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hystereseeffekte
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Faseroptische Erweiterung des geodätischen Messlabors der TU Graz
Kurzfassung
Das geodätische Messlabor des Instituts für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme (IGMS) der TU Graz wurde 1990 eröffnet und seitdem stetig erweitert. Die wichtigsten Einrichtungen (Vertikalkomparator, Horizontalkomparator und Kreiselmesskammer) werden für Forschungsaufgaben und Serviceleistungen für die Wirtschaft verwendet. Seit einigen Jahren bilden faseroptische Messsysteme einen neuen Schwerpunkt des Instituts, wobei der Fokus vor allem auf Dehnungs- und Temperaturmessungen liegt. Die Möglichkeit der Einbettung der Sensoren, und damit Informationen aus dem Inneren von Objekten zu erhalten, ist für die Ingenieurgeodäsie besonders interessant, da sie das klassische geodätische Messspektrum erweitern. Mittlerweile existieren verschiedenste kommerzielle faseroptische Systeme, die statische oder dynamische Messungen erlauben. Die Länge der Sensoren kann bis zu mehrere Meter betragen. Die Erfassung ihrer Längenänderungen ist mit Au.ösungen im mm-Bereich sowie Abtastraten im kHz-Bereich möglich. Internationale Normen für faseroptische Dehnungs- und Temperaturmessungen werden zurzeit aber erst erstellt, weshalb es anhand der gegebenen Informationen oft schwierig ist, die Leistungsfähigkeit der Systeme zu beurteilen. Ein eigenes faseroptisches Labor be.ndet sich am IGMS im Aufbau, um detaillierte Untersuchungen, aber auch Sensoranfertigungen für Sonderanwendungen, durchführen zu können. Eine Testeinrichtung für faseroptische Sensoren wurde entwickelt, die die Bestimmung der statischen Kennlinie faseroptischer Messsysteme erlaubt. Eine weitere Einrichtung dient zur Untersuchung des Temperaturverhaltens der Systeme. Die neuen Testeinrichtungen werden vorgestellt und damit erzielte Ergebnisse exemplarisch gezeigt. Diese Laboruntersuchungen sind essentiell für die Qualitätsbeurteilung der Daten zu, da es im Feld kaum Möglichkeiten für eine unabhängige Veri.kation gibt.
Abstract
The geodetic metrology laboratory of the Institute of Engineering Geodesy and Measurement Systems (EGMS) at the Graz University of Technology was established in 1990 and since then several calibration and testing facilities were set up. Fiber optic sensing is one of the new research topics of EGMS. For engineering surveying, .ber optic strain and temperature sensing are of special interest. The sensors may be embedded in the structures and thus a new type of information is available, completing geodetic measurements. Today, a variety of .ber optic systems and sensors is commercially available, both for static and dynamic applications. The length of the sensors may be up to several metres with typical measurement resolutions in the µm-range and sampling rates up to several kHz. However, there are no commonly used international standards for .ber optic sensing and thus it is dif.cult to evaluate system performance and state the uncertainty of measurement results. Therefore we established a separate .ber optic laboratory which is used for the investigation of .ber optic sensors and systems. A testing facility for the investigation of linearity was developed as well as a facility for studying temperature effects. These new facilities are described in the paper and some results are shown, demonstrating the importance of independent laboratory testing.
Das geodätische Messlabor des Instituts für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme (IGMS) der TU Graz wurde 1990 eröffnet und seitdem stetig erweitert. Die wichtigsten Einrichtungen (Vertikalkomparator, Horizontalkomparator und Kreiselmesskammer) werden für Forschungsaufgaben und Serviceleistungen für die Wirtschaft verwendet. Seit einigen Jahren bilden faseroptische Messsysteme einen neuen Schwerpunkt des Instituts, wobei der Fokus vor allem auf Dehnungs- und Temperaturmessungen liegt. Die Möglichkeit der Einbettung der Sensoren, und damit Informationen aus dem Inneren von Objekten zu erhalten, ist für die Ingenieurgeodäsie besonders interessant, da sie das klassische geodätische Messspektrum erweitern. Mittlerweile existieren verschiedenste kommerzielle faseroptische Systeme, die statische oder dynamische Messungen erlauben. Die Länge der Sensoren kann bis zu mehrere Meter betragen. Die Erfassung ihrer Längenänderungen ist mit Au.ösungen im mm-Bereich sowie Abtastraten im kHz-Bereich möglich. Internationale Normen für faseroptische Dehnungs- und Temperaturmessungen werden zurzeit aber erst erstellt, weshalb es anhand der gegebenen Informationen oft schwierig ist, die Leistungsfähigkeit der Systeme zu beurteilen. Ein eigenes faseroptisches Labor be.ndet sich am IGMS im Aufbau, um detaillierte Untersuchungen, aber auch Sensoranfertigungen für Sonderanwendungen, durchführen zu können. Eine Testeinrichtung für faseroptische Sensoren wurde entwickelt, die die Bestimmung der statischen Kennlinie faseroptischer Messsysteme erlaubt. Eine weitere Einrichtung dient zur Untersuchung des Temperaturverhaltens der Systeme. Die neuen Testeinrichtungen werden vorgestellt und damit erzielte Ergebnisse exemplarisch gezeigt. Diese Laboruntersuchungen sind essentiell für die Qualitätsbeurteilung der Daten zu, da es im Feld kaum Möglichkeiten für eine unabhängige Veri.kation gibt.
Abstract
The geodetic metrology laboratory of the Institute of Engineering Geodesy and Measurement Systems (EGMS) at the Graz University of Technology was established in 1990 and since then several calibration and testing facilities were set up. Fiber optic sensing is one of the new research topics of EGMS. For engineering surveying, .ber optic strain and temperature sensing are of special interest. The sensors may be embedded in the structures and thus a new type of information is available, completing geodetic measurements. Today, a variety of .ber optic systems and sensors is commercially available, both for static and dynamic applications. The length of the sensors may be up to several metres with typical measurement resolutions in the µm-range and sampling rates up to several kHz. However, there are no commonly used international standards for .ber optic sensing and thus it is dif.cult to evaluate system performance and state the uncertainty of measurement results. Therefore we established a separate .ber optic laboratory which is used for the investigation of .ber optic sensors and systems. A testing facility for the investigation of linearity was developed as well as a facility for studying temperature effects. These new facilities are described in the paper and some results are shown, demonstrating the importance of independent laboratory testing.
Keywords/Schlüsselwörter
Faseroptische Dehnungsmessung Testeinrichtungen Hystereseeffekte SOFO Sensoren FBG Sensoren geodätisches Messlabor
Faseroptische Dehnungsmessung Testeinrichtungen Hystereseeffekte SOFO Sensoren FBG Sensoren geodätisches Messlabor
PDF-Download
VGI_201222_Woschitz.pdf
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