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Publicly Available Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 8, 2018

Entwurf eines kontaktlosen interferometrischen Dehnungssensors / Design of a contactless interferometric strain gauge

Fangjian Wang and Christian Rembe
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird ein interferometrischer Sensor vorgestellt, der eine mechanische Dehnung mit Hilfe einer differentiellen Laser-Doppler-Messung auf einer technischen Oberfläche kontaktlos misst und für die Betriebsfestigkeitsprüfung entworfen wurde. Der kompakte Sensor erfasst die Auslenkungen an zwei nebeneinanderliegenden Messpunkten in der Ebene senkrecht zu der durch eine Empfangslinse definierten optischen Achse (in-plane). Die Differenzauslenkung bezogen auf den konstanten Abstand der Messstellen entspricht der mittleren Dehnung zwischen beiden Messpunkten. Die Anwendung des Dehnungssensors in der Betriebsfestigkeitsprüfung erfordert eine Dynamik der Dehnung von 0,001 bis 3 Promille. Ein mathematisches Modell wurde für den Entwurf eines optimalen optischen Aufbaus und für die Ermittlung der theoretischen physikalischen Auflösungsgrenze des Sensors erarbeitet. Wir stellen in diesem Beitrag unser Modell und ein optimiertes Sensordesign vor.

Abstract

In this paper an interferometric sensor is presented, which measures a mechanical strain with a differential laser Doppler measurement without contact on a technical surface and was designed for the fatigue strength test. The compact sensor detects the displacements at two adjacent measuring points in the plane perpendicular to the optical axis (in-plane), which is defined by a receiving lens. The differential displacement divided by the constant distance of two measuring points corresponds to the strain between them. The application of this strain sensor in the fatigue strength test requires a dynamic of elongation of 0.001 to 3 parts per thousand. A mathematical model was developed for the design of an optimal optical structure and for the determination of the theoretical physical resolution limit of the sensor. In this article we present our model and an optimized sensor design.

Online erschienen: 2018-09-08
Erschienen im Druck: 2018-09-01

© 2018 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, Rosenheimer Str. 145, 81671 München

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