Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-22598
Titel: Entwicklung messtechnischer Module zur mehrparametrischen elektromagnetischen Werkstoffcharakterisierung und -prüfung
Sonstige Titel: Development of metrological modules for electromagnetic multiparameter materials characterization and testing
Verfasser: Szielasko, Klaus
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2009
SWD-Schlagwörter: Elektrische Messtechnik
Werkstoffprüfung
Materialcharakterisierung
Mikromagnetismus
Freie Schlagwörter: mikromagnetisch
mehrparametrisch
Werkstoffcharakterisierung
3MA
micromagnetic
multiparameter
materials characterization
3MA
DDC-Sachgruppe: 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Die elektromagnetische Werkstoffcharakterisierung und -prüfung auf der Basis mikromagnetischer Effekte bieten in der Form, wie sie am Fraunhofer IZFP betrieben werden, eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise die zerstörungsfreie Bestimmung von Härte und Härtetiefe ferromagnetischer Stähle. Die Leistungsfähigkeit mikromagnetischer Verfahren wurde bereits in der Vergangenheit an zahlreichen Aufgabenstellungen der Stahlindustrie, vieler Automobilhersteller und deren Zulieferer nachgewiesen. Trotz dieses Markterfolges bestehen Herausforderungen in der Reproduzierbarkeit der Prüfkopf- und Geräteeigenschaften, der Temperatur- und Verschleißstabilität der Messwerte sowie den Herstellungskosten. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung neuer messtechnischer Module, welche das Anwendungsspektrum der gegenwärtigen mikromagnetischen Prüftechnik erreichen und sich zugleich durch eine verbesserte Bewältigung der genannten Herausforderungen auszeichnen. Hierbei wurde das übergeordnete Ziel verfolgt, einen Großteil der Signalverarbeitung auf die Software zu verlagern und im Gegenzug die Hardware erheblich zu vereinfachen, um eine hohe Reproduzierbarkeit des Geräteaufbaus, eine hohe Alterungs- und Temperaturstabilität sowie niedrige Herstellungskosten zu erzielen. Als Ergebnis dieser Entwicklung wurde ein Prüfsystem aufgebaut, dessen Steuerelektronik vollständig im Prüfkopf Platz findet, wodurch das bisherige externe Steuergerät entfällt. Im Zuge der Geräteentwicklung wurden darüber hinaus die Mess- und Kalibrierverfahren weiterentwickelt, um eine höhere Messgenauigkeit und geringere Empfindlichkeit gegenüber alterungs , temperatur und verschleißbedingten Prüfgrößendrifts zu erzielen sowie die Interpretation der Prüfergebnisse zu erleichtern. Die Leistungsfähigkeit der neuen Prüfgeräte sowie der Mess- und Kalibrierverfahren wurde in verschiedenen Anwendungen und Untersuchungen aufgezeigt und mit dem Stand der Technik verglichen. Es konnte demonstriert werden, dass trotz radikal vereinfachter Hardware qualitativ die gleiche Messinformation erhalten wird und alle Zielgrößen mit der gleichen Genauigkeit bestimmt werden konnten wie mit der bisherigen Prüftechnik. Die gesteigerte Temperaturstabilität und Reproduzierbarkeit der messtechnischen Eigenschaften wurden nachgewiesen. Darüber hinaus wurde eine Reihe neuartiger Anwendungsmöglichkeiten demonstriert, welche sich aus der Flexibilität des größtenteils softwareseitigen Messvorganges ergeben.
Electromagnetic materials characterization and inspection on the basis of micro-magnetic ef-fects, as state of the art at Fraunhofer IZFP today, have numerous applications like, for example, non-destructive determination of hardness and hardening depth of ferromagnetic steel. The effectiveness of micro-magnetic methods has been demonstrated in different applications from the steel and automotive industry and their suppliers in the past. In spite of this success, chal-lenges exist in the reproducibility of the probe and device properties, wear and temperature stability of the measured quantities and the manufacturing costs. This work addresses the development of new metrological modules featuring the state-of-the-art range of application whilst showing an improved performance regarding the challenges listed above. The primary objective was to relocate the majority of signal processing to the soft-ware side, thereby simplifying the hardware in order to reach a higher reproducibility of the de-vice production, a high stability towards aging and temperature influences as well as low manu-facturing costs. As a result of this development, a new testing system was built which contains all electronics inside the probe, making an external controlling device unnecessary. In addition to this development, the measuring and calibrating methods were improved in order to achieve a higher accuracy and lower sensitivity towards aging, temperature and wear as well as to ease the interpretation of the results. The effectiveness of the new device generation and the associated measuring and calibration methods was proven in different applications and experiments and compared to the state of the art. It was demonstrated that using the new device, despite its radically simplified hardware, qualitatively the same measuring information is obtained at the same accuracy as possible with state-of-the-art devices. An increased temperature stability and reproducibility of the metrologi-cal properties was demonstrated. Furthermore, some new applications were introduced which arise as a result of the device';s versatility due to the mostly software-based measuring proce-dure.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-24120
hdl:20.500.11880/22654
http://dx.doi.org/10.22028/D291-22598
Erstgutachter: Kröning, Michael
Tag der mündlichen Prüfung: 18-Aug-2009
SciDok-Publikation: 26-Aug-2009
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
Fachrichtung: NT - Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Ehemalige Fachrichtung: bis SS 2016: Fachrichtung 8.4 - Werkstoffwissenschaften
Fakultät / Institution:NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät

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