Hallo,
ich bin neu in diesem Forum, habe pflichtschuldigst die Suchfunktion
verwendet, aber keinen Beitrag gefunden, der mir wirklich geholfen
hätte.
Ich suche einen Inklinationssensor für ein Forschungsprojekt zum Thema
Brückenbau, der über einen kleinen Messbereich (etwa +/- 5°) hochgenau
messen kann. Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.
Zusätzlich sollen diese Messungen nicht nur statisch sondern auch
dynamisch stattfinden in einem Bereich ab ca. 100 Hz, ideal wären bis zu
500 Hz (Stichwort: Eierlegende Wollmilchsau).
Meine Frage lautet: Hat jemand schon einmal gehört, dass
Neigungssensoren solche Werte (in Kombination) überhaupt erreichen
können oder ist das utopisch? Ich denke, dass aufgrund der Dynamik
elektrolytische Sensoren (Flüssigkeitsbasiert) schonmal weg fallen. Bei
Magnetoresistiven und kapazitiven Sensoren bin ich nicht sicher. Am
vielversprechendsten klangen bei meiner Recherche bisher
MEMS-Sensoren...
Bin dankbar für qualifizierte Meinungen zum Thema oder gar konkrete
Empfehlungen!
Sebastian schrieb:>> Ich suche einen Inklinationssensor für ein Forschungsprojekt zum Thema> Brückenbau, der über einen kleinen Messbereich (etwa +/- 5°) hochgenau> messen kann. Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.
Auflösung schon und gut. Aber welche Genauigkeit brauchst du denn jetzt?
Es lässt einen Zweifeln, wenn erst über "hochgenau" schwadroniert wird,
dann aber am Ende eine Auflösung da steht.
ohne etwas genaues darüber zu wissen:
> Auflösung wäre 0,0001
Geht das überhaupt?
Es wird doch immer im Bezug auf die Erdbeschleunigung gemessen. Aber bei
so einer Genauigkeit wird doch jede Positionsänderung einer Masse schon
ein Abweichung vom Ergebnis. (Und der Mond ändert ständig seine
Position).
Peter II schrieb:> ohne etwas genaues darüber zu wissen:>>> Auflösung wäre 0,0001> Geht das überhaupt?>> Es wird doch immer im Bezug auf die Erdbeschleunigung gemessen.
Ähm wirklich? Und wenn ein optisches System zum Einsatz kommen würde?
So pauschal stimmt das sicher nicht.
Cyblord -. schrieb:> Ähm wirklich? Und wenn ein optisches System zum Einsatz kommen würde?> So pauschal stimmt das sicher nicht.
ok, wenn man einen feste Linie hat, und nur die Abweichung zu diese
misst geht es. Damit hat man dann nur eine Differenzmessung.
Sebastian:
die üblicherweise verwendeten Inklinationssensoren sind von der Fa.
Wyler, z. B. Zerotronic Type3, Auflösung <1arcsec (0,0003°). Für noch
höhere Auflösung kann man das aber auch mit einem optischen Senor gegen
einen Flüssigkeitsspiegel machen, man erreicht dann Auflösungen (nicht
aber Genauigkeiten) bis 0,1 arcsec (0,00003°). Ich habe im Regal ein
Funktionsmuster stehen, das aber leider nie zur Serienreife getrieben
wurde.
Ich koennte mir vorstellen, dass man einen Laser entsprechend mechanisch
stabil am Messpunkt anbringt und dann in 1..10m Entfernung die
Bewegungen des Lichtpunktes auswertet.
wendelsberg
Die üblichen MEMS-Sensoren sind eher als Lagesensoren für Spielzeug
(Schlaufernsprecher) oder für den Flugzeugbau bestimmt. Ich bezweifele,
dass es da entsprechend hochauflösende Sensoren gibt.
Kann man auch davon ausgehen, dass zwar der gesamte Messbereich rund 5°
betragen soll, aber z.B. höherfrequente Schwingungen nur mit recht
kleiner Amplitude (<< 0,1°) überlagert sind?
Ich würde solch einen Messaufbau kapazitiv realisieren, und zwar mit
Hilfe eines Pendels, das eine Elektrode eines Plattenkondensators
darstellt. Große Winkeländerungen werden mit einer Regelschleife erfasst
und kompensiert, indem per Motor die Gegenelektrode bewegt wird.
Höherfrequente Anteile erfasst man dann direkt über die Regelabweichung.
Natürlich muss man aufpassen, dass man die Vibrationen des Antriebs
nicht als hochfrequente Bewegung der Brücke fehlinterpretiert.
Damit das Pendel nicht munter unbedämpft hin- und herschwingt, müssen
natürlich auch noch Dämpfungselemente angebracht werden, z.B. in Form
einer hochviskosen Flüssigkeit.
Solltet Ihr Interesse an einer Zusammenarbeit haben, kannst Du mich
gerne direkt ansprechen: andreas@schweigstill.de . Ich habe ein
Ingenieurbüro, welches sich auch auf forschungsnahe Entwicklungsprojekte
spezialisiert hat.
Andreas S. schrieb:> und zwar mit> Hilfe eines Pendels, das eine Elektrode eines Plattenkondensators> darstellt.
Dann müsste doch aber das Pendel eine höhere Eigenresonanz als die max.
gewünschte Messfrequenz haben.
bunter Hund schrieb:> Für noch> höhere Auflösung kann man das aber auch mit einem optischen Senor gegen> einen Flüssigkeitsspiegel machen,
Dann muss doch aber der Flüssigkeitsspiegel getrennt und fest gelagert
sein, oder wie soll man sich das vorstellen?
Hallo,
ich würde über ein laseroptisches System nachdenken.
Schau mal bei der Firma Prüftechnik (pruftechnik.com) - ist wirklich nur
ein u und kein Schreibfehler.
Die stellen Messsysteme zur hochgenauen Vermessung von Maschinen und
Anlagen her.
Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass das für Dich passen würde.
Ich hätte jetzt auch gesagt optisch, aber wie kriegt man raus welche
Bewegung am Messpunkt durch eine Winkeländerung und welche durch eine
Positionsänderung entsteht. Dann müsste man zusätzlich hochgenau die
Lage des Messpunkts dreidimensional erfassen (Laserentfernungsmesser)
und das rausrechnen.
Sebastian schrieb:> Ich suche einen Inklinationssensor für ein Forschungsprojekt zum Thema> Brückenbau, der über einen kleinen Messbereich (etwa +/- 5°) hochgenau> messen kann. Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.
0,0001° würde bedeuten, wenn ich mich nicht verrechnet habe, dass ein
100 m hoher Brückenpfeiler am Kopf um 0,174 mm ausweichen würde (wenn
man das Fußauflager als gelenkig ansehen würde). Da hat jede kleinste
änderung der Windrichtung einen größeren Einfluss. Bist du die sicher,
dass man solch eine Auflösung braucht?
Auch die 500 Hz scheinen mir irgendwie etwas hoch gegriffen. Die
Eigenfrequenz der meisten Bauwerke liegt zwischen 1 und 2 Hz. Beschreib
doch einfach mal genauer, was gemessen werden soll.
Bohrloch Inklinometer haben z.B. Genauigkeiten von ca. 0,1°, sind jedoch
weit von 500 Hz entfernt.
Evtl. solltest du über Schwingungsaufnehmer nachdenken.
Der Andere schrieb:> Dann muss doch aber der Flüssigkeitsspiegel getrennt und fest gelagert> sein, oder wie soll man sich das vorstellen?
Die Flüssigkeit ist transparent und befindet sich in einem vom Sensor
getrennten Gefäß, befestigt am zu messenden Objekt. Der Gefäßboden ist
ebenfalls transparent (z. B. aus Glas). Der Sensor schaut gewissermaßen
von unten durch den Boden (der gleichzeitig als Referenzfläche dient)
auf die Flüssigkeitsoberfläche und mißt den Differenzwinkel zwischen
Boden und Flüssigkeitsoberfläche. Der Sensor selbst ist ein
Autokollimator: diese optischen Winkelmessgeräte arbeiten
entfernungsunabhängig insofern als daß nur der Messbereich mit
steigender Entfernung immer kleiner wird, der Messwert aber unverändert
bleibt.
bunter Hund schrieb:> Die Flüssigkeit ist transparent und befindet sich in einem vom Sensor> getrennten Gefäß, befestigt am zu messenden Objekt. Der Gefäßboden ist> ebenfalls transparent (z. B. aus Glas). Der Sensor schaut gewissermaßen> von unten durch den Boden (der gleichzeitig als Referenzfläche dient)> auf die Flüssigkeitsoberfläche und mißt den Differenzwinkel zwischen> Boden und Flüssigkeitsoberfläche. Der Sensor selbst ist ein> Autokollimator: diese optischen Winkelmessgeräte arbeiten> entfernungsunabhängig insofern als daß nur der Messbereich mit> steigender Entfernung immer kleiner wird, der Messwert aber unverändert> bleibt.
aber hat der Mond nicht auch Auswirkung auf die Flüssigkeitsoberfläche?
Peter II schrieb:> aber hat der Mond nicht auch Auswirkung auf die Flüssigkeitsoberfläche?
Bei der geforderten Genauigkeit haben selbst die Magmaströme im
Erdinneren Einfluss auf den Flüssigkeitsspiegel.
Peter II schrieb:> aber hat der Mond nicht auch Auswirkung auf die Flüssigkeitsoberfläche?
Sicher. Aber der Durchmesser des Flüssigkeitsspiegels (ein paar
Zentimeter)
ist sehr klein gegen die Länge einer Tidewelle (Erdumfang), so daß der
Einfluß wohl eher gering ist. Die Flüssigkeit wird durch die
Mondanziehung gehoben und nicht gekippt. Anderen Faktoren (z. B.
Temperaturabhängigkeit der Viskosität) kommt mehr Bedeutung zu.
bunter Hund schrieb:> Die Flüssigkeit wird durch die> Mondanziehung gehoben und nicht gekippt. Anderen Faktoren (z. B.> Temperaturabhängigkeit der Viskosität) kommt mehr Bedeutung zu.
nur wenn der Mond senkrecht darüber steht, was selten der Fall sein
dürfte.
> ist sehr klein gegen die Länge einer Tidewelle (Erdumfang), so daß der> Einfluß wohl eher gering ist.
bei einer Genauigkeit von 0,0001° halte das schon für Problematisch.
> .. Die Flüssigkeit wird durch die Mondanziehung gehoben und nicht gekippt.
Bist du sicher die Gezeiten verstanden zu haben ?
Nochmals ... Weshalb wird das Meer angehoben ?
Ob man die Neigung optisch mesen kann ist dann noch eine andere Sache.
Ich denke die Ausdehung der Fluessigkeitsoberflaeche ist wesentlich
wegen dem Einfluss des Meniskusses.
Hi, Sebastian,
> Ich suche einen Inklinationssensor für ein Forschungsprojekt zum Thema> Brückenbau, der über einen kleinen Messbereich (etwa +/- 5°) hochgenau> messen kann. Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.
Hobbyisten haben nicht mal das Geld für eine Auflösung von vier
Größenordnungen weniger. Wende Dich an Profis.
Ciao
Wolfgang Horn
Der Andere schrieb:> Ich hätte jetzt auch gesagt optisch, aber wie kriegt man raus welche> Bewegung am Messpunkt durch eine Winkeländerung und welche durch eine> Positionsänderung entsteht.
Zwei Laser nach rechts und links.
Wenn beide Lichtpunkte nach oben wandern, ist es eine Lageaenderung,
wenn einer hoch und einer runter wandert, eine Winkelaenderung.
Wenn der Betrag der beiden Wanderungen unterschiedlich ist - beides.
Das gilt analog natuerlch auch fuer Drehungen.
wendelsberg
wendelsberg schrieb:> Zwei Laser nach rechts und links.> Wenn beide Lichtpunkte nach oben wandern, ist es eine Lageaenderung,> wenn einer hoch und einer runter wandert, eine Winkelaenderung.
Sch... das war zu einfach. Und ich zu blöd :-)
Danke für den Augenöffner.
wendelsberg schrieb:> Zwei Laser nach rechts und links.> Wenn beide Lichtpunkte nach oben wandern, ist es eine Lageaenderung,> wenn einer hoch und einer runter wandert, eine Winkelaenderung.>> Wenn der Betrag der beiden Wanderungen unterschiedlich ist - beides.> Das gilt analog natuerlch auch fuer Drehungen.>> wendelsberg
Und wie groß ist die Wanderung der Lichtpunkte bei 0,0001°
Winkeländerung?
wendelsberg schrieb:> Zwei Laser nach rechts und links.> Wenn beide Lichtpunkte nach oben wandern, ist es eine Lageaenderung,> wenn einer hoch und einer runter wandert, eine Winkelaenderung.
blöd nur das auch die Laser unterschiedlich durch den Mond abgelenkt
werden. (ob das eine Rolle spielt, weiß ich nicht)
Oder D. schrieb:> Ob man die Neigung optisch mesen kann ist dann noch eine andere Sache.> Ich denke die Ausdehung der Fluessigkeitsoberflaeche ist wesentlich> wegen dem Einfluss des Meniskusses.
Ja, das ist von Bedeutung. Flüssigkeit und Gefäßwand müssen so gewählt
werden, daß Oberflächenschwingungen minimiert werden (durch geeignete
Viskosität) und die Oberflächenspannung von Wand und Fluid zueinander
passen mit dem Ziel, den Miniskus (Randanstieg oder Abfall der
Flüssigkeit) klein zu halten. Nur so erhält man eine hinreichend ebene
Fläche zur optischen Antastung.
Karl schrieb:> Und wie groß ist die Wanderung der Lichtpunkte bei 0,0001°> Winkeländerung?
sin = gk /ak
gk = sin / ak
gk = sin(0,0001) / 1
gk = 1,7453292519934434807679896054328e-6
also ca 1,75 µm je m Abstand, bei 100 m Abstand also 0,175mm.
Anspruchsvoll sicher, aber nicht unmoeglich.
Eventuell kann man da noch eine 10..100-Fache Vergroesserung durch eine
Optik bekommen, aber da kann ich nicht mitreden.
Peter II schrieb:> blöd nur das auch die Laser unterschiedlich durch den Mond abgelenkt> werden. (ob das eine Rolle spielt, weiß ich nicht)
Das sollte doch herauszurechnen sein, der bewegt sich ja langsam und
genau auf einer bekannten Bahn.
wendelsberg
Wenn ich mir allerdings ueberlege, wie sich der Fussweg unter der
Magdeburger Autobahnbruecke bewegt hat, braucht es diese Aufloesung
nicht.
Das war mit blossen Fuessen problemlos spuerbar, duerften also einige
Milimeter gewesen sein, wenn einer der schweren West-LKW darueber fuhr.
wendelsberg
Wenn du deine Erkenntnisse bezüglich des LKWs weiter ergründest, wird
bei dir die Frage aufkommen, woher man zwei Fixpunkte nehmen soll, die
eine Messung von µm zulassen, wenn in der Umgebung normaler
Straßenverkehr herrscht.
wendelsberg schrieb:> sin = gk /ak
das ist zwar die Definition des tan, aber bei so kleinen winkeln, hat es
wenig Einfluss.
tan(0,0001) = 1,7453292519961017692350955238832e-6
sin(0,0001) = 1,7453292519934434807679896054328e-6
Karl schrieb:> das ist zwar die Definition des tan,
Stimmt.
>aber bei so kleinen winkeln, hat es> wenig Einfluss.
Stimmt Gott sei Dank auch.
wendelsberg
Hallo Sebastian,
ich kenne höchstgenaue Neigungssensoren, die ich eigenhändig in diesen
Teleskopen verbaut habe:
http://www.eso.org/public/news/eso1342/
Der Hersteller dieser Tiltmeter heißt Microgate, und die Dinger sind
wirklich abartig genau. Ob 100Hz oder 500Hz realistisch sind, wage ich
zu bezweifeln - ich würde dir aber empfehlen, bei den Entwicklern
nachzufragen:
http://www.microgate.it/Engineering/Radio-Telescopes/MicroCLINE-Tilt-Meter
Grüße,
Stefan
Sebastian schrieb:> (etwa +/- 5°) hochgenau messen kann. Absolute Mindestanforderung für die
Auflösung wäre 0,0001°
na ja, das ist eine Auflösung von 10-5, also 1 von 100000. Stattlich.
Also der Mond zieht das Wasser sicher an. deswegen hebt sich auch der
Wasserspiegel in einem Behälter. Was ist denn dann unter dem gehobenen
Wasser?
Macht aber nichts, der Behälter hebt sich dann doch auch?
Wer denkt hier eigentlich mit?
Dann müssen wir ja auch noch den Jupiter mit seiner großen Masse
berücksichtigen.
Wolfgang S. schrieb:> Also der Mond zieht das Wasser sicher an. deswegen hebt sich auch der> Wasserspiegel in einem Behälter.
Nein, der Mond zieht am Morgen das Wasser nach links und am Abend nach
rechts. Führt zu einer Winkeländerung zwischen Gefäßboden und
Wasseroberfläche.
Zunächst einmal:
Gemeint war tatsächlich die Genauigkeit, nicht die Auflösung - mea
culpa. Dennoch Danke für die hilfreichen Antworten und Anregungen!
Sensoren mit Flüssigkeiten habe ich auch aufgrund der Vibrationen
ausgeschlossen. Für diesen Zweck extra eine neue Sensor-Generation zu
entwickeln ist zwar eine tolle Idee, sprengt aber doch den Rahmen.
Nochmal zur Anwendung: Es geht darum, zu Testzwecken auf einem
Versuchsgelände eine Spannbetonbrücke (wie z.B. eine Autobahnbrücke) in
kleinerem Maßstab (Länge ca. 20 m) zu errichten und unter verschiedenen
Belastungsfällen die Neigung an bestimmten Punkten zu vermessen
(statisch/dynamisch). Das Projekt befindet sich noch im frühen
Planungsstadium. Es werden aber voraussichtlich verschiedene Versuche zu
verschiedenen Zwecken durchgeführt (Shaker-Anregung/Impulsanregung und
definierte Verkehrslasten).
Interessant sind hier aufgrund mehrerer beteiligter Fachbereiche und
Messmethoden (u.A. Röntgenanalyse, optische/faseroptische und akustische
Methoden) nicht nur die unteren Frequenzen. Die 500 Hz sind eine
Wunschvorstellung, wie gesagt wären 100 Hz mit entsprechender
Genauigkeit aber schon schön.
Die Angabe für die Genauigkeit ergibt sich zunächst rein rechnerisch aus
dem ersten, groben Modell für die Brücke. Mir ist natürlich auch ohne
Sensorik-Expertenkenntnisse klar, dass diese Genauigkeit sehr
ambitioniert ist. Fragen muss aber erlaubt sein ;)
Unter Umständen brauchst Du gar keinen Inklinationssensor, sondern einen
Winkelsensor, der gegen einen fest vorgegebenen Bezugsvektor (also nicht
notwendigerweise den Schwerkraftvektor) mißt. Das würde die Aufgabe
vereinfachen, da solche Winkelsensoren in der angegebenen Genauigkeit
und den Frequenzen handelsüblich sind.
bunter Hund schrieb:> so daß der> Einfluß wohl eher gering ist. Die Flüssigkeit wird durch die> Mondanziehung gehoben und nicht gekippt.
die Oberfläche wird auch gekippt, sonst wäre Ebbe und Flut auf der
ganzen Erde gleichzeitig.
Wenn wir von einer Neigung von 20m auf 10000km ausgehen, sind wir schon
bei einer Abweichung in der Größe der geforderten Mindestauflösung.
Sebastian schrieb:> unter verschiedenen> Belastungsfällen die Neigung an bestimmten Punkten zu vermessen
musst du wirklich die Neigung messen? kann man das nicht mit
Abstandmessungen an verschiedenen Punkten umgehen?
Hallo,
ist tatsächlich eine leicht andere Aufgabenstellung als ursprünglich: Du
willst anscheinend nicht die absolute Inklination (Winkel gegen
gedachter Linie zum Erdmittelpunkt) sondern die Änderung des Winkels
einer gedachten Linie Deines Bauwerks messen, und das möglichst hoch
aufgelöst und schnell.
Das Einfachste, was mir dazu einfällt, ist an der entsprechenden Stelle
einen kleinen Spiegel zu befestigen, von extern mit einem ortsfesten
Laser anzustrahlen und die Reflexion mit einer (High-Speed) Videokamera
zu beobachten. Zumindest die Auflösung erreichst Du dann bei 5m Abstand
zwischen Laser/Sensor und Spiegel, und Du kannst 2-D-Bewegungen
gleichzeitig erfassen (2 Winkel; falls eine gleichzeitige Änderung der
Lage und des Winkels eintreten kann braucht man vermutlich zwei
unterschiedlich geneigte Spiegel und zwei Laser/Sensoren.
Die Genauigkeit dürfte bei Messung der Änderung des Winkels über der
Zeit auch erfüllbar sein, lediglich der Messbereich ist schwierig (bei
einem Full-HD-Chip liegt die dann eher bei +/-0,05° als bei 5°, mit
einer CCD-Zeilenkamera schafft man dann ca. +/-0,5°, allerdings
eindimensional, dafür sollten die 500Hz auch machbar sein) - eine
Verformung des Brückenmodells um 5° erscheint mir allerdings auch sehr
hoch.
Schöne Grüße,
Martin
bunter Hund schrieb:> Die Flüssigkeit ist transparent und befindet sich in einem vom Sensor> getrennten Gefäß, befestigt am zu messenden Objekt. Der Gefäßboden ist> ebenfalls transparent (z. B. aus Glas). Der Sensor schaut gewissermaßen> von unten durch den Boden (der gleichzeitig als Referenzfläche dient)> auf die Flüssigkeitsoberfläche und mißt den Differenzwinkel zwischen> Boden und Flüssigkeitsoberfläche. Der Sensor selbst ist ein> Autokollimator: diese optischen Winkelmessgeräte arbeiten> entfernungsunabhängig insofern als daß nur der Messbereich mit> steigender Entfernung immer kleiner wird, der Messwert aber unverändert> bleibt.
In wie fern unterscheidet sich dein Sensor von einem Leica Nivel?
Martin L. schrieb:> Das Einfachste, was mir dazu einfällt, ist an der entsprechenden Stelle> einen kleinen Spiegel zu befestigen, von extern mit einem ortsfesten> Laser anzustrahlen und die Reflexion mit einer (High-Speed) Videokamera> zu beobachten.
Problematisch könnte es sein, dass wenn die Brücke zittert, die Umgebung
auch zittert.
Der "ortsfeste" Teil müsste also sehr gut schwingungsisoliert sein, und
überdies dürfte diese weiche Aufhängung nicht driften.
Es könnte also passieren, dass man gar nicht die lastbedingten
Veränderungen der Brücke misst, sondern ein empfindliches Seismometer
gebaut hat. ;-)
Unterschiedliche Temperaturen und Feuchtigkeiten können auch zu
Schlieren und Flimmern in der Luft führen. Evtl. also den Lichtstrahl in
einem evakuierten Rohr führen.
wendelsberg schrieb:> also ca 1,75 µm je m Abstand, bei 100 m Abstand also 0,175mm.
Das ist keine besondere Herausforderung. Bei 10cm übersteigen die 175nm
schon lambda/4 eines HeNe-Lasers und damit den Eindeutigkeitsbereich
einer einfachen Interferenz-Anordnung.
Bei einer (Spann-)Betonbrücke (!) mit 20m Länge/Spannweite
"Belastungsfälle" auf 35µm genau (wenn ich mich auf die Mitte beziehe,
auf 17,5µm genau) zu messen - bei der thermischen Verformung durch
Tag/Nacht bzw. Sonne/Schatten etc. und den entsprechenden Schwingungen
durch Wind, sonstige Erschütterungen etc. - Respekt! Die 500 Hz will ich
mal nicht weiter bewerten ... (wobei ich mich frage: Wozu?)
Wer das NACHVOLLZIEHBAR hin bekommt stellt Einstein wahrscheinlich voll
in den Schatten :-)
Sebastian schrieb:> Ich suche einen Inklinationssensor für ein Forschungsprojekt zum Thema> Brückenbau, der über einen kleinen Messbereich (etwa +/- 5°) hochgenau> messen kann. Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.>> Zusätzlich sollen diese Messungen nicht nur statisch sondern auch> dynamisch stattfinden in einem Bereich ab ca. 100 Hz, ideal wären bis zu> 500 Hz (Stichwort: Eierlegende Wollmilchsau).
Winkeländerungen kann man mit einem Laserkreisel messen, ist aber nicht
ganz billig.
Sebastian schrieb:> Absolute Mindestanforderung für die Auflösung wäre 0,0001°.
Das wird teuer.
HP hatte mal sowas als Lot in seine Theodoliten eingebaut: eine Dose,
halb mit Quecksilber gefüllt, darüber bis oben mit nem "optischen" Öl
und die spiegelde Oberfläche dann optisch ausgewertet. Ist aber schon
lang her.
W.S.
Letzlich geht es ja um Bewegungen.
Winkelfehler könnte schwierig werden. Besonders unter allen Bedingungen
auf 10ppm Genau.
Für die hohen Frequenzen sehe ich weniger ein Problem, da lässt sich
vermutlich auf Beschleunigungsmessung umstellen. Grob gewürfelt ab 1Hz
aufwärts. Das langsame Zeug dirftfrei dürfte sehr ambitioniert werden.
Viel Erfolg
hauspapa
In der Firma verwenden wir für so etwas optische Sensoren. Da wird ein
Muster auf die Oberfläche gesetzt, und dann mit mehreren Kameras
aufgenommen.
Dann erhält man Live und 3D Veränderungen der Oberfläche im Mikrometer
Bereich.
Das könnte man auch an dem einen Ende der Bücke machen.
Hochleistungskameras für 500 HZ sind dann aber entsprechend teuer. 10 Hz
scheint aber Standard zu sein.
Nivel schrieb:> In wie fern unterscheidet sich dein Sensor von einem Leica Nivel?
'tschuldigung Nivel für die Verzögerung, ich muß leider manchmal
arbeiten u.a.m.
Der Sensor der Niveltronic von Leica (jetzt Wyler AG) arbeitet nach
deren Aussage mit einem Pendel, dessen Auslenkung kapazitiv (bewegliche
Kondensatorplatten?) erfaßt und in eine einfach auszuwertende Größe (ich
habe Tastverhältnis und Spannung gesehen) umgewandelt wird. Sehr klein
und robust.
bunter Hund schrieb:> Der Sensor der Niveltronic von Leica (jetzt Wyler AG) arbeitet nach> deren Aussage mit einem Pendel, dessen Auslenkung kapazitiv (bewegliche> Kondensatorplatten?) erfaßt und in eine einfach auszuwertende Größe (ich> habe Tastverhältnis und Spannung gesehen) umgewandelt wird. Sehr klein> und robust.
Die Leica Nivel210/Nivel220 Präzisions-Neigungssensoren für die
gleichzeitige Messung von Neigung, Neigungsrichtung und Temperatur
basieren auf einem optoelektronischen Konzept.
http://www.leica-geosystems.de/de/Leica-Nivel210_33364.htm
Bei diesem Sensor wird eine Libelle optisch abgetastet (Info direkt von
Leica).
Wenn's einfach sein soll pack doch ein paar Wsserwagen auf die Brücke
und einen Arm wo eine Hochgeschwindigkeiskamera dranhängt.
Da die Kamera mitschwenkt bleibt der Focus erhalten.
Gutes ZOOM ist natürlich nötig.
Ob das insgesamt reicht ist fraglich, man kann jetzt natürlich z.B.
Glycerin in eine Libelle packen und da eine winzigkleine Luftblase
reinpusten.
Dehnungsmeßstreifen haben wohl nicht die notwendige Auflösung.
Piezofolie mit mehreren Abgriffpunkten könnte auch gehen.
Aber um die Auswertung kommt man nicht herum, das dürfte das
aufwendigste sein.
bunter Hund schrieb:> Guck ich mir morgen an.
Jetzt ist morgen. Wenn ich für das Leicagerät die Gebrauchsmusterschrift
DE20 2007 002771 zugrunde lege, ist der grundsätzliche Aufbau ähnlich.
Der Unterschied besteht in der Trennung von Objektiv(6) und Boden der
Flüssigkeit(5), so daß durch eine zusätzliche Reflexionsfläche die
Möglichkeit der Differenzbildung zu einem festen Bezug besteht (die
Zahlen beziehen sich auf das Gebrauchsmuster). Dadurch werden
Fehlerquellen im Sensorteil (Lichtquelle, evtl. Strichmarke,
Strahlteiler, Sensor) minimiert.
Es wird der Keilwinkel zwischen Flüssigkeitsoberfläche und
Gefäßunterseite gemessen.
Ich habe mir jetzt noch mal die Aufgabenstellung vom TO durchgelesen.
Messbereich und Genauigkeit/Auflösung scheinen mir mit
Wasserwaagen/Pendelkonstruktionen (wie z. B. dem Leicagerät)durchaus
realisierbar.
Was mir aber sehr schwierig erscheint ist die hohe Messfrequenz. Man
kann zwar so schnell messen, aber was mißt man dann eigentlich? Pendel
und auch Flüssigkeitsoberflächen haben Eigenresonanzen wenn sie nicht
gedämpft werden, und deren Eigenfrequenz muß dann oberhalb der
Messfrequenz liegen. Die bei uns verwendeten Flüssigkeiten waren da eher
träge. Nimmt man jedoch etwas Niedrigviskoses wie z.B. Wasser, ist ohne
völlige Ruhe gar kein Messen möglich, da die Oberfläche durch (sehr
kleine) Wellen zu rauh ist.
Auch andere angesprochene Verfahren (z.B. Laser gegen Spiegel mit
Triangulation), die auf direkter Winkelmessung basieren, sind
insbesondere im Freien schwer zu realisieren. Hier treten immer
Luftturbulenzen mit damit verbundenen Brechzahländerungen auf, die den
Meßstrahl durchaus mehrere Winkelsekunden ablenken können und die
Messung mit starkem Rauschen belasten.
Vielleicht funktioniert Weglängeninterferometrie an mehreren Punkten, so
daß der Winkel indirekt (Weglängendifferenz geteilt durch
Messpunktabstand) ermittelt wird. Längeninterferometer arbeiten sehr
schnell (kHz kein Problem), die Genauigkeit sollte ausreichen
(Weglängenunterschiede von Lambda, also ca. 600nm, sind da schon sehr
grob), und der Einfluß von Turbulenzen ist m. E. geringer.
Hallo,
Weglängeninterferometri bringt einen dann direkt z.B. zu
http://www.sios.de/produkte/laengen-und-winkelmessgeraete/dreistrahlinterferometer/
Allerdings wird nichts über die Messfrequenz gesagt (dürfte aber recht
hoch sein, bei 20 pm Auflösung und maximaler Verschiebegeschwindigkeit
von 800 mm/s. Mit Planwinkeln zwar nur 1,5 Bogenminuten Messbereich, mit
Kugelreflektor aber die gewünschten +/- 5° (allerdings ist dafür die
Genauigkeit nicht spezifiziert).
Schöne Grüße,
Martin
Mal kurz quer gedacht:
Diese " Testbrücke" steht im Gelände?
1 Meter über festem Grund?
Da würde doch ein vernünftiges durchgehendes Fundament als
Referenz reichen.
Gemessen werden könnte jeden Meter der Abstand Brücke zum
Betonbalken.
Der Rest am Rechner.
Grüße Bernd
bunter Hund schrieb:> Hier treten immer> Luftturbulenzen mit damit verbundenen Brechzahländerungen auf, die den> Meßstrahl durchaus mehrere Winkelsekunden ablenken können
Ja, aber zweckmässigerweise justiert man den Strahl so, dass er hin und
zurück denselben Weg nimmt, damit gleichen sich diese Einflüsse aus.
Georg
Georg schrieb:> justiert man den Strahl so, dass er hin und> zurück denselben Weg nimmt
Stimmt, dadurch wirds besser. Da aber der Winkel des Reflektors
veränderlich ist (und das gemessen werden soll), sind auch die beiden
Strahlwege außer im Spezialfall phi=0 mehr oder weniger unterschiedlich.
