| Dynamic strain sensing with Fiber-Bragg-Gratings |
Schlüsselwörter:
Fiber-Bragg-Gratings, optical strain sensing, sensor network
SchlagwortnormdateiAbstract
The design of heavy load manipulators, robots, vehicles and aeroplanes is based on linear statics. Therefore the information about the type of
stress and the stress vector (stress direction and stress factor) is needed. Modern development strategies demand a reduction of material, so a
dimensional constraints with security supplement is no longer possible. To fulfil the requirements for sufficient lifetime and safety the online
monitoring of stresses during operation is essential. The discovery by Robert Hooke in 1678 concerning the relation between mechanical stress
and strain builds the basis for the experimental measurement of stress via strain sensing. Due to the fine characteristics like the high
multiplexibility, the high reliability and small failures optical Fiber-Bragg-Grating (FBG) strain sensors have the potential to substitute
conventional strain gauges. In this thesis the design and realisation of FBG sensor networks for online-monitoring of dynamic stresses is
observed.
Das Bemessen von Bauteilen wie z. B. Maschinen, Handhabungssystemen, Roboter,
Fahr- und Flugzeuge basiert auf der Festigkeitsrechnung. Dafür aber muss die
Bauteilbelastung nach Art, Betrag und Wirkrichtung bekannt sein. Moderne Entwicklungsstrategien verlangen aus Kosten- oder Gewichtsersparnisgründen
weitgehende Werkstoffeinsparungen, so dass eine Überdimensionierung bei
unbekannten oder nur näherungsweise abschätzbaren Belastungen über die
Sicherheitszuschläge nicht mehr möglich ist.
Um dennoch den Forderungen nach Sicherheit und ausreichender Lebensdauer der
Bauteile zu genügen, muss die Werkstoffbeanspruchung durch Messungen unter
Betriebsbedingungen ermittelt werden. Die zur diesbezüglichen Beurteilung
wichtige Größe ist die mechanische Spannung, welcher der Werkstoff ausgesetzt
ist. Zur experimentellen Bestimmung von Werkstoffspannungen nutzt man den von
Robert Robert Hooke im Jahre 1678 entdeckten Zusammenhang zwischen der
mechanischen Spannung und an der Oberfläche der Bauteile auftretenden
Verformung, der sogenannten Dehnung. Auf dem Prinzip der Dehnungsmessung
basiert ein bedeutender Zweig der experimentellen Spannungsanalyse.
Aufgrund der hervorragenden Eigenschaften wie einer sehr guten Multiplexfähig-
keit, einer hohen Langzeitstabilität, einer sehr guten Reproduzierbarkeit
sowie einer geringen Störanfälligkeit weisen optischen Dehnungssensoren auf
der Basis von Faser-Bragg-Gittern das Potenzial auf, herkömmliche Dehnungs-
sensoren zu substituieren.
In dieser Arbeit erfolgt der Entwurf und die Realisierung von Netzwerken aus
Faser-Bragg-Gitter-Sensoren für die Online-Erfassung dynamischer mechanischer
Belastungsgrößen.
| Betreuer | Gerhard, Edmund, Prof. Dr.-Ing. |
| Gutachter | Gerhard, Edmund, Prof. Dr.-Ing. |
| Gutachter | Jäger, Dieter, Prof. Dr. rer. nat |
| Upload: | 2001-07-17 |
| URL of Theses: | http://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-5101/inhalt.htm">/ |