Volume 83, Issue 12

Zusammenfassung Für Vergleiche von Flächenrauheiten mit optischen Messinstrumenten wurden verschiedene Silizium-Vergleichsproben mit Rauheiten zwischen 8 nm <  S a < 1000 nm entwickelt. Durch geeignete geätzte Markierungen ist eine Mikrometer-genaue Positionierung des Messfeldes möglich. Mit zwei unterschiedlichen Konfokal-mikroskopen wurden Messungen zur Überprüfung der Eignung als Vergleichsproben für flächenhafte Rauheitskenngrößen durchgeführt. Dabei wurden messgerätbedingte Faktoren, anwenderspezifische Einflüsse, die zeitliche Stabilität der Oberflächen und die Positioniergenauigkeit des Messfeldes geprüft und deren Einfluss auf die resultierenden Kenngrößen untersucht. Wie die Messergebnisse eindrucksvoll zeigen, eignen sich die untersuchten Proben als Maßverkörperungen und gestatten durch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse eine Verwendung als Vergleichsproben oder Normale für flächenhafte Rauheiten über drei Größenordnungen hinweg. Die Rauheitsparameter S a und S q zeigen gute Übereinstimmungen und besitzen bei kleinen Rauheiten Abweichungen von einzelnen Nanometern. Bei Proben mit einem S a Wert von 1000 nm betragen die Abweichungen bis zu ± 4.5%). Die Amplituden-Kennwerte S p, S v und damit S z weisen stärke Abhängigkeiten von der Messfeld-Position und dadurch auch größere Unterschiede auf. Die Reproduktion der Messfeldposition bei großen Rauheiten und allgemein die Oberflächenstabilität der Probe (zeitliche Veränderungen wie z. B. Verunreinigungen und Beschädigungen) sind hierbei entscheidend. Die Verteilungsparameter S sk und S ku, sowie die räumlichen Parameter S al und S tr stimmen innerhalb ± 12% überein (bis auf wenige Ausnahmen).

We study characteristic flow patterns downstream of a standardized swirl disturbance generator using laser-Doppler velocimetry (LDV). To investigate the spatial development of flow patterns, we conduct LDV measurements in cross-sections located at various distances downstream from the swirl disturbance generator. Focusing on velocity profiles, decay of swirl, and performance indicators used to describe the characteristic shape of the velocity profiles, we systematically compare the experimental results with available references and various theories for decay of swirl disturbances. We find that the standardized swirl disturbance generator provides exponentially decaying swirling flow that is best captured by the theory of Steenbergen and Voskamp Steenbergen W, Voskamp J (1998) The rate of decay of swirl in turbulent pipe flow. Flow Meas Instr 9:67–78 . In addition, deviations from the axial reference profile caused by the swirl disturber persist for long downstream distances. In particular, our results suggest that the peakness factor relaxes linearly towards the fully-developed state.

Zusammenfassung Hochdrucksensoren basierend auf Metall-Dünnschicht-Dehnmessstreifen werden millionenfach beispielweise zum Einsatz in Common-Rail-Systemen der Automobilindustrie gefertigt. Bedingt durch das Messprinzip besitzen sie eine Empfindlichkeit gegenüber Störgrößen wie der Temperatur oder teile-individuelle Abhängigkeit von Material-, Toleranz- und Fertigungseinflüssen. Die Kalibrierung am Ende der Fertigung bildet deshalb den entscheidenden Faktor zur Einhaltung der tolerierten Messunsicherheit und Identifikation von Aufbaufehlern. Dem allgemeinen Trend zu immer höheren Anforderungen an Sensoren folgend, ergibt sich ein stetig steigender zeitlicher und energetischer Aufwand für die Kalibrierung Wissenschaftsrat des AMA Fachverband für Sensorik e.V.: Sensor-Trends 2014 – Trends in zukunftsorientierten Sensortechnologien, Berlin, 2014 . Im Folgenden werden daher dem gegenwärtig etablierten Kalibrierverfahren mittels Erwärmung im Durchlaufofen und anschließender statischer Messung des Ausgangssignals alternative Methoden gegenübergestellt. Für die daraus hervorgehende Zielvariante der induktiven Erwärmung, gefolgt von einem transienten Messprozess, wird mithilfe eines Modells auf Basis der elektrisch-thermischen Analogie ein Versuchsaufbau ausgelegt. Anhand der Versuchsergebnisse werden Heizleistung und Messzeitpunkt festgelegt. Die Fähigkeit des Messverfahrens nach AIAG AIAG Core Tools, Measurement Systems Analysis (MSA), 4th edition (2010) wird für die Kalibrierung der Druckmessung und die Kalibrierung des internen Störgrößensensors gezeigt und weiteres Optimierungspotenzial erörtert. Abschließend erfolgt der Vergleich zum Modell und zum etablierten Abgleichprozess. Das entwickelte Verfahren führt für den konkreten Anwendungsfall unter den Gesichtspunkten Energieverbrauch, Prozesszeit und Messunsicherheit zu Vorteilen.

Zusammenfassung In flüssigem Metall schwebende Partikel können Echos von Ultraschall verursachen. Aus solchen Echos wird versucht, die entlang der Schallausbreitung vorkommenden Partikelbewegungen zu rekonstruieren. Konkret sind damit die Positionen gemeint, welche die Partikel vertikal oberhalb des Schallwandlers als Funktionen der Zeit einnehmen. Anhand solcher Funktionen soll dann auf Strömungsvorgänge im flüssigen Metall geschlossen werden.

Transparent materials are employed for creating different kinds of products and have to meet high quality requirements. First of all, transparent materials have to be free from scattering defects, e.g., enclosed air bubbles. Visual inspection systems based on dark field setups are principally capable of imaging these kinds of defects, however, it usually requires much effort to adapt them to the test object on hand. This article shows how light transport matrices can be calculated for an optical system consisting of a programmable area light source and a telecentric camera. Two features are proposed that can be extracted out of these matrices and that allow to image scattering defects present in a transparent object without the need of adapting the system to the actual test object. The results of synthetic experiments obtained using a physically based and adequately extended rendering framework approved the proposed approach and showed that it even outperforms classical inspection systems in some situations.