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 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 - 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 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Reinstädt, Philipp A1 - Griepentrog, Michael A1 - Beck, Uwe A1 - Köppe, Enrico A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Basedau, Frank A1 - Hofmann, Detlef A1 - Gong, Xin A1 - Schukar, Vivien T1 - Altbekannter Watts-Elektrolyt, junge Hightech-Anwendung, Nickel- und Nickel-Eisen-Schichten als magnetostriktive Aktorschicht auf faseroptischen Sensoren N2 - Durch faseroptische Sensoren können Bauteile im Einsatz kontinuierlich überwacht und frühzeitig Informationen über Materialveränderungen gewonnen werden. Mittels einer magnetostriktiven Aktorschicht, welche den Sensor umhüllt, kann nun auch die korrekte Sensorfunktion jederzeit kontrolliert werden. Als Aktorschicht eignet sich galvanisch abgeschiedenes reines Nickel oder Nickel-Eisen in der Zusammensetzung 50:50. Um diese haftfest mit dem Sensor zu verbinden wurde ein ECD/PVD-Kombinationsschichtsystem entwickelt. Die mechanischen Eigenschaften der ECD-Schicht können sowohl mit einer auf die Fasergeometrie angepassten instrumentierten Eindringprüfung als auch einem 2-Punkt-Biegeversuch bestimmt werden. KW - Faseroptik-Sensoren KW - ECD-Aktorschicht KW - PVD-Haftfestigkeit KW - Nickel-/Nickel-Eisen- Magnetostriktion PY - 2016 SN - 2195-5891 SN - 2195-5905 VL - 12 SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-39129 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Baitinger, Eugen A1 - Kusche, Nadine A1 - Mewis, Franziska T1 - Delamination-diagnosis-method for adhesively surface-applied FBG strain sensors T2 - 23rd International Conference on Optical Fibre Sensors CY - Santander, Spain DA - 2014-06-02 PY - 2014 AN - OPUS4-30768 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kusche, Nadine A1 - Schukar, Vivien A1 - Schilder, Constanze A1 - Köppe, Enrico A1 - Habel, Wolfgang ED - Chang, F.-K. T1 - Development and qualification of FBG-based strain patches and rosettes N2 - A fibre Bragg grating (FBG) strain patch specially adapted for long-term and high-strain applications was developed and characterised. Additionally, in the case of unknown main stress axis, two fibre optic strain rosettes were developed. The design concept for the patch and the rosettes is based on a glass fibre reinforced plastic (gfrp) carrier material. The patches were characterised due to their strain gauge factor and fatigue behaviour. As a result, FBG strain patches with linear strain behaviour and excellent fatigue resistance were developed and can be used as part of a monitoring system for aerospace structures or wind turbine power plants. The rosettes were designed to be small in geometrical size and their strain transfer behaviour was characterised. T2 - 8th International workshop on structural health monitoring 2011 CY - Stanford, CA, USA DA - 13.09.2011 KW - Fibre Bragg grating KW - Patch KW - Rosette KW - Strain gauge factor KW - Fatigue behaviour KW - Validation PY - 2011 SN - 978-1-60595-053-2 VL - 2 SP - 1457 EP - 1465 PB - DEStech Publications, Inc. AN - OPUS4-24512 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Habel, Wolfgang A1 - Schukar, Vivien A1 - Mewis, Franziska A1 - Kohlhoff, Harald ED - Yang, M. ED - Wang, D. ED - Rao, Y. T1 - Experimental validation of applied strain sensors - importance, methods and still unsolved challenges N2 - Fiber-optic strain sensors are increasingly used in very different technical fields. Sensors are provided with specifications defined by the manufacturer or ascertained by the interested user. If deformation sensors are to be used to evaluate the long-term behavior of safety-relevant structures or to monitor critical structure components, their performance and signal stability must be of high quality to enable reliable data recording. The measurement system must therefore be validated according to established technical rules and standards before its application and after. In some cases, not all details of the complex characteristic and performance of applied fiber-optic sensors are sufficiently understood, or can be validated because of a lack of knowledge and methods to check the sensors' behavior. This contribution focusses therefore on the importance of serious validation in avoiding a decrease or even deterioration of the sensors' function. Methods for validation of applied sensors are discussed and should reveal weaknesses in validation of embedded or integrated fiber-optic deformation and/or strain sensors. An outlook to some research work that has to be carried out to ensure a well-accepted practical use of fiber-optic sensors is given. T2 - 4th Asia Pacific optional sensors conference CY - Wuhan, China DA - 2013-10-15 KW - Fiber-optic sensor KW - Strain sensor KW - Reliability KW - Durability KW - Sensor characteristics KW - Application-related changes KW - Adhesive stability KW - Validation PY - 2013 U6 - https://doi.org/10.1117/12.2036591 SN - 0277-786X N1 - Serientitel: Proceedings of SPIE – Series title: Proceedings of SPIE VL - 8924 SP - 892410-1 - 892410-6 AN - OPUS4-29908 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schukar, Vivien A1 - Münzenberger, Sven A1 - Gründer, Klaus-Peter A1 - Habel, Wolfgang T1 - Experimental validation technique for strain transfer characterisation of fibre bragg grating based strain sensors N2 - A unique testing facility (KALFOS) using ESPI (electronic speckle pattern interferometery) as a referencing method has been realized for the characterisation of the strain transfer process from a component under load into surface applied fibre Bragg grating based strain sensors. The strain transfer mechanism can be described experimentally, while matching specific measurement requirements and environmental conditions. T2 - Photonics 2010 - 10th International conference on fiber optics & photonics CY - Guwahati, India DA - 2010-12-11 PY - 2010 SN - 978-81-309-1719-1 IS - Poster\255_SEN_Schukar_V_G_1_full SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-23007 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien A1 - Münzenberger, Sven A1 - Gründer, Klaus-Peter A1 - Habel, Wolfgang T1 - Experimental Validation Technique for Strain Transfer Characterisation of Fibre Bragg Grating based Strain Sensors N2 - This examination deals with the validation faciliy KALFOS and the ESPI reference system. T2 - Photonics 2010, International Conference on Fiber Optics and Photonics CY - Guwahati, India DA - 11.12.2010 PY - 2010 AN - OPUS4-22421 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Weise, Matthias A1 - Köppe, Enrico A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Basedau, Frank A1 - Hofmann, Detlef A1 - Schukar, Vivien T1 - Faser-basierter magneto-optischer Schicht-Sensor zum Monitoring von Bauteilen N2 - In Glasfasern eingeschriebene Bragg-Gitter (FBG: fibre-based Bragg gratings) sind über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge in der Lage, Stauchungen und Dehnungen von Glasfasern hochgenau zu erfassen. In Kompositwerkstoffe eingebettete faseroptische Sensoren können Bauteile bezüglich ihrer mechanischen Integrität überwachen und früh-zeitig Informationen über Materialveränderungen gewinnen. Um die Zuverlässigkeit eines solchen Sensors zu gewährleisten, ist es wichtig, die korrekte Funktion des Sensors im Verbund mit der Werkstoff-Matrix on-line und in-situ sicherzu-stellen. Im Rahmen des DFG-Projekts FAMOS² (FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor) wurde ein selbstdiagnosefähiger Schichtsensor entwickelt, der mit Hilfe von magnetostriktiven Aktorschichten aus Nickel bzw. Eisen-Nickel validiert werden kann. Der FAMOS²-Schichtsensor wird durch ein PVD (physical vapour deposition)/ECD (electro-chemical deposition) Hybridschichtsystem realisiert, das auf dem Fasermantel im Bereich des FBG haftfest, homogen und langzeitfunktional abzuscheiden ist. Dabei wird in einem ersten Schritt ein etwa 100 Nanometer dünnes PVD-Schichtsystem aus Chrom und Kupfer als Haftvermittler auf der Glasfaser bzw. als leitfähige Startschicht für den nachfolgenden ECD-Prozess abgeschieden. Um eine rotationssymmetrische Schich-tabscheidung zu gewährleisten, erfolgt während der PVD-Beschichtung eine Rotation der Glasfasern. In einem zweiten Schritt wird dann unter Verwendung eines klassischen Watts-Elektrolyten in einer speziell entwickelten ebenfalls rotationssymmetrisch aufgebau-ten ECD-Durchströmungszelle dann die etwa 30 Mikrometer dicke, magnetostriktive Ak-torschicht auf dem PVD-Schichtsystem abgeschieden, im Vergleich sowohl reine Nickel-Schichten als auch Nickel-Eisen-Schichten. Ein äußeres Magnetfeld dehnt die magnetostriktive Aktorschicht und damit auch die Faser reversibel. Diese Dehnung führt zu einer Verschiebung der Bragg-Wellenlänge, welche direkt mit der Stärke eines zu messenden oder zu Validierungszwecken vorgegebenen Magnetfeldes korreliert. Die Anpassung der Beschichtungsverfahren an die Fasergeome-trie und die mechanischen Eigenschaften der Hybridschichten werden hinsichtlich der me-chanischen Integrität des faseroptischen Sensors diskutiert und der Nachweis der Selbst-diagnosefähigkeit erbracht. T2 - 13. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 11. Thüringer Biomaterial-Kolloquium CY - Zeulenroda, Germany DA - 13.03.2018 KW - Magneto-optischer Sensor KW - Faser-Bragg Gitter KW - Magnetostriktive Beschichtung KW - Selbstkalibrierung KW - Bauteilmonitoring PY - 2018 SN - 978-3-00-058187-8 SP - 1 EP - 5 CY - Jena AN - OPUS4-44599 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schukar, Vivien T1 - Faseroptische Sensoren in Sicherheit und Technik T2 - JENAer Carl-Zeiss-Optikkolloquium CY - Jena, Germany DA - 2013-03-18 PY - 2013 AN - OPUS4-27966 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -