Volume 90, Issue 4

Zusammenfassung Die Züchtung und Gestaltung biologischen Gewebes im Labor (Tissue Engineering) verspricht breite medizinische Anwendung. Die notwendige Strukturierung der künstlichen Gewebe kann mittels stehender Ultraschallwellen durch Levitation erfolgen. In diesem Beitrag wird eine Methode zur elektrischen Detektion der Levitation und Experimente zu ihrer Verifizierung vorgestellt. Die Ultraschallwellen werden mit piezoelektrischen Wandlern erzeugt. Die Kontrolle der Levitation beruht auf der Auswertung der Sendespannung. Optische Aufnahmen levitierter Kunststoffpartikel erlaubten die frequenzabhängige Ermittlung der Levitationsebenenabstände und eine Korrelation zu den Sendespannungen. Es zeigte sich, dass die Levitationsbedingung über einen relativ breiten Frequenzbereich erfüllt ist. Durch Berücksichtigung der frequenzabhängigen Sendeleistung kann mittels einer normierten Kurve ein gleichmäßiger Schalldruck über den gesamten für die Levitation relevanten Frequenzbereich eingestellt werden. Die gewonnenen Ergebnisse fließen in die Entwicklung eines Gerätes ein, mit dem parallel mehrere Proben für das Tissue Engineering per Levitation gezielt strukturiert werden können. Die Proben werden dabei nutzerfreundlich in Silikon- oder Teflon-Kammern prozessiert, indem ein Ultraschallsender und eine Reflektorplatte verwendet werden. Damit können Versuchsreihen zum Tissue-Engineering effizienter als bisher durchgeführt werden.

Fiber Bragg Grating (FBG) thermometers are commonly used for temperature compensation of FBG strain sensors. It is shown theoretically and experimentally that the thermal coupling between the underlying substrate and the respective sensors causes a delayed response to temperature changes. This can be explained by the heat capacity of the underlying substrate causing a temperature gradient between the surrounding and the substrate. In this contribution, we apply our theoretical result to achieve an improved accuracy in the strain measurement by an approximate factor of up to 3.5. In addition, experiments are carried out in which the thermal coupling in the system is adjusted by using thermal conduction paste. The results also show significantly improved temperature compensation.

Zusammenfassung Diese Arbeit setzt sich mit der Entwicklung und die Einführung in die Serienfertigung eines miniaturisierten Fluoreszenzphotometers mit zwei Messkanälen auseinander (Würfelzuckerformat). Die vorwiegende Anwendung wurde für ein faserbasiertes fluorometrisches Farbstoffsystem zur kontinuierlichen Blutzuckermessung realisiert. Ferner beschäftigt sich diese Arbeit mit der empirischen Bestimmung von bestimmten Toleranzangaben, die bei der Entwicklung selbst, die häufig mit Materialmangel verbunden war, nicht belastbar bestimmt werden konnten. Die Performance der Fluoreszenzphotometer ergibt sich einmal aus dem sogenannten internen Übersprechen, aus dem Verhältnis zwischen diesem internen Übersprechen und der Sensitivität sowie aus dem Verhältnis der Fluoreszenzsignale von Messkanal eins und zwei (relative Fluoreszenz). Als Eingangsparameter wurden untersucht: (1) das Streulicht, welches von der sogenannten Beleuchtungseinheit ausgeht. (2) ein Optimierungsparameter, der bei der optisch aktiven Justage der Beleuchtungseinheit generiert wird. (3) der geometrische Versatz zwischen der Optik des Moduls und der „Ankoppelöffnung“ für den Multimode-Lichtwellenleiter. Zwischen (2) und der relativen Fluoreszenz konnte keine Korrelation nachgewiesen werden. Hier wurde über 206 Module bei einem Mittelwert von 6,68 für die relative Fluoreszenz eine Standardabweichung von 0,24 erreicht. Bezüglich (3) konnte bis zu einer Toleranz von ±100 μm keine Korrelationen zur Performance der Module festgestellt werden (141 Module). Dies kommt einer preiswerten Fertigung entgegen.

Zusammenfassung Aufgrund der Erfahrung in vielen Begutachtungen und Seminaren zur Berechnung von Messunsicherheiten, fällt es z.T. selbst ISO/IEC 17025 akkreditierten Prüf- und Kalibrierlaboratorien schwer, angemessene Messunsicherheiten zu berechnen. Hier soll deshalb erstmalig ein neues, vereinfachtes Verfahren zur Berechnung von Messunsicherheiten für industrielle Prüfprozesse vorgestellt werden. Neu daran ist, dass es ausschließlich auf der Berücksichtigung der Messsystemspezifikation (Gerätespezifikationen) und der erweiterten Vergleichpräzision (Präzision mit erweiterten Vergleichbedingungen) basiert. Dadurch wird es in der industriellen Praxis wesentlich einfacher Messunsicherheiten für Prüfprozesseignungen zu ermitteln, da Gerätespezifikationen in vielen Fällen vorliegen und die Bestimmung der erweiterten Vergleichpräzision bereits zum Werkzeug vieler Anwender gehört. Das Verfahren ist nicht für Kalibrierverfahren und die damit verbundenen Rückführungen geeignet. Im Rahmen von Konformitätsaussagen der industriellen Prüfprozesse kann es verwendet werden.

Alternating current field measurement (ACFM) has advantages of fast inspection speed, high efficiency, sensitive inspection, and easy quantification. In this study, a probe based on ACFM has been carried out, trying to inspect cracks on the inner wall of pipeline with high precision. An inspection tool which is working according to ACFM is developed in order to determine the stress corrosion cracking. The lift-off distance and excitation frequency parameters are optimized, and the influence of uneven magnetic permeability of the pipeline on the test results is analyzed. In addition, experiments are carried out to test the practicality of the tool. The minimum axial crack length that the probe can detect is 15 mm and the minimal depth is 1 mm. The research results show that the probe has the ability to quantitatively evaluate the axial cracks on the inner surface of the pipeline, which has certain guiding significance for the design and development of the AC electromagnetic field inspection probe.