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Sensorvorrichtung und Verfahren zur drahtlosen Messung von Spannungen und Rissentstehungsprozessen
Branchen:
Medizintechnik & Medicalprodukte, Information & Kommunikation, Verkehr & Mobilität
Angebote:
Lizensierung, Verkauf

Sensorvorrichtung und Verfahren zur drahtlosen Messung von Spannungen und Rissentstehungsprozessen
Figur
Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Messung von Spannungen und Rissentstehungsprozessen sowie Rissen in und an Bauteilen bzw. Maschinen.
 
Mittels einer Mikrowellen- oder Radiowellenquelle werden Mikro- bzw. Radiowellen mit einer bestimmten Polarisation, Intensität und Frequenz-, sowie Amplitudenmodulation auf das Bauteil gesendet, wobei die Mikro- bzw. Radiowellen derart mit dem Bauteil zusammenwirkt, dass eine Änderung der Polarisation, der Intensität, der Frequenz, sowie Amplitude der Mikro- bzw. Radiowellen hervorgerufen wird. Zudem umfasst die Vorrichtung zumindest eine Sensoreinrichtung, die die vom zu prüfenden Bauteil reflektierten oder durchgestrahlten Radio- oder Mikrowellen empfängt und die Änderung der Polarisation, Intensität, der Frequenz, sowie Amplitude der Mikrowellen auswertet und in elektrische Signale umwandelt.

In der Figur werden schematisch eine Sensorvorrichtung und deren Funktionsweise dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen HF-Sender bzw. Mikrowellensender 10, der die Mikrowellen durch einen HF-Zirkulator 6 strahlt. Die den HF-Zirkulator passierende Mikrowellenstrahlung 5 wird von der Mikrowellenantenne 1 in Richtung des zu prüfenden Bauteils 3 durch einen Polarisationsfilter 14 ausgesendet. Der Polarisationsfilter lässt die Mikrowellenstrahlung nur mit einer bestimmten Polarisation passieren. Während der Beanspruchung entsteht eine Deformation bzw. Spannung 13 im Bauteil. Dadurch werden die Eigenschaften des reflektierten Mikrowellensignals, das von der Mikrowellenantenne 1 wieder empfangen wird, verändert. Als Resultat wird eine Änderung der Amplitude des reflektierten Signals, das den Polarisationsfilter 14 passiert, registriert. Im Zirkulator 6 wird die zurückgestrahlte Mikrowelle auf einen HF-Empfänger 7, der zum Beispiel ein Mikrowellenadapter sein kann, umgelenkt. Das Signal wird an die Auswerteelektronik 9 weitergeleitet.
 
Vorteile:
Durch die Erfindung ist eine berührungslose Registrierung von Spannungs- und Dehnungszuständen an Bauteilen auf Entfernungen bis zu mehreren Metern möglich. Mit der Vorrichtung können bereits geringe Veränderungen der Eigenschaften der Polarisation, Intensität, Frequenz sowie der Amplitude, die mit geringen Änderungen von Spannungen und Dehnungen an Bauteilen einhergehen, registriert werden, wodurch eine sensitive Messung ermöglicht wird.

weitere Informationen

Hintergrund

Sowohl während des Betriebes von Maschinen und Bauteilen als auch im Ruhezustand dieser, besteht ein großer Bedarf, den Zustand der Werkstoffstruktur auf mechanische Spannungen und Schäden, wie zum Beispiel Risse, zu überwachen. Aus diesem Grund müssen Maschinen bzw. Bauteile außer Betrieb genommen werden, um eine detaillierte zerstörungsfreie Prüfung durchführen zu können.

Marktpotential

Anwendbar ist die Erfindung für Bauteile und Maschinen, die mikrowellendurchlässige oder elektrisch leitfähige Werkstoffe aufweisen oder mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind.

Entwicklungsstand

Prototyp

Dateien


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