Faseroptische Kalibrierung von Positionssensoren für Planck-Waagen
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Philipp Germanow
Philipp Germanow hat von 2017 bis 2019 Fahrzeugtechnik an der TU Ilmenau studiert. Derzeit ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in dem Bereich Kraftmesstechnik am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik (TU Ilmenau) tätig.
Norbert Rogge hat von 2007 bis 2012 Maschinebau an der TU Ilmenau studiert. Derzeit ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in dem Bereich dynamische Wägetechnik am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik (TU Ilmenau) tätig und arbeitet derzeit in der Projektgruppe Planck-Waage.
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Tino Hausotte
Prof. Tino Hausotte ist Leiter des Instituts für Fertigungsmesstechnik. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Röntgen-Computertomographie in der dimensionellen Messtechnik, Koordinaten- und Oberflächenmesstechnik, Mikro- und Nanometrologie, Fotogrammetrie und Messunsicherheitsermittlung.
Univ.-Prof.Dr.-Ing.habil. Thomas Fröhlich ist Direktor des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik und Leiter des Fachgebiets Prozessmesstechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
Zusammenfassung
Zur Kibble-Kalibrierung von EMK-Systemen (sogenannte Planck-Waagen) muss die induzierte Spulenspannung, sowie die Geschwindigkeit der Aktorspule während der Bewegung relativ zum Magnetfeld erfasst werden. Die Bestimmung der Geschwindigkeit erfolgt anhand der, über die Zeit, gemessenen Position. Als Alternative zur interferometrischen Messung wird in diesem Artikel ein Verfahren zur faseroptischen Kalibrierung der, bei EMK-Systemen weit verbreiteten, optischen Positionssensoren vorgestellt. Der eigens entwickelte faseroptische Sensor, sowie die theoretisch beschriebene Kalibrierung wurden an einer Planck-Waage messtechnisch validiert. Im direkten Vergleich mit einem kommerziellen Interferometer wurden Kennlinienabweichungen von unter 60 nm über einem Bewegungsbereich von
Abstract
For the kibble calibration of EMFC systems, the velocity of the actuator coil and the induced coil voltage must be measured during the movement relative to the magnetic field. Commonly the velocity is determined by the position measured over time. As an alternative to an interferometric measurement, a fibre-optic sensor for calibrating EMFC-typical, optical position sensors is presented. The shown fibre optic sensor, as well as the theoretically described, calibration were metrologically validated on a Planck balance. In a direct comparison with a commercial interferometer, deviations of less than 60 nm were achieved over a range of motion of
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Award Identifier / Grant number: GRK 2182
Funding statement: Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Graduiertenkollegs GRK 2182 der Technischen Universität Ilmenau.
Über die Autoren
Philipp Germanow hat von 2017 bis 2019 Fahrzeugtechnik an der TU Ilmenau studiert. Derzeit ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in dem Bereich Kraftmesstechnik am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik (TU Ilmenau) tätig.
Norbert Rogge hat von 2007 bis 2012 Maschinebau an der TU Ilmenau studiert. Derzeit ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter in dem Bereich dynamische Wägetechnik am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik (TU Ilmenau) tätig und arbeitet derzeit in der Projektgruppe Planck-Waage.
Prof. Tino Hausotte ist Leiter des Instituts für Fertigungsmesstechnik. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Röntgen-Computertomographie in der dimensionellen Messtechnik, Koordinaten- und Oberflächenmesstechnik, Mikro- und Nanometrologie, Fotogrammetrie und Messunsicherheitsermittlung.
Univ.-Prof.Dr.-Ing.habil. Thomas Fröhlich ist Direktor des Instituts für Prozessmess- und Sensortechnik und Leiter des Fachgebiets Prozessmesstechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
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Autorenbeiträge: PG: Methodology, Software, Validation, Formal analysis, Investigation, Data Curation, Writing – Original Draft, Visualization; NR: Conceptualization, Methodology, Formal analysis, Investigation, Data Curation, Writing – Original Draft, Writing – Review & Editing, Visualization; TH: Methodology, Writing – Review & Editing; TF: Conceptualization, Formal analysis, Resources, Writing – Review & Editing, Supervision, Project administration, Funding acquisition.
Literatur
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© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston
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