Auflösung Laserextensometer-Gerätesysteme - Versionsgeschichte

Loeffler-Kamann am 30. September 2024 um 10:09 Uhr

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			==Siehe auch==
			*[[Auflösung Materialprüfmaschine]]
			*[[Auflösungsvermögen Mikroskop]]
			*[[Förderliche Vergrößerung Mikroskop]]
			*[[Tiefenschärfe Mikroskop]]
			*[[Elektronenmikroskopie]]



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	\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (~~2015~~)~~, 3~~. Auflage S. ~~534−539,~~ (ISBN 978-3-446-~~44350~~-1; E-Book: ISBN 978-3-446-~~44390~~-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 516–521 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
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Oluschinski am 23. März 2023 um 10:23 Uhr

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	\|Grellmann, W., [[Bierögel,_Christian\|Bierögel, C.]]: Laserextensometrie anwenden. Einsatzmöglichkeiten und Beispiele aus der Kunststoffprüfung. Materialprüfung 40 (1998) 11-12, 452−459		\|[https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], [[Bierögel,_Christian\|Bierögel, C.]]: Laserextensometrie anwenden. Einsatzmöglichkeiten und Beispiele aus der Kunststoffprüfung. Materialprüfung 40 (1998) 11-12, 452−459
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Oluschinski am 28. November 2022 um 07:07 Uhr

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	\|Homepage: Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen, [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html http://www.fiedler-oe.de/de/index.html]		\|Homepage: Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen, [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html http://www.fiedler-oe.de/de/index.html] (Zugriff am 01.06.2022)
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	[[Kategorie:Laserextensometrie]]		[[Kategorie:Laserextensometrie]]

Oluschinski am 12. August 2019 um 07:07 Uhr

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	\|Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015), 3. Auflage S. 534−539, (ISBN 978-3-446-44350-1; E-Book: ISBN 978-3-446-44390-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)		\|[[Grellmann,_Wolfgang\|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine\|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015), 3. Auflage S. 534−539, (ISBN 978-3-446-44350-1; E-Book: ISBN 978-3-446-44390-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
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	\|Grellmann, W., Bierögel, C.: Laserextensometrie anwenden. Einsatzmöglichkeiten und Beispiele aus der Kunststoffprüfung. Materialprüfung 40 (1998) 11-12, 452−459		\|Grellmann, W., [[Bierögel,_Christian\|Bierögel, C.]]: Laserextensometrie anwenden. Einsatzmöglichkeiten und Beispiele aus der Kunststoffprüfung. Materialprüfung 40 (1998) 11-12, 452−459
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Reincke am 16. Februar 2018 um 13:10 Uhr

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			[[Kategorie:Laserextensometrie]]

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Auflösung Laserextensometer-Gerätesysteme
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==Allgemeines==

Die Auflösung von Laserextensometern entspricht der kleinsten registrierbaren Veränderung des gemessenen Wegsignals, welche von den optischen Eigenschaften des jeweiligen Systems, der Messwerterfassung und der Elektronik des jeweiligen Messsystems abhängig ist. Deutliche Unterschiede existieren hier bei den scannenden Laserextensometern ([[Laser-Längs-Quer-Scanner|Längs-Quer-Scanner]] oder [[Laser-Winkel-Scanner|Winkel-Scanner]], [[Laser-Parallel-Scanner|Parallel-Scanner]], [[Laser-Multi-Scanner|Laser-Multi-Scanner]], [[Laser-Doppel-Scanner]] sowie [[Laser-TMA-Scanner]]), den Laser-Interferometern und den Laser-Anemometern ([[Laser-Doppler-Scanner]]), da hier unterschiedliche primäre [[Messgröße|Messgrößen]] erfasst und differierende physikalische Wirkprinzipien verwendet werden [1, 2]. Die bei Laser-Interferometern genutzten Strichgitter zur inkrementalen Messung der Längenänderung weisen im besten Fall einen Abstand von ca. 10 µm auf, was aber nicht die maximale Auflösung darstellt, da unter Nutzung von Referenzgittern und Auswertung der Hell-Dunkel-Übergänge der Moiré-Streifen ein deutlich verbessertes Auflösungsvermögen realisierbar ist [3].

==Beispiel Laser-Parallel-Scanner==

Am Beispiel des Laser-Parallel-Scanners, der im Reflexionsmodus arbeitet und eine Weiterentwicklung des [[Laser-Winkel-Scanner]]s ist, wird nachfolgend die in der [[Laserextensometrie]] verwendete Messtechnik schematisch dargestellt. Der durch eine Laserdiode erzeugte Laserstrahl (Schutzklasse 2M, 670 nm und 4 bis 6 mW Leistung) wird mit einem rotierenden Prisma abgelenkt und auf den kodierten [[Prüfkörper]] fokussiert ('''Bild 1'''), wobei die Laserstrahlen an den Scannpositionen (Reflektoren) planparallel zueinander diffus reflektiert werden.

[[Datei:Aufloesung_Laserextensometer-1.jpg|475px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px"|Funktionsweise des Laser-Parallel-Scanners zur Ermittlung der lokalen zeitlichen Längsdehnung
|}

Die Reflektoren oder Targets sind in wahlfreien Abständen, aber minimal mit 1 mm Distanz, auf dem Prüfkörper applizierbar. Die Diagonale des verwendeten Prismas definiert den Scanbereich dieses Laserextensometertyps. Von der Fa. [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html Fiedler-Optoelektronik GmbH], Lützen, [4] werden die Typen P-50, P-100 und P130 mit Scannbereichen von 50 bis 130 mm angeboten. Die diffusen Reflexionen von den Reflektorstreifen werden über eine Sammellinse von einer Flächenphotodiode als lokale zeitliche Positionsänderung z. B. im [[Zugversuch]] registriert. 
Mit mehreren Scans im lastlosen Zustand können die Abstände der Reflektorstreifen als Referenzwerte (lokale L0) für die Ermittlung der lokalen Verlängerungen und Dehnungen ermittelt werden. Die Start- und Stoppdioden definieren das jeweilige Scannintervall des n-ten Scanns und dienen gleichzeitig der Kompensation von Gleichlaufschwankungen des Prismenmotors. 
Durch die Messtechnik werden die Flanken des Spannungsverlaufs der Hell-Dunkel- bzw. Dunkel-Hell-Übergänge analysiert. Der jeweilige Triggerzeitpunkt wird im Nulldurchgang der 2. Ableitung der Spannung U (t) analysiert ('''Bild 2'''), wobei an dieser Stelle ein Multi-Stopp-Counter z. B. mit der Zählfrequenz von 100 MHz gestartet wird. Wird der nächste Nulldurchgang an einem Reflektor erreicht, dann wird der Zählvorgang gestoppt und das jeweilige Ergebnis abgespeichert, wobei sich dieser Vorgang bis zum Erreichen der Stoppdiode wiederholt. Als Resultat eines Scannvorganges liegen dann die zeitlichen Positionen der Reflektorübergänge vor, wodurch die Relativbewegung der Targets als auch die Dehnung des Targets selbst ermittelbar sind. Da für jeden Scannvorgang die lokalen Zeiten als auch der korrigierte Geschwindigkeitsverlauf (Vorgabe: 50 oder 200 Hz) bekannt sind, kann hieraus die lokale Verlängerung und daraus die lokale Dehnungsverteilung (siehe: [[Laser-Heterogenität der Dehnungsverteilung]]) berechnet werden.

[[Datei:Aufloesung_Laserextensometer-2.jpg|550px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px"|Triggerung des Laser-Parallel-Scanners zur Ermittlung der lokalen Längsdehnung
|}

==Auflösung Laserextensometer-Gerätesysteme==

Die Auflösung der verschiedenen Laserextensometer wird von der gesamten Messkette, dem Objektabstand und der Verwendung von Vakuumrohren zwischen Laserquelle und Prüfkörper maßgeblich beeinflusst. Die unterschiedlichen Lasermesssysteme weisen je nach Objektabstand [4] folgende Auflösungen auf:

{|border="1px" style="border-collapse:collapse"
|-
|style="width:200px; text-align:center"|[[Laser-Winkel-Scanner|Winkelscanner]]
|style="width:150px; text-align:center"|1 bis 3 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-Parallel-Scanner|Parallelscanner]]
|style="text-align:center"|0,1 bis 0,3 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-Längs-Quer-Scanner|Längs-Quer-Scanner]]
|style="text-align:center"|0,1 bis 1,5 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-Doppel-Scanner|Doppel-Scanner]]
|style="text-align:center"|0,1 bis 0,5 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-Multi-Scanner|Multi-Scanner]]
|style="text-align:center"|1 bis 3 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-TMA-Scanner|TMA-Scanner]]
|style="text-align:center"|0,05 bis 0,1 µm
|-
|style="text-align:center"|[[Laser-Doppler-Scanner|Doppler-Scanner]]
|style="text-align:center"|0,1 µm
|}

'''Literaturhinweise'''

{|
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|[1]
|Grellmann, W., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015), 3. Auflage S. 534−539, (ISBN 978-3-446-44350-1; E-Book: ISBN 978-3-446-44390-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 18)
|-valign="top"
|[2]
|Grellmann, W., Bierögel, C.: Laserextensometrie anwenden. Einsatzmöglichkeiten und Beispiele aus der Kunststoffprüfung. Materialprüfung 40 (1998) 11-12, 452−459
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|[3]
|Schrüfer, E.: Elektrische Messtechnik. Carl Hanser Verlag, München, 9. Auflage (2007), (ISBN 978-3-446-40904-0)
|-valign="top"
|[4]
|Homepage: Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen, [http://www.fiedler-oe.de/de/index.html http://www.fiedler-oe.de/de/index.html]
|}