. Sven ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
| Publikationsjahr: | 22 August 1996 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Zur dynamischen Anregung von Drucksensoren nach den Richtlinien DIN IEC 770 wurden in dieser Arbeit je eine Einrichtung zur Generierung von Drucksprüngen sowie von harmonischen Druckschwingungen entwickelt. Die Drucksprünge werden in einem Volumen erzeugt, das durch Ventile schlagartig mit der Umgebung oder mit einer Druckquelle verbunden wird und dadurch eine definierte Druckänderung von bis zu 8bar erfährt. Mittels eines kapazitiven Drucksensors wurde eine Anstiegszeit von 30ms und eine Abfallszeit von 10ms bei einem Sprung von 5bar gemessen. Die harmonischen Druckschwingungen werden durch einen Kolbenhubmembran- verdichter erzeugt, der durch einen elektrodynamischen Antrieb linear angesteuert werden kann und dabei Frequenzen von bis zu 1kHz bei 57mbar erreicht. Mit Hilfe der entwickelten Druckgeneratoren für Sprünge bzw. harmonische Schwingungen wurden beispielhaft der kapazitive und der piezoresistive Drucksensor nach DIN IEC 770 untersucht. Es wurde eine Anstiegszeit von 30ms und ein Abfall der Meßgröße auf 70% des Sollwertes bei 50Hz für den kapazitiven Drucksensor gemessen. Für den piezoresistiven Drucksensor konnte eine Phasenverschiebung von 45° bei einer Frequenz von 318Hz, sowie eine Resonanzfrequenz von 280Hz gemessen werden. Für die Untersuchung schnellerer Sensoren ist in Zukunft eine kürzere Anstiegszeit der Drucksprunggeneratoren wünschenswert. Diese kann durch schnellere oder großflächigere Ventile erreicht werden. Der entwickelte Druckschwingungsgenerator hat sich als geeignet für Messungen nach DIN IEC 770 gezeigt, da ihre Anstiegszeit bei Druckschwingungen wie gefordert deutlich kleiner ist als die des zu untersuchenden Sensors und die Maximalfrequenz von 1kHz deutlich größer ist als die nach DIN IEC 770 zu messenden Eckfrequenzen. Der kapazitive Drucksensor weist eine Zeitkonstante von 30ms und liefert nur bis zu 50Hz annehmbare Werte. Bei dem piezoresistiven Drucksensor wurde bei einer Frequenz von 2120Hz eine Resonanz festgestellt. Die Steuerung erfolgt mit Hilfe eines Frequenzgenerators und eines Spannungsverstärkers. Wegen der nichtlinearen Abhängigkeit der Druckamplitude von der eingestellten Frequenz und von Temperatureinflüssen ist eine gezielte Steuerung der Druckamplitude, wie sie im Pflichtenheft gefordert wird, nicht erreicht worden. In einer Nachfolgearbeit könnte dies jedoch durch die Entwicklung eines Frequenzgenerators mit konstantem, steuerbarem Ausgangsstrom erreicht werden. Der hohe Geräuschpegel des Generators der während des Betriebs entsteht, könnte außerdem mit einem akustischen Schallisolator gedämpft werden. Technischen Daten: * max. Leistung: 400W * max. Hub: 3mm * max. Druck: 1bar * max. zulässige Stromstärke: 10A * Gewicht: 20Kg |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Druckschwingung harmonisch, Drucksensor Dynamik, Sprungantwort |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKD 1337 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1337 Art der Arbeit: Diplomarbeit Beginn Datum: 20-05-1996 Ende Datum: 22-08-1996 Querverweis: keiner Studiengang: Elektrotechnik (ET) Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.) Abschluss: Diplom (EMK) |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mess- und Sensortechnik |
| Hinterlegungsdatum: | 14 Sep 2011 07:33 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
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| Referenten: | Kuhn, Dipl.-Ing. Sven ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
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