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- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (2)
- 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren (2)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (1)
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- 9.5 Tribologie und Verschleißschutz (1)
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Piezoresistive accelerometers use a strain-sensing element, generally made of semiconductor material, e.g., silicon to convert the mechanical motion into an electrical signal. This element is usually designed in form of a cantilever beam loaded with a mass. Acceleration causes bending of the beam, which produces a change of electrical resistance proportional to the applied acceleration.
Main advantages of piezoresistive accelerometers in comparison to other types, e.g., piezoelectric and capacitive, is their robust and highly dynamic behavior, which qualifies them for application in high impact shock applications. Mechanical damping is typically implemented with silicon oil in a way that the output signal is undistorted over a wide frequency range. These characteristics principally qualify them for the application in drop tests carried out at BAM, for which they are calibrated over the frequency range from 1 to 4 kHz. However, using silicon oil for damping, has the drawback of temperature dependent change of its viscosity, leading to temperature dependent deviation of the accelerometer’s sensitivity.
This study presents experimental results of the temperature behavior of a piezoresistive accelerometer with a dynamic range up to ±5000 g.
This type of accelerometer is applied for drop tests which are partially performed at temperatures of -40 or +100 °C.
Berlin Main Station is the largest multi-level station in Europe. Its daily passenger number amounts to over 300.000. Structures built for such a large number of people require a high-level safety standard. The station was built on the inner city site of the historic Lehrter Bahnhof. The conditions for building and start of operation were challenging by several reasons. The typical sandy ground with a high level of groundwater makes the permanent static stability of such a complex structure difficult. Several completed, ongoing, and planned construction activities in the immediate vicinity of the station influence the ground settlement of the whole area. On basis of the structural design an impact prediction was calculated, which expected certain vertical displacements particularly between the single columns of the outer concrete bridges of the building. These columns support the glass roof construction, which only allows a defined limit of displacement. In order to avoid damage, a concept for monitoring and adjusting potentially occurring displacements was developed for installation at the outer bridges of the station.
Mit einem auf Lagrange-Multipiikator-Tests basierenden Monitoring von Brücken ist es gelungen, in Belastungsversuchen an einer Holzbrücke (7,25 m Spannweite), an der relativ kleine Schädigungen künstlich herbeigeführt worden waren, die Zuverlässigkeit dieser Art des Monitorings zu bestätigen. Ausgangspunkte waren Messung von Durchbiegungen sowie Krümmungen und die Zusammenführung der jeweiligen Regression mit Nebenbedingungen, die den mechanischen Bedingungen gehorchen, unter Einschluss von Lagrange-Multiplikatoren, die sich als brauchbare Testparameter erwiesen.
Die ständige Überwachung von Konstruktionen während ihrer Lebenszeit ist eine bedeutsame Aufgabe, die Gegenstand vielzähliger Forschungsaktivitäten ist. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ist die Verlängerung der Nutzungsdauer bestehender Konstruktionen von unschätzbarem Wert, sowohl aus finanziellen Gründen als auch unter dem Gesichtspunkt der Erhaltung der gebauten Umwelt und des Denkmalschutzes.Bei allen Erfolgen der Projekte zur Bauwerkserhaltung ist die Frage, wie entstehende Schädigungen rechtzeitig erkannt werden können, auch wenn sie erst geringfügig sind, nicht befriedigend beantwortet worden. In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Detektierung von Strukturschädigungenvorgestellt. Diese beruht auf einer integrierten Auswertung von Messwerten verschiedener Sensoren nach der Methode der kleinsten Quadrate sowie der Interpretation der dabei auftretenden Langrange-Multiplikatoren.Diese Methode der Schädigungsanalyse wird anhand eines numerischen Beispiels aus einemVier-Punkt-Biegeversuchmit einem Verbundträgernäher erläutert.
Langzeit-Monitoring an den Spannbetonbrücken des neuen Hauptbahnhofs Berlin (Lehrter Bahnhof)
(2008)
Spannbetonbrücken des neuen Hauptbahnhofs in Berlin, die etwa 170 m lang sind und auf 12 Stützen ruhen, werden für viele Jahre mit einem Monitorsystem überwacht. Gemessen werden langzeitig auftretende Setzungen und Hebungen an den Auflagerpunkten. Für die Messungen wird ein hydrostatisches und ein laseroptisches System für die vertikalen Verformungen eingesetzt, daneben Neigungsmesser und Dehnungsaufnehmer (elektrische und faseroptische) sowie Temperatur-Sensoren. Für die Auswertung wird eine neuartige Symbiose von experimenteller und mechanisch-numerischer Analyse angewendet.
Meßtechnik und Sensorik
(2007)
Messtechnik und Sensorik
(2014)
Aufgabe der Messtechnik ist die experimentelle Bestimmung quantitativ erfassbarer Größen in Wissenschaft und Technik. Für die Ingenieurwissenschaften liefert die Mess- und Prüftechnik Unterlagen zur Optimierung der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Bauteilen und technischen Systemen sowie zur Beurteilung der Eigenschaften, Funktion, Qualität und Zuverlässigkeit technischer Produkte.
Entwicklung von Verfahren zur Beurteilung der Bildqualität von Radioskopie-Systemen aus der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung nach einheitlichen, objektiven und quantitativen Kriterien, Betrachtung der physikalischen Grundlagen der Strahlungserzeugung, Strahlenreliefenstehung und -umwandlung sowie der damit verbundenen Einflussgrößen auf die Bildqualität. Herleitung und Definition von Bildqualitätsmerkmalen (radiographische Kriterien, Kenngrößen aus der Systemtheorie und allgemeine optische Abbildungseigenschaften), Beschreibung wichtiger Zusammenhänge zwischen einzelnen Bildqualitätsmerkmalen und bestimmten Geräteparametern.
VDE-VDI-Richtlinie 5570
(2003)
Rückführung im Prüfwesen
(2003)
Ergebnisunsicherheit im Prüfwesen- Eine Einführung in Systematik und praktische Vorgehensweisen
(2005)
Ergebnisunsicherheit im Prüfwesen - eine Einführung in Systematik und praktische Vorgehensweisen
(2005)
Fibre Optic Sensing
(2013)
Embedded sensors
(2013)
This chapter introduces and describes the concept of structural health monitoring (SHM) to engineers and designers of technical structures, and to the owners/operators of such structures. It formulates general principles for integrating and implementing measurement and signal processing technologies in the context of SHM to diagnose the condition, performance and health of a technical structure. Information and recommended methods for designing instrumentation, data acquisition, data processing and data analysis for any SHM application are offered.
This chapter summarizes the state of the art and current developments of guidelines for structural health monitoring (SHM) and performance control. Technical guidelines and standards for condition monitoring and technical diagnostics of rotary machines and for non-destructive testing are not reviewed in this chapter.
Karriere in der Forschung
(2014)
Experimental Validation Technique for Strain Transfer Characterization of Fibre Optic Strain Sensors
(2011)
Sensing with optical fibres
(2014)
Starting from the first patent of a fibre optic sensor in 1967, fibre optic sensing has become a success story throughout the world. Today, fibre optic point sensors and continuous distributed fibre optics sensor systems allow the measurement of nearly all physical quantities and contribute to higher safety levels in many industrial sectors. Monitoring of pipelines, power cables, lightweight and civil engineering structures, and of ground movements are heading the hit list of applications. Standardization in this field is of paramount relevance and brings to light some of the challenges now faced by IEC SC (Subcommittee) 86C/WG (Working Group) 2: Fibre optic sensors.
With more than 180.000 engineers and scientists VDI Association of German Engineers and VDE Association for Electrical, Electronic & Information Technologies are belonging to the major technical and scientific associations in Europe. Both organizations promote the advancement of technology and among other things by developing recognized technical regulations as national and international standards. Since 2011 Technical Committee 2.15 Optical Measuring Methods for Structure Analysis and Monitoring as a common committee of both organizations is working among other things on the development of standards for optical measuring and testing methods. The committee consists of 27 members representing industrial users, system manufacturers, research institutes and universities. Currently the committee is drafting the new standard VDI/VDE 2626 Part 1 - Optical measuring procedures – Image correlation methods – Basics and equipment, which will be introduced in this presentation.
Draft VDI/VDE 2626 Part 1 describes practical acceptance and reverification procedures for the evaluation of the accuracy of optical measuring systems based on digital image correlation (DIC) methods. The document applies to DIC measurement systems used a) for full-field determination of two- or three-dimensional displacement of surfaces, and b) for
full-field determination of the elongation or strain of surfaces. The standard describes quality parameters as well as methods and reference objects for their determination. The quality parameters serve to specify DIC systems, and to compare different systems. They are equally suitable a) for acceptance tests as well as b) for reverification of DIC systems within the framework of a quality management system.
The acceptance test is used to determine whether the DIC system complies with the quality parameter limits specified by the manufacturer, or with contractually agreed limits by the manufacturer and user, respectively. For this test the quality parameters zero-displacement error, zero-strain error, and displacement error are defined and used. Zero-displacement error and zero-strain error describe minimum measurement uncertainties of the DIC system a user has to reckon with. They are influenced by different uncertainty contributions. The quality parameter displacement error is used to check the ability of the DIC system to determine absolute displacements within the measurement volume and to confirm the traceability of this measurement to the SI system.
Reverification of DIC systems serves to ensure long-term compliance with specified limits for the quality parameters. By comparing the results of successive reverification measurements of the quality parameters used for the acceptance test, it is possible to analyze trends with respect to changes in DIC system characteristics.
Messtechnik und Sensorik
(2011)