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Bernhard Aschenbrenner
Betreuung: Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar
In dieser Projektseminararbeit soll ein Messsystem zur hochpräzisen Rundheitsmessung, das aus einer Diplomarbeit in Zusammenarbeit mit dem Kugellagerhersteller SKF Österreich AG entstanden ist, optimiert werden.
Als Sensor wird eine induktive Differenzialdrossel verwendet, die zu einer Halbbrücke auf der Platine des Messsystem verschaltet ist. Zwei um 180° verschobene Sinusspannungen versorgen die Brücke differenziell. Mit einem Instrumentierungs-Verstärker wird die Brücken-Diagonalspannung verstärkt, mit dem Signal-Conditioner AD698 demoduliert und als Gleichspannung zwischen ± 10V je nach Sensorauslenkung ausgegeben. Diese wird zur weiteren Signalverarbeitung mit einem 18 Bit AD-Umsetzer quantisiert, digital weiterverarbeitet und die Daten mittels einer USB-Schnittstelle an einen PC übermittelt.
Abbildung 1: Platine zur Sensorsignalauswertung
Die Abbildung 1 zeigt die übernommene Hardware. Diese sollte eine Bestimmung von Durchmesser-Schwankungen im pm-Bereich erreichen. Auf Grund von Störungen im µV-Bereich in der Analogelektronik erreichte das Messsystem zur Bestimmung von Unebenheiten nur eine Genauigkeit von ± 10nm. Diese Störungen werden großteils im Signal-Conditioner AD698 erzeugt und führen zu einem erheblichen Bitverlust bei der Quantisierung.
Ziel war es nun, diese Störungen zu identifizieren, zu untersuchen und bestmöglich zu beseitigen. Dazu wurde für den Spektrum Analysator HP 3585B ein MATLAB Instrument-Driver erstellt, um Messungen zu automatisieren. Ein RC-Tiefpass wurde entworfen, um die Störungen im µV-Bereich zu dämpfen.
Um die tatsächliche Filtereigenschaften zu erhalten wurde ein Bode-Diagramm mit dem Impedanz Analysator HP 4194A aufgenommen.
Der Einfluss der on-board Digitalelektronik auf die Präzision des Messystems wurde auch untersucht.
04. Februar 2009
