TY - CONF A1 - Winkler, Nicolas P. A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hüllmann, Dino A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bennetts, V. H. A1 - Lilienthal, A. J. T1 - Remote Gas Sensing with Multicopter-Platforms T2 - Tagungsband des zweiten Innovationsforums: Autonome, mobile Dienste – Services für Mobilität N2 - This presentation gives an introduction to the gas-sensitive aerial robots developed at BAM, including various application examples in the field of mobile robot olfaction: gas source localization and gas distribution mapping. T2 - Zweites Innovationsforum "Autonome, mobile Dienste; Services für Mobilität" CY - Berlin, Germany DA - 04.06.2019 KW - Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS); UAV-REGAS KW - Localization of gas sources KW - Mobile Robot Olfaction KW - Nano UAV Swarm KW - Tomographic reconstruction of gas plumes PY - 2019 UR - http://modisem.de/files/Ereignisse/2019-06/Innovationsforum_Downloads/IF2_2019_Tagungsband_WEB.pdf SN - 978-3-942709-22-4 N1 - Tagungsband auf Deutsch, Beitrag auf Englisch. VL - 2019 SP - 24 EP - 34 AN - OPUS4-48699 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wander, Lukas A1 - Paul, Andrea A1 - Rurack, Knut A1 - Biyikal, Mustafa A1 - Juritsch, Elevtheria A1 - Bernstein, Thomas A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Noske, Reinhard T1 - Kompaktsensor zur Online-Überwachung von Nitroaromaten T2 - Tagungsband – 12. Kolloquium Prozessanalytik N2 - Nitroaromaten und insbesondere Trinitrotoluol (TNT) sind weit verbreitete Spreng- und Umweltschadstoffe. Die größte Herausforderung bei der Detektion von TNT in der Gasphase ist der geringe Dampfdruck. Derzeit werden vielerorts günstige, schnelle, handliche und einfach zu bedienende Alternativen zur klassischen TNT-Analytik entwickelt. Aktuell existieren keine einheitlichen Richtlinien für Sprengstoffsensoren. Hier wird die Entwicklung eines Messplatzes zur Validierung von Sprengstoffsensoren sowie die Erprobung eines kompakten Mustersensors vorgestellt. T2 - 12. Kolloquium Prozessanalytik CY - Berlin, Germany DA - 28.11.2016 KW - Nitroaromaten KW - Fluoreszenzlöschung KW - Sensor PY - 2016 SP - P11, 61 EP - 62 AN - OPUS4-38402 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ullner, Christian A1 - Subaric-Leitis, Andreas A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Uncertainty of Elastoplastic Material Parameters Calculated from the Spherical Indentation in the Macro Range JF - Journal of Testing and Evaluation N2 - The applicability of three methods developed by finite element analysis (FEM) and proposed in the literature are studied on steel S355. Instrumented indentation tests using spherical indenters of radius 200 and 500 μ m are performed in the macro range at depths of more than 6 μ m. The results of the selected methods are compared with the tensile test. To evaluate the partially strongly varying results, the uncertainties of the calculated strain hardening exponent, n, and yield stress, Y, are estimated. Recommendations for an appropriated procedure of the indentation test are given. The machine compliance and the determination of the zero point of Depth play an essential role. If the certain conditions are considered, the instrumented indentation Tests can be used, in particular for investigations of specimens with inhomogeneous elastoplasticity. KW - Indentation KW - Elastoplastic material parameters KW - Uncertainty PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1520/JTE20200683 SN - 0090-3973 VL - 49 IS - 6 SP - 4576 EP - 4592 PB - ASTM International AN - OPUS4-52416 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hüllmann, Dino A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Hofmann, Michael T1 - VDI/VDE 3518 Technische Richtlinie für Multigassensoren N2 - Der Beitrag präsentiert die erarbeiteten technischen Richtlinien zur Anwendung und Prüfung von Multigassensoren innerhalb der Richtlinienreihe VDI/VDE 3518 sowie in diesem Zusammenhang die Möglichkeiten der Sensorprüfung im akkreditierten Prüflabor des Fachbereichs 8.1 der BAM. Im Speziellen wird das in Kürze veröffentlichte Blatt 3 der Richtlinienreihe vorgestellt, das Bezug auf Multigassensoren für geruchsbezogene Messungen mit elektronischen Nasen nimmt. T2 - NetMon International training course - Low-cost Environmental Monitoring CY - BAM, Berlin, Germany DA - 09.04.2019 KW - Multigassensoren KW - Prüfung KW - Richtlinie PY - 2018 AN - OPUS4-47885 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Banach, Ulrich A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Hübert, Thomas T1 - Development of a gas standard generator N2 - Pollution through emission of toxic gases is an increasing problem for the environment. It affects similarly agricultural, industrial and urban areas. In future, environmental emissions in ambient air must be monitored at even lower concentrations as nowadays. One environmental relevant compound is ammonia and its conversion product ammonium that have strong negative impact on human health and ecosystems. Most ammonia measurements in ambient air are performed in the range below 1000 nmol·mol 1 and thus there is a need for reliable traceable ammonia gas standards and in addition in situ analytical procedures for monitoring (in ambient air to avoid that thresholds are exceeded). Therefore, the use of reference materials is necessary for development accompanying test or for calibration, e. g. of structure-integrated sensors and mobile multi-gas sensors. The developed gas standard generator produces gas mixtures that comply with the metrological traceability for ammonia gas standards in the desired environmentally relevant measurement range. The method is based on the permeation of ammonia through a membrane at constant temperature and pressure. The resulting ammonia penetrant gas flow is then mixed with a carrier gas flow to generate a gas standard flow of known concentration. The dynamic rage is enlarged by using a two dilution steps. Depending on the permeation rate, generable molar fractions are possible in the range nmol·mol-1 to a few µmol·mol-1. We present the design of an ammonia gas standard generator and first results of the characterisation of its individual components supporting the uncertainty assessment according to GUM for stable gas concentrations in this range. The relative uncertainty of the generated ammonia gas standard is smaller than 4 % (k = 2). T2 - Networked Environmental Monitoring – from sensor principles to novel services CY - BAM, Berlin, Germany DA - 06.02.2018 KW - Permeation KW - Gas standard generator PY - 2018 AN - OPUS4-44089 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bayat, Mehmet E. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Unsicherheit bei der Probenahme von Sprengstoffspuren und Detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie T2 - 8. IMS-Anwendertreffen N2 - IMS trägt zur Luftfrachtsicherheit bei Geltende Luftsicherheitsgesetze verpflichten Luftsicherheitsbehörden, Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften umfassende Sicherheitsmaßnahmen auf den Flughäfen zu ergreifen, um die Gefahr möglicher terroristischer Bedrohungen zu erkennen und zu verhindern. Wenn ein verdächtiges Objekt durch Röntgenstrahlen identifiziert wurde, kann die IMS als schnelles Analyseverfahren vor Ort orthogonal zur Radiologie eingesetzt werden, um chemische Informationen über Gefahrstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen vor dem Abflug zu erhalten. Vor der Detektion von Sprengstoffen beginnt die Untersuchung eines verdächtigen Objekts mit der Probenahme mittels Wischprobensammlern. Eine Luftsicherheitskontrollkraft wischt dabei Oberflächen des Objekts mit einem Probensammler ab, um Partikel von Gefahrstoffen zu sammeln. Der beladene Probensammler wird anschließend in einen Probeneinlass eingeführt. Nach thermischer Desorption der gesammelten Stoffe erhält der Bediener (z. B. Luftsicherheitskontrollkraft) ein boolesches Ergebnis - "Alarm" oder "Kein Alarm". Verfahren und Ergebnisse In dieser Studie wurden drei Verfahren mit vier ECAC-zertifizierten ETD-Geräten zur Entwicklung eines Unsicherheitskonzeptes bezüglich der Probenahme (PN) angewandt: I) direkte Probenaufnahme durch lösemittelbasierten Auftrag einer bekannten Sprengstoffmenge auf einem Probensammler, II) Auftragung einer bekannten Menge eines gelösten Sprengstoffs auf einem 10 cm × 10 cm Substrat (Aluminium, Papier, Eisen und Polyvinylchlorid) und manuelle PN nach Lösemittelverdampfung, III) lösemittelbasierter Sprengstoffauftrag auf eine PTFE- oder PTFE-beschichtete Glasfaseroberfläche, nach Lösemittelverdunstung trockene Übertragung auf das zu beprobende Substrat zur PN. Nach dem binären Regressionsverfahren wurde die funktionale Abhängigkeit der Detektionswahrscheinlichkeit von einer bekannten Sprengstoffmasse mit einer Logit-Funktion beschrieben: POD=1/(1+e^(-A·(m-B))). Dabei ist POD die Wahrscheinlichkeit der Detektion für eine bekannte Sprengstoff-Masse, die Parameter A (logistische Wachstumsrate der Kurve) und B (m-Wert des Mittelpunktes des Sigmoids) sind geschätzte Parameter nach der Methode der kleinsten Quadrate, und m ist die Sprengstoffmasse. Das entwickelte Messunsicherheitsmodell kombiniert quantitative Ergebnisse aus Wägen, Lösen und Pipettieren sowie qualitative Ergebnisse - "Alarm" oder "Kein Alarm" und die Unsicherheit der PN. Identifizierte Unsicherheitsursachen sind die Durchführung der Wischprobenahme, Staub, Lösemitteleffekte und die Unsicherheit bei der Herstellung von Testlösungen. T2 - 8. IMS-Anwendertreffen CY - Potsdam, Germany DA - Veranstaltung wurde abgesagt - Meeting was cancelled KW - IMS KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Wischprobenahme KW - binäres Regressionsverfahren KW - ETD KW - Sprengstoffspurendetektion PY - 2020 VL - 2020 SP - 9 EP - 9 PB - Universität Potsdam CY - Potsdam AN - OPUS4-51136 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bayat, Mehmet E. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Identifizierung und Bewertung von Einflussgrößen bei der Sprengstoffspuren-detektion durch Ionenmobilitätsspektrometrie N2 - IMS trägt zur Luftfrachtsicherheit bei Luftsicherheitsgesetze verpflichten Luftsicherheitsbehörden, Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften umfassende Sicherheitsmaßnahmen auf den Flughäfen zu ergreifen, um Gefahren z. B. durch potenziell gefährliche Frachtgüter zu erkennen. Von der Europäische Zivilluftfahrt-Konferenz (ECAC) zertifizierte IMS-Geräte werden vor Ort an den Kontrollpunkten orthogonal zur Radiologie eingesetzt, um chemische Informationen von verdächtiger Fracht über Gefahrstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen vor dem Verladen zu erhalten. Vor der Detektion von Sprengstoffen beginnt die Untersuchung eines verdächtigen Objekts mit der Probenahme mittels Wischprobensammlern. Eine Luftsicherheitskontrollkraft wischt dabei Oberflächen des Objekts mit einem Probensammler ab, um Partikel von Gefahrstoffen zu sammeln. Der beladene Probensammler wird anschließend in einen Probeneinlass eingeführt. Nach thermischer Desorption der gesammelten Stoffe erhält der Bediener (z. B. Luftsicherheitskontrollkraft) ein boolesches Ergebnis - "Alarm" oder "Kein Alarm". Verfahren und Ergebnisse In dieser Studie wurden drei Verfahren mit vier ECAC-zertifizierten ETD-Geräten zur Identifizierung und Beurteilung der Probenahme (PN) entwickelt: I) direkte PN durch lösemittelbasierten Auftrag einer bekannten Sprengstoffmenge auf einem Probensammler, II) Auftrag einer bekannten Menge eines gelösten Sprengstoffs auf einem 10 cm × 10 cm Substrat (Aluminium, Papier, Eisen und Polyvinylchlorid) und manuelle PN nach Lösemittelverdampfung, III) lösemittelbasierter Sprengstoffauftrag auf eine PTFE- oder PTFE-beschichtete Glasfaseroberfläche, nach Lösemittelverdunstung trockene Übertragung auf das zu beprobende Substrat zur PN. Der Zusammenhang zwischen vorgelegter Sprengstoffmenge und der Detektionswahrscheinlichkeit (POD) erfolgt durch Anwendung des binären Regressionsverfahrens mit einer Logit-Funktion: POD=1/(1+exp⁡(-A(m-B)) )·100% Dabei entspricht m der vorgelegten Sprengstoffmasse bis 1000 ng, Parameter A / ng-1 der logistischen Wachstumsrate der Kurve und Parameter B / ng dem m-Wert des Mittelpunktes des Sigmoids. Die Bestimmung der Parameter wurde nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Das entwickelte Messunsicherheitsmodell kombiniert quantitative Ergebnisse aus Stammlösung und deren Verdünnungen sowie Stoffauftrag und qualitative Ergebnisse nach Anzeige "Alarm" oder "Kein Alarm". Dieses Auswerteverfahren wurde auf die Probenahme angewandt. Identifizierte Unsicherheitsursachen sind die Durchführung der Wischprobenahme, Staub, Lösemitteleffekte und die Unsicherheit bei der Herstellung von Testlösungen. T2 - 8. Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS)-Anwendertreffen CY - Online meeting DA - 17.03.2021 KW - IMS KW - Ionenmobilitätsspektrometrie KW - Ion mobility spectrometry KW - Sprengstoffspurendetektion KW - Luftfrachtsicherheit PY - 2021 UR - https://www.uni-potsdam.de/de/ims2021/tagungsprogramm AN - OPUS4-52474 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Gawlitza, Kornelia T1 - Two tasks in environmental monitoring - calibration and characterization of gas sensors and remote sensing with multicopter platforms - Part 2 N2 - Emissions of ammonia into the environment are mainly caused by agriculture, but also by combustion processes in waste and by road traffic. Even at low concentrations, this substance is not only an odour nuisance, but also a substance with ecological and climatic relevance. Therefore, BAM tested commercial electrochemical, and metal oxide based sensors, which have limited suitability for measuring in the environmental molar fraction range. Alternatively, own developments for the detection of ammonia in the trace range were implemented, wherein the analyte is measured by changing the fluorescence of a BODIPY dye at 550 nm by means of a portable fluorescence sensor directly from the gas phase. For the calibration of ammonia sensors and measuring instruments, a stationary system based on the mixture of certified test gases from pressure cylinders with calibrated mass flow controllers is available. A test gas generator was developed for on-site calibration and testing of sensors and measuring devices. The generation of ammonia-containing gases in the environmental relevant range of levels below 1000 nmol/mol is carried out by the permeation method according to ISO 6145-10. For the traceability of ammonia, standards are provided and further developed by the National Metrological Institutes and designated institutes. Metrological standards are based on SI units and are a basis for traceability of sensors or gas analysers. T2 - Aarhus University, Department of Environmental Science, External seminar with Matthias Bartholmai and Carlo Tiebe CY - Roskilde, Denmark DA - 29.08.2018 KW - Environmental monitoring KW - Test gas generation KW - Fluorescence sensor KW - Ammonia PY - 2018 AN - OPUS4-45842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Tiebe, Carlo A1 - Banach, Ulrich A1 - Hübert, Thomas A1 - Gawlitza, Kornelia A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Development of a gas standard generator N2 - Pollution through emission of toxic gases is an increasing problem for the environment. It affects similarly agricultural, industrial and urban areas. In future, environmental emissions in ambient air must be monitored at even lower concentrations as nowadays. One environmental relevant compound is ammonia and its conversion product ammonium that have strong negative impact on human health and ecosystems. Most ammonia measurements in ambient air are performed in the range below 1000 nmol·mol-1 and thus there is a need for reliable traceable ammonia gas standards and in addition in situ analytical procedures for monitoring (in ambient air to avoid that thresholds are exceeded). Therefore, the use of reference materials is necessary for development accompanying test or for calibration, e. g. of structure-integrated sensors and mobile multi-gas sensors. The developed gas standard generator produces gas mixtures that comply with the metrological traceability for ammonia gas standards in the desired environmentally relevant measurement range. The method is based on the permeation of ammonia through a membrane at constant temperature and pressure. The resulting ammonia penetrant gas flow is then mixed with a carrier gas flow to generate a gas standard flow of known concentration. The dynamic rage is enlarged by using a two dilution steps. Depending on the permeation rate, generable molar fractions are possible in the range nmol·mol-1 to a few µmol·mol-1. We present the design of an ammonia gas standard generator and first results of the characterisation of its individual components supporting the uncertainty assessment according to GUM for stable gas concentrations in this range. The relative uncertainty of the generated ammonia gas standard is smaller than 4 % (k = 2). T2 - Colloquium of Optical Spectrometry (COSP) CY - Berlin, Germany DA - 27.11.2017 KW - Gas standard generator KW - Permeation method KW - Ammonia PY - 2017 AN - OPUS4-43337 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stoppel, M. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Petrov, Sergej A1 - Fakhouri, A. T1 - Embedded RFID-sensors for concrete bridge structures T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering (Proceedings) N2 - In the near future, it will be important to adopt innovative approaches and technologies in order to further guarantee the reliability and availability of the highway network. New tools are therefore needed in order 'to obtain in-depth information about the condition of bridges and its development early enough before significant, precarious damage cases occur. In 2011, the research program "Intelligente Brücken (Smart Bridges)" was launched by the BASt together with the BMVI to evolve systems for information and holistic evaluation for bridge structures as a supplement to the current inspection-based maintenance management. Several projects dealt with the topic in the last few years and provided guidelines and a solid basis to move towards a first implementation considering the input of all research projects carried out so far. T2 - NDT-CE 2015 - International symposium non-destructive testing in civil engineering CY - Berlin, Germany DA - 15.09.2015 PY - 2015 SN - 1435-4934 SP - P 54, 1061 EP - 1063 AN - OPUS4-34720 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Johann, Sergej A1 - Müller, Maximilian A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Moisture Measurements with RFID based Sensors in Screed and Concrete T2 - 8th European Workshop On Structural Health Monitoring N2 - To quantify the moisture in concrete, RFID based humidity sensors are embedded. Passive high frequency, ultra-high frequency RFID tags as well as active Bluetooth sensors are tested. After concreting, all sensors measure the corresponding relative humidity to monitor the concrete moisture. Two case studies are performed, embedding in an existing construction, i.e. the duraBASt test bridge, and embedding in cement based mortar in the laboratory. As basis for robust and long-life sensors in alkaline concrete, different casing materials are tested. Furthermore, signal strength measurements and their sensitivity to different moisture levels are performed. T2 - 8th European Workshop On Structural Health Monitoring CY - Bilbao, Spain DA - 05.07.2016 KW - Humidity sensors KW - Moisture measurements KW - RFID based sensors KW - DuraBASt PY - 2016 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-36817 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Johann, Sergej A1 - Müller, Maximilian A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Embedded passive RFID-based sensors for moisture monitoring in concrete T2 - Proceedings of the IEEE Sensors 2017 N2 - Damages in infrastructure due to moisture amount to billions of Euros every year. For a more predictive structural health monitoring in civil engineering, the detection and monitoring of hazardous moisture in steel reinforced concrete constructions is of high interest. The sensors have to be wireless, elsewise they weaken the concrete cover of the rebars. The lifetime of such constructions is normally decades, thus the sensors have to be battery-free and fully passive. Considering these requirements, passive RFID-based sensors are developed. Communication and energy supply are realized wireless via the electromagnetic field of a RFID transmitter. The passive RFIDbased sensors are embedded into the concrete to enable the monitoring of moisture transport in porous materials. Results of the hydration process are shown. T2 - IEEE Sensors 2017 CY - Glasgow, Scotland, UK DA - 30.10.2017 KW - Embedded sensors KW - Wireless sensors KW - Passive sensors KW - RFID-based sensors KW - Structural health monitoring KW - Moisture PY - 2017 SN - 978-1-5386-4056-2 DO - https://doi.org/10.1109/ICSENS.2017.8234166 SP - 870 EP - 872 PB - IEEE AN - OPUS4-43033 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Johann, Sergej A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Smart RFID Sensors Embedded in Building Structures for Early Damage Detection and Long-Term Monitoring JF - Sensors N2 - In civil engineering, many structures are made of reinforced concrete. Most Degradation processes relevant to this material, e.g., corrosion, are related to an increased level of material moisture. Therefore, moisture monitoring in reinforced concrete is regarded as a crucial method for structural health monitoring. In this study, passive radio frequency identification (RFID)-based sensors are embedded into the concrete. They are well suited for long-term operation over decades and are well protected against harsh environmental conditions. The energy supply and the data transfer of the humidity sensors are provided by RFID. The sensor casing materials are optimised to withstand the high alkaline environment in concrete, having pH values of more than 12. Membrane materials are also investigated to identify materials capable of enabling water vapour transport from the porous cement matrix to the embedded humidity sensor. By measuring the corresponding relative humidity with embedded passive RFID-based sensors, the cement hydration is monitored for 170 days. Moreover, long-term moisture monitoring is performed for more than 1000 days. The Experiments show that embedded passive RFID-based sensors are highly suitable for long-term structural health monitoring in civil engineering. KW - RFID based sensors KW - Embedded sensors KW - Corresponding relative humidity KW - Porous building materials KW - Reinforced concrete KW - Corrosion KW - Civil engineering PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-500831 DO - https://doi.org/10.3390/s19245514 VL - 19 IS - 24 SP - 1 EP - 18 PB - MDPI CY - Basel, Swiss AN - OPUS4-50083 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Köppe, Enrico A1 - Hofmann, Detlef A1 - Westphal, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Gong, Xin A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Magnetic field detection with an advanced FBG-based sensor device T2 - 30th Eurosensors Conference - EUROSENSORS 2016 N2 - A high-performance fiber Bragg grating-based (FBG) sensor device has been developed for the detection of small magnetic fields. Based on a smart multilayer jacket around the fibre over the physical length of the FBG, magnetic fields generated by rotating machine parts, power generators or power cable can be easily detected, analysed and evaluated. Consequently, this innovative, on-line and non-contact inspection method results in an increase in quality and reliability of high-performing machine parts, devices and cables. The basic physical principle is based on a magnetostrictive multilayer system that strains the high-resolution FBG element in presence of magnetic fields. Subsequently, a fixed relationship between induced magnetic field and wavelength change of the FBG element describes the characteristic sensitivity curve. Intensive tests regarding characterisation of this magnetic field FBG sensor have been carried out and its performance has been evaluated. T2 - 30th Eurosensors Conference, EUROSENSORS 2016 CY - Budapest, Hungary DA - 04.09.2016 KW - Fiber Bragg grating KW - Magnetostriction KW - Strain KW - Magnetic field PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-376703 DO - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.445 SN - 1877-7058 VL - 168 SP - 1270 EP - 1274 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-37670 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Köppe, Enrico A1 - Hofmann, Detlef A1 - Westphal, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Beck, Uwe A1 - Gong, Xing A1 - Bartholmai, Matthias ED - Aulova, Alexandra ED - Rogelj Ritonja, A. ED - Emri, I. T1 - A contribution to intelligent automatic validation of structure-integrated fibre optic strain sensors T2 - 33rd Danubia- Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics - BOOK OF ABSTRACTS N2 - Sensors integrated into devices and structures provide essential data to control, optimize or manage machines and structural components. In the last years, processes, applications and machine parts became more and more intelligent. Consequently, the need for sensor validation increased significantly in order to rely on sensor data and measurement results. Structure-integrated fibre optic strain sensors, such as fiber Bragg gratings (FBG), are of special interest in the composite manufacturing industry. This type of sensor makes it possible to gain information and to collect measurement data about entire production processes and whole life-time cycles of composite-made machine parts and structures. However, validation concepts and approaches for this type of sensors are barely reported in literature. Furthermore, all the reported activities have the drawback that the sensor diagnosis strategy is implemented as limited mathematical models and/or complex time-consuming spectral analysis tools which are applied in data post-processing loops. However, to automate sensor validation and to apply real-time and in-field sensor fault detection, it is necessary to acquire measurement data and information about the measurement reliability at the same time. T2 - 33rd Danubia- Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Portorož, Slovenia DA - 20.09.2016 KW - Fiber bragg grating KW - Magnetic field KW - Magnetostrictive metal coating KW - Self-diagnostic fiber optical sensor PY - 2016 SN - 978-961-94081-0-0 SP - 180 EP - 181 CY - Ljubljana AN - OPUS4-37645 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schukar, Vivien A1 - Köppe, Enrico A1 - Hofmann, Detlef A1 - Mitzkus, Anja A1 - Gong, Xin A1 - Sahre, Mario A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe ED - Emri, Igor T1 - A contribution to intelligent automatic validation of structure-integrated fibre optic strain sensors JF - Materials Today: Proceedings N2 - An auto-validation tool for the reliability quantification of materials integrated fiber Bragg grating (FBG) strain sensors have been developed and tested. The FBG strain sensor was jacketed with a magnetostrictive layer based on iron-nickel which, when excited by a specific magnetic field, adds an artificial strain to the sensor. The fixed relationship between magnetic induction and wavelength shift of the FBG strain sensor characterizes the bond strength and adhesion between the sensor and the surrounding structure. Due to an easily applicable magnetic field, it is possible to validate the sensor performance in a non-contact, fast way without disturbing the data-acquisition process. T2 - 33nd Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Portorož, Slovenia DA - 20.09.2016 KW - Fiber Bragg grating KW - Self-diagnosis KW - Magnetostriction KW - Strain KW - Auto-validation PY - 2017 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785317308489 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.06.073 SN - 2214-7853 VL - 4 IS - 5, Part 1 SP - 5935 EP - 5939 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-41583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Gong, Xin A1 - Hofmann, Detlef A1 - Basedau, Frank A1 - Köppe, Enrico A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Westphal, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Beck, Uwe ED - Berghmans, F. ED - Mignani, A. G. T1 - Modelling and simulation of a fibre Bragg grating strain sensor based on a magnetostrictive actuator principle T2 - Optical Sensing and Detection IV N2 - A new concept for the self-diagnosis of embedded fiber Bragg grating (FBG) strain sensors was developed, simulated and experimentally tested. This concept is based on a magnetostrictive metallic layer directly coated on the fibre cladding over the grating segment of the FBG sensor, so that an on-demand external magnetic field in a millitesla scale can produce a controllable artificial strain as an indication signal for the remote optical interrogator. The relationship between the pre-defined magnetic field and its induced Bragg wavelength shift characterizes this validation concept. Any deviation of the local bonding state of the interfaces from the initial or/and any change of shear strain transferring mechanism from composite matrix to the optical fibre core will result in alterations in this sensitive relationship, and thus triggers an immediate alert for a further inspection. The finite element method is used to simulate the strain of this configuration as result of different values of the magnetic field in order to optimize the geometrical sensor parameters. The simulations are verified by experiments results. © (2016) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only. T2 - Optical Sensing and Detection IV CY - Brüssel, Belgium DA - 03.04.2016 KW - Fiber Bragg gratings KW - Actuators KW - Modeling and simulation KW - Finite element methods PY - 2016 SN - 9781510601444 DO - https://doi.org/10.1117/12.2224728 SN - 0277-786X SN - 1996-756X VL - 9899 SP - 9899-39 PB - SPIE Digital Library AN - OPUS4-38634 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schukar, Vivien A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Abschlussbericht zum DFG-Projekt „FAMOS²“ FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor N2 - Der Mangel an Anwendungsrichtlinien und Validierungsverfahren für struktur-eingebettete faseroptische Dehnungssensoren, insbesondere auf Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Basis, führte bislang dazu, dass diese Sensoren trotz ihrer hervorragenden Eigenschaften im Bereich der kommerziellen Material- und Strukturüberwachung nur in geringem Umfange eingesetzt wurden. Fragen zur Degradation der Sensoren unter Beanspruchung, Alterung durch klimatische Einflüsse und Enthaftung infolge Belastung der Struktur konnten bisher nur theoretisch simuliert oder anhand exemplarischer Proben für einzelne einflussnehmende Parameter im Labor untersucht werden. Die Erfassung des Sensorverhaltens im Bauteil unter komplexen Umwelteinflüssen während des Bauteilbetriebes, um damit eine Aussage zur Zuverlässigkeit der Sensormessdaten zu gewinnen, war bisher nicht möglich. Im Forschungsprojekt FAMOS² wurde deshalb von 2014 bis 2018 die Realisierung eines Autodiagnoseverfahrens für faseroptische Dehnungssensoren erarbeitet, um die Funktionszuverlässigkeit und Langzeitstabilität der Sensoren während des Bauteilbetriebes innerhalb einer Bauteilstruktur bewerten zu können. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde gezeigt, dass ein FBG-Sensor mit einer speziell angepassten magnetostriktiven Schicht magnetisch so angeregt werden kann, dass mit einer zugeschnittenen Messmethodik zu jedem Zeitpunkt eine Bewertung der Sensorzuverlässigkeit unter Betriebsbedingungen möglich ist. Die auf den Sensor aufgebrachte magnetostriktive Schicht erzeugt bei Anregung mit einem passenden Magnetfeld eine gepulste, synthetische Dehnung. Diese Dehnung steht in einem definierten Verhältnis zum anregenden Magnetfeld und wird optisch über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge ausgelesen. Die Konstanz dieses Verhältnisses stellt dann ein Maß für die korrekte Funktionsfähigkeit des Sensors dar. Das Beschichtungs-verfahren, das magnetische Anregungs- und optische Ausleseverfahren, wie auch die Validierung des Sensors unter Berücksichtigung faseroptischer Effekte wurden während des Projekts konzeptionell entwickelt, aufgebaut und charakterisiert. Qualitativ kann mit diesem Verfahren zunächst eine Gut-/Schlecht-Beurteilung des Sensors vorgenommen werden. Perspektivisch bietet das Verfahren jedoch auch die Möglichkeit, verschiedene Versagensmechanismen bestimmen und klassifizieren zu können. Es zeichnete sich schon während des Projektverlaufs ab, dass sich aus den erzielten Ergebnissen über das Autodiagnoseverfahren hinaus weitere Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz des kombinierten magnetostriktiv-faseroptischen Sensorprinzips, beispielsweise als reiner Magnetfeldsensor, ergeben. Nach Abschluss dieses Forschungsprojekts besteht nun die Möglichkeit, den Funktionszustand faseroptischer Dehnungssensoren jederzeit unabhängig von Alter, Belastung oder Kenntnis eines Referenzzustands zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmen zu können. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können weiterführende Forschungen die Messmethodik vertiefend charakterisieren und weitere Anwendungsfälle erschließen. KW - Faser-Bragg-Gitter (FBG) KW - Sensorvalidierung KW - Magnetostriktive Beschichtung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2018 N1 - Das Dokument unterliegt der Vertraulichkeit und kann nicht zugänglich gemacht werden - Projektlaufzeit: 01.04.2014 - 31.07.2018 The document is subject to confidentiality restrictions and cannot be made accessible - project runtime: 01.04.2014 - 31.07.2018 SP - 1 EP - 28 AN - OPUS4-50418 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schartel, Bernhard A1 - Kunze, Ralf A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Neubert, Dietmar A1 - Schriever, Robert T1 - TG-MS and TG-FTIR applied for an unambiguous thermal analysis of intumescent coatings JF - Journal of thermal analysis and calorimetry N2 - Thermogravimetry (TG), thermogravimetry coupled with mass spectroscopy (TG-MS) and thermogravimetry coupled with Fourier transform infrared spectroscopy (TG-FTIR) were used to characterise the thermo-oxidative behaviour of two intumescent coating materials. The temperature dependence, the corresponding volatile products and the amount of residue of the different processes were determined. Using both TG-MS and TG-FTIR results in an unambiguous interpretation of the volatile products. Characteristics such as the influence of endothermic reactions, the release of non-flammable gases, the dehydrogenation enhancing the char formation and the stability of the cellular char were discussed in detail. It was demonstrated, that TG, TG-MS and TG-FTIR are powerful methods to investigate mechanisms in intumescent coatings and that they are suitable methods in respect to quality assurance and unambiguous identification of such materials. KW - Intumescent coating materials KW - TG KW - TG-FTIR KW - TG-MS PY - 2002 DO - https://doi.org/10.1023/A:1022272707412 SN - 1388-6150 SN - 1418-2874 SN - 0368-4466 SN - 1572-8943 VL - 70 IS - 3 SP - 897 EP - 909 PB - Kluwer Academic Publ. CY - Dordrecht AN - OPUS4-2133 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schartel, Bernhard A1 - Braun, Ulrike A1 - Knoll, Uta A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Goering, Harald A1 - Neubert, Dietmar A1 - Pötschke, P. T1 - Mechanical, Thermal, and Fire Behavior of Bisphenol A Polycarbonate/Multiwall Carbon Nanotube Nanocomposites JF - Polymer engineering & science N2 - Nanocomposites of bisphenol A polycarbonate with 2, 4, 6, and 15 wt% multiwall carbon nanotubes (MWNT) and their use in fire retardancy are investigated. Their thermal behavior and pyrolysis are characterized using thermogravimetry, differential scanning calorimeter, oscillatory shear rheology, and dynamic mechanical analysis. The flammability is addressed using LOI and UL 94; the fire behavior, with a cone calorimeter using different irradiation. With increasing MWNT content the storage modulus is increased (10-20%) and melt viscosity increases by several orders of magnitude, particularly for low shear rates. The melt flow, dripping, and deformation during fire are hindered, which influences UL 94 and cone calorimeter results. The peak heat release rate is reduced up to 40-50% due to an improved barrier for small amounts (2 wt%) of MWNT and for low irradiation, whereas the effect is reduced for increasing irradiation and nearly vanishes for increasing filling. Adjuvant but also deleterious mechanisms result in the complex dependency on the MWNT content. Significant flame retardancy effects are specific and limited to only some fire properties. This study allows the materials' potential for implementation in different fire scenarios and tests to be assessed and provides insight into active mechanisms. KW - Flame retardancy KW - Nanocomposite KW - Carbon multiwall nanotube (MWNT) KW - Cone Caorimeter KW - Flammability PY - 2008 DO - https://doi.org/10.1002/pen.20932 SN - 0032-3888 SN - 1548-2634 VL - 48 IS - 1 SP - 149 EP - 158 PB - Wiley CY - Hoboken, NY AN - OPUS4-16365 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -