Labor Messtechnik

Dr. M.Sc. Pradeep Narrain

Dipl.-Ing. (FH) Klaus Wohlleber

Der langjährige und engagierte Laborleiter Prof. Dr.-Ing. Albrecht Eßlinger ist am 26.02.2020, kurz vor
seinem Ruhestand verstorben. Wir behalten ihn in ehrender Erinnerung.

Arbeitsgebiet Allgemeine Messtechnik

Das Labor für Messtechnik bietet zahlreiche Praktikumsversuche an, die dem praxisnahen Erlernen der Messtechnik, insbesondere des Messens von Grundgrößen dienen. Diese Laborversuche ergänzen und vertiefen die Lehrinhalte der begleitenden Vorlesung Messtechnik. Das Labor bietet bis zu 6 Arbeitsplätze für Teams von jeweils 2-3 Studierenden an. Zusätzlich werden im Labor Studienarbeiten durchgeführt.

Ansprechpartner Labor Allgemeine Messtechnik/ Campus Stadtmitte

Dipl.-Ing. (FH) Klaus Wohlleber

Arbeitsgebiet Laser-Messtechnik

Der Laborbereich Lasermesstechnik vermittelt Fachwissen über die Anwendung verschiedener  Messverfahren zur Erfassung von Schwingungen und akustischen Größen. Mit Einrichtungen zur vielkanaligen Datenerfassung, Schwingungsanalyse und Simulation können Problemstellungen auf dem Gebiet NVH (noise, vibration, harshness) bearbeitet werden. Die optischen Verfahren dienen sowohl zur Verformungs- und Wegmessung als auch zur Bauteilvermessung und zur zerstörungsfreien Prüfung. Es können Verformungs- und Dehnungszustände bei dynamischer und statischer Belastung gemessen und mittels Simulation Bauteile optimiert werden.

Ansprechpartner Labor Laser-Messtechnik/ Campus Flandernstraße

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Vogt

Dr. M.Sc. Pradeep Narrain

Flyer Laser-Messtechnik

Laborübungen und Projekte Allgemeine Messtechnik

Drehzahlmessung: 

Auf einer von einem Brushless DC Motor angetriebenen Welle sind mehrere Messverfahren für die Umlaufdrehzahl der Welle aufgereiht. Die von den Sensoren ausgegebenen Signale werden mit digitalen Speicheroszilloskopen und einem Frequenzzähler visualisiert. Die Messfehler der Messverfahren werden ermittelt und verglichen. Auch die Fähigkeit bei niederen Drehzahlen oder in großen Abständen von der Welle zu messen wird untersucht. 

Druckmessung 

Verschiedene Druckaufnehmer wie Kolbenmanometer und Druckwaage, Flüssigkeits-U-Rohr-Manometer, Druckdosenmanometer bis zu integrierten mikromechanischen Membransensoren zur Messung von Absolut- und Differenzdrücken in Gasen und Flüssigkeiten werden im Einsatz gezeigt. Mittels Kalibriergeräten sind die Aufnehmer zu kalibrieren und ihre Kennlinien aufzunehmen. Begriffe wie Linearität, Fehlerklassen und Hysteresefehler sind wesentliche Bestandteile dieses Versuchs. 

Strömungsmessung 

Inhalt der Übung ist die Messung der Strömungsgeschwindigkeit und des Massenstroms in einem Gebläse. Geber sind Turbinenzähler, Flügelrad- und Heißfilmanemometer, Differenzdrucksensoren in Kombination mit Normblenden oder Rohrkrümmungen und das Prandtl-Rohr. Druck, Dichte und Temperatur sind zu berücksichtugen. 

Temperaturmessung 

Bei diesem Versuch wird mit PTC- und NTC-Fühlern, Platin-Widerstandsthermometern, Thermopaaren mit Kompensation und konventioneller wie rechnergestützter Auswertung gearbeitet. Besonders werden hierbei Einschwingvorgänge am Aufnehmer, in der Messdatenverarbeitung und an Anzeige- und Registriergeräten behandelt. Es werden Maßnahmen erarbeitet, um die Temperatur schneller bestimmen zu können.

DMS-Messtechnik 

Im Rahmen dieses Versuchs stellen die Studententeams je eine Waage mit einem Messbereich von 0 bis 30 kg her. Alle Einzelschritte zur Applikation von DMS auf einem Biegebalken, zum Nullabgleich und zur Verstärkungskalibrierung der konventionellen oder rechnergestützten Auswerteelektronik sind von den Studierenden selbst durchzuführen. Abschließend wird die Linearität und Hysterese der Waage bewertet. 

Einsatz von Messdatenerfassungssystemen 

Diese Übung dient zum Kennenlernen des rechnergestützten Messens mit Messsystemen. Die Studierenden hinterlegen im System die Daten für die Sensoren. Dabei berücksichtigen sie die Kriterien für das Einstellen der Abtastrate, sowie das Setzten von Tief- oder Hochpassfiltern. Die gesammelten Daten werden mit der Auswerteoberfläche aufbereitet und graphisch dargestellt

CAN Sensoren:

Im Rahmen von Projektarbeiten untersuchen die Studierenden CAN-Datenbus fähige Sensoren mit Hilfe von Software, lesen die Daten aus und visualisieren sie. Dabei werden die Grundlagen von Bussystemen im Fahrzeug und die Struktur von CAN Botschaften von den Studierenden selbständig erarbeitet.

Weitere Projektarbeiten:

In Projektarbeiten erarbeiten die Studierenden Lösungen für Messtechnische Problemstellungen wie zum Beispiel die Dichtheit von Kabeldurchführungen gegen Unterdruck in der Umgebung des Sensors. 

Weitere Themenfelder sind die Projektierung von neuen Laborversuchen und Visualisierungshilfen für Vorlesungsinhalte wie zum Beispiel die Darstellung eines Einschwingvorgangs von Strom und Spannung in einem RC-Glied 

Laborübungen und Projekte LaserMesstechnik

Die Versuche werden mit Studierendengruppen (2-5 Personen) durchgeführt

Optische Grundlagen: Beugung, Interferenz

Mit Laser und optischen Komponenten werden an schwingungsisolierten Tischen z.B. Interferometer aufgebaut.

Holografie/ Speckle-Interferometrie
- Aufbau zur Erstellung eines Doppelbelichtungshologramms
- Auswertung von Interferenzlinien mit einem Bildverarbeitungssystem
- Verformungsmessung an einem Druckbehälter
- Ermittlung der Resonanzfrequenzen an einem Getriebedeckel
- Bestimmung der Betriebsschwingformen bei unterschiedlichen Frequenzen

Moiréverfahren / Speckleshearing-Interferometrie/ Graycodeverfahren

- Verformungsmessung an einem Kunststoffbehälter unter Innendruck                                                                  
- Prüfen eines Kohlefaserbauteils auf Delaminationen                
- Digitalisierung eines Bauteils und Export von STL-files

Schwingungsmessung am Laborfahrzeug mit dem Laser-Scanning-Vibrometer

Bei laufendem Motor werden Betriebsschwingformen am Fahrzeugunterboden und der Abgasanlage gemessen

Sensoren / Schwingungsanregung

Verschiedene Sensoren  (Beschleunigungsaufnehmer, Mikrofone, …) werden kalibriert verschiedene Arten der Schwingunsanregung mit elektrodynamischen Shakern werden vorglichen (Sinus, Periodic Chirp, Rauschen,…)

Resonanzen und Betriebsschwingformen

an einem Getriebedeckel werden mit Impulshammer und Beschleunigungsaufnehmer die Resonanzfrequenzen und die zugehörigen Betriebsschwingformen bestimmt.

Ordnungsanalyse

Während eines Motorhochlaufs am Laborfahrzeug werden mit vielkanaliger Beschleunigungsmessung Schwingformen und Resonanzfrequenzen am Fahrzeugunterboden bestimmt (Wasserfalldiagramme)

Schallintensitätsmessung

An einer Lautsprecherbox werden mit einer Schallintensitätssonde die abgestrahlten Frequenzen an den unterschiedlichen Lautsprechern bestimmt

Modalanalyse und Simulation

An einem Bauteil werden die modalen Schwingformen durch Simulation bestimmt und mit den Ergebnissen der Modalanalyse mit Messdaten verglichen

Laboraustattung Allgemeine Messtechnik

Grundausstattung:

14 Labormesstische mit Stromversorgung, teilweise mit Druckluftanschluss; W-LAN Anbindung, 

Prüfstände:

Drehzahlprüfstand: Brushless DC Motor, Drehzahlgeregelt, 0-4000 U/min

Gebläseprüfstand: Saugendes Gebläse mit gesteuerter Gebläsedrehzahl. Massenstrom von 100 kg/h bis 750 kg/h

Mehrere Versuchsaufbauten für kleine Gruppen von 2 bis 3 Studierenden aus den Themenfeldern Temperatur, Druck, Durchfluss, Einschwingvorgänge, Beschleunigung und Auswertung von Wägezellen auf Biegebalkenbasis.

Laborausstattung Laser-Messtechnik

Schwingungsanalyse, Akustik (NVH)

• Frequenzgänge
• Experimelle Modalanalyse
• Betriebsschwingform-Analyse
• Ordnungsanalyse
• FEM Simulation

Optische Verfahren

• Speckle-Shearing-Interferometrie
• Laser-Scanning-Vibrometrie
• Moiré Methode
• Holografie, Speckle-Interferometrie
• Graycode Verfahren

Ausstattung Verformungs- und Schwingungsmessung und  Schwingprüfung

• Laser-Speckle-Interferometrie mit CW-Laser 1D und 3D
• Holografie 1D
• Laser-Speckle-Interferometrie Mit Pulslaser 1D
• Laservibrometer
• Laser-Scanningvibrometer
• Laser-Differenzvibrometer
• Graycodeverfahren zur Konturerfassung
• Moiréverfahren zur Verformungsmessung
• Beschleunigungs- und Kraftaufnehmer 1D und 3D
• Wegaufnehmer (induktiv, Wirbelstrom, Lasertriangulation)
• Messmikrofone, Schallintensitätssonde PP
• Schallintensitätssonde PU
• Akustische Kamera
• Elektrodynamische Shaker 10N, 100N, 6600N

Forschungprojekt: Berechnung des akustischen Verhaltens einer elektrischen Maschine

Durch das stetige Ansteigen der Komfortansprüche an heutige Fahrzeuge, gewinnen in der heutigen Entwicklung Themen an Bedeutung, die früher noch eher eine untergeordnete Rolle spielten. Ein typisches Beispiel dafür findet sich in dem akustischen Verhalten eines Antriebs wieder. Dieser Fachbereich wird auch als Noise-Vibration-Harshness (NVH) bezeichnet. Durch die immer leiser werdenden Motoren gilt es durch verschiedene Methoden das NVH-Verhalten zu analysieren und zu beurteilen. Auf Basis der Untersuchungen soll das Auftreten von störenden oder unangenehmen Geräuschen im Betrieb des Fahrzeuges frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen durchgeführt werden.

Das Thema wird unter anderem im Rahmen des Promotionskollegs Hybrid II bearbeitet.

Nähere Informationen über das Projekt