Hallo zusammen, vorweg: ich bin absoluter Neuling auf diesem Gebiet und hoffe Euch mit meinen dilettantischen Fragen nicht auf den Geist zu gehen. Ich möchte gern eine Mikrowaage bauen, die auf einem dünnen keramischen Trägersubstrat aufgebaut werden soll. In meinem Besitz befindet sich eher durch Zufall ein piezokeramisches Element wie dieses hier: http://www.conrad.de/ce/de/product/712930/Piezokeramisches-Element-EPZ-Serie-4400-500-Hz-Inhalt-1-St?queryFromSuggest=true Ist für die Abmessung meines Bauteils viel zu sperrig, aber dass man es mit geeignetem Werkzeug zerschneiden kann, habe ich schon gelesen und ist deswegen auch nicht all zu wild. Zu meinen Fragen: 1. könnte ich - vorausgesetzt, ich hätte ein nichtbeschädigtes Stückchen geschnittenes Piezoteil von ca. 3x3 mm - damit ein keramisches Substrat (Resonanzfrequenz ca. 1000 Hz) von 10x10x1 mm in Schwingung versetzen? Ich habe geleseh, dass diese Dinger recht ineffizient sind... 2. Mit einem zweiten Piezoteil würde ich an einer anderen Stelle die Schwingung aufnehmen und auswerten, wie sich beim Aufbringen von Massen auf die Keramik, die Resonanzfrequenz verändert. Generell doch möglich oder? 3. ist es ratsam, das Piezoteil mit der Messing-Seite direkt auf die Keramik aufzulöten? Oder was würdet Ihr für einen "Kleber" verwenden? Ok, ich danke Euch schonmal für Eure Antworten. Beste Grüße! Anna
Natürlich ändert sich die Resonanzfrequenz, eines federnden Systems, wenn man etwas darauflegt. Ob das aber irgendetwas mit der aufgelegten Masse zu tun hat, ist eine andere Angelegenheit. Leichte Teile z.B. werden von der "Feder" in die Luft geschleudert. Schwerere Teile nehmen einen Teil der Schwingungen auf. Das ist aber eher von den Materialeigenschaften abhängig als vom Gewicht. Zum Bleistift: Diamant, harter Stahl, Blei, Gummi oder Butter. Ein weiterer Aspekt ist die Kopplung. Also einfach drauflegen. Mit dem Resonator verspannen usw. Für eine eventuelle Berechnung sind exakte Parameter zu den beteiligten Probanden vonnöten. Bei Piezo besteht z.B. ein riesiger Unterschied zwischen Längen- und Dickenschwingung. Dann kommt die genaue Geometrie hinzu usw. usw.
Ich würde das einfach praktisch im Experiment versuchen, und schauen, ob man aus Meßkurven z.B. df/f je nach aufgelegter Masse irgend was ableiten kann.
anna schrieb: > ein piezokeramisches Element wie dieses hier: > http://www.conrad.de/ce/de/product/712930/Piezokeramisches-Element-EPZ-Serie-4400-500-Hz-Inhalt-1-St?queryFromSuggest=true Ach herrje. Also erstmal eines: Diese Teile sind Biegeschwinger, ihre Polarisierung ist also lateral und mit einem herausgeschnittenen Stückchen kannst du praktisch nix anfangen. Zweitens: wie stellst du dir deinen Meßeffekt denn vor? Du kannst natürlich versuchen, so ein Teil oder ein anderes mit irgendwas zum Schwingen anzuregen, aber was soll das bei einer Waage? Dort hast du eine statische Belastung, die du ja eigentlich messen willst. Aber mit einem schwingenden Plättchen kannst du bestenfalls den akustischen Wellenwiderstand deiner Ankopplung des Schwingers an deine zu erfassende Masse ermitteln. W.S.
Man kann so was machen http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-15085-2012-08-29.html allerdings würde ich (je nach Gewicht welches du messen willst) mit einem Stimmgabelquartz angaben, beispielswiese einem 32kHz Uhrenquartz, den man einfach aus dem Gehäuse nimmt, innendrin liegt der frei rum. Zur Anregung verwendet man denselben Quartz wie zum auslesen, weil man eben die Resonenzfrequenz sucht und findet und als Messwert nimmt. Falls du aus einen Piszo was schneiden willst, nimm lieber http://www.pollin.de/shop/dt/MDA5OTQ3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Spulen_Filter/Piezokerne_1577_3_2223_94.html die kannst du mit kleinen Diamant-Schleifschieben auf der Proxxon kleiner schleifen, sie brauchen aber recht hohe Spannungen um sich wenige Promille zusammenzuziehen. http://www.uni-saarland.de/fak7/hartmann/files/docs/pdf/teaching/lectures/talks/WS0809/_Elke_Gross.pdf
Darf man wissen, um welchen Messbereich es sich handelt? Zehntel-, Hundertstel-, milligramm, mikrogramm ? welchen Zustand hat das Wiegeobjekt? flüssig, pastenförmig, fest, körnig rieselnd...? Sonst bleibt das ein idiotischer Ratewettbewerb, der höchstens einem Troll Freude macht.
Mikrowaage über Resonanzfrequenzmessung? Nennt sich Fourier-Transform Mass-Spectrometry: http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_transform_mass_spectrometry
>Mikrowaage über Resonanzfrequenzmessung? >Nennt sich Fourier-Transform Mass-Spectrometry: Käse.
anna schrieb: > Mikrowaage über Resonanzfrequenzmessung Eine ähnliches Verfahren nimmt man eher zur Längenmessung bzw. zur Messung einer Oberflächentopografie. Ein(Silizium-)Biegebalken mit einer Tastnadel an der Spitze wird in Schwingungen versetzt. Nähert man diese Tastnadel dann einer Oberfläche an, verändert sich die Schwingung. Man kann so Oberflächen mit einer Auflösung im Sub-Nanometerbereich vermessen. Gruss Harald
Für die Anregung der Schwingung könnte der Piezo auch als ganzes ausreichen. Die Leistung ist vergleichsweise hoch, wird aber bei einem Guten Aufbau nur schwach angekoppelt. Für das Auslesen ist der Piezo eher schlecht geeigent, weil die Rückwirkung recht stark ist - da gibt es bessere Methoden, z.B. optisch oder Kapazitiv. Die Details hängen aber vom Resonator ab, und der hängt vom Messbereich ab. Der Stimmgabelquarz ist da schon ein guter Ansatz.
Hallo zusammen, vielen Dank schonmal für die zahl- und hilfreichen Antworten zu meinem Problem. Ich habe das ganze jetzt mal aufgebaut und kann tatsächlich mit meinen Piezoteilchen das keramische Teil zur Schwingung anregen, die ich mit einem anderen Piezo aufnehmen kann. Ob sich das ganze aber dann vernünftig kalibrieren lässt, werde ich noch herausfinden müssen... Ich habe vor, vor allem kleine Massen im Milligramm- oder Submilligrammbereich zu wiegen, die Probenform kann dabei ganz unterschiedlich sein - fest, körnig, pulverartig und flüssig. Der Einwand vom Amateur bringt ich da ein bisschen ins Grübeln... Die Sache mt dem Stimmgabelquarz werde ich mir aber noch genauer anschauen. Hier bräuchte ich aber noch eine spezielle Schlatung, damit ich verschiedene Frequenzen aus dem Quarz herausbekomme oder nicht? Ulrich, wie würde denn ein optisches Auslesen der Schwingug aussehen? Beste Grüße! Anna
anna schrieb: > Submilligrammbereich zu wiegen, In der PTB macht man entsprechende Messungen: www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt5/fb-51/512-nanokraftmesstechnik.html Vielleicht bekommst Du vom zuständigen Mitarbeiter am Telefon ja ein paar Tipps. :-) Gruss Harald
anna schrieb: > Hallo zusammen, > vielen Dank schonmal für die zahl- und hilfreichen Antworten zu meinem > Problem. Ich habe das ganze jetzt mal aufgebaut und kann tatsächlich mit > meinen Piezoteilchen das keramische Teil zur Schwingung anregen, die ich > mit einem anderen Piezo aufnehmen kann. Ob sich das ganze aber dann > vernünftig kalibrieren lässt, werde ich noch herausfinden müssen... Hallo Anna, mich interessiert das Thema sehr, hast du inzwischen schon mehr Erfahrungen zu dem Projekt sammeln können ? Grüße, Helge
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