Kraft-Weg-Aufnehmer für dynamische Anwendungen

Diese Arbeit soll einen Beitrag zur Verringerung der Messunsicherheit beim Messen dynamischer Kräfte liefern. Es wird die Entwicklung eines neuartigen Kraft-Weg-Aufnehmers vorgestellt, welcher in Zukunft das dynamische Kalibrieren von Werkstoffprüfmaschinen ermöglicht. Hierzu wurden verschiedene Verformungskörper konstruiert und mit weg- und kraftdetektierender Sensorik ausgestattet. Das statische und dynamische Verhalten sowohl der Verformungskörper, als auch der Sensorik wurde verglichen und bewertet. Dabei wurden einerseits Messungen im Kraft- und Frequenzbereich bis 5 kN bzw. 1 kHz durchgeführt, andererseits wurde das Verhalten der Verformungskörper analytisch und numerisch modelliert.
Des Weiteren wurden die vorhandenen Kraftmesseinrichtungen dahingehend erweitert, dass eine gleichzeitige Kalibrierung der Kraft- sowie der Wegsensorik erfolgen kann. Dazu wurden Vorrichtungen konstruiert, welche das Kalibrieren der Wegsensorik mittels eines differentiellen Vibrometers ermöglichen.
Die Messunsicherheiten der verwendeten Sensoriken wurden durch das Aufstellen eines Messunsicherheitsbudgets quantifiziert. Demnach liegen die relativen Unsicherheiten der Messergebnisse für alle Sensoriken deutlich unter 1 %.