Vibrationen auf gekrümmten Strukturen präzise messen

Eine der größten Herausforderungen der Modalanalyse ist es, Vibrationen auf gekrümmten Oberflächen präzise zu messen. Mit dem neuen Beschleunigungssensor 8775A bringt Kistler nun eine Lösung auf den Markt, die speziell für gekrümmte Strukturen wie beispielsweise Flugzeugflügel entwickelt wurde. Der piezoelektrische Sensor ist im Gegensatz zu vergleichbaren Modellen zylinderförmig und kann dadurch völlig flexibel ausgerichtet werden. Gleichzeitig erfüllt er alle anderen Anforderungen von Equipment für Modalanalysen: ein geringes Eigengewicht, hohe Sensitivität und geringe Störsignale (Low Noise Threshold).

Während dem Start eines Flugzeugs sowie bei Manövern in der Luft wirken Beschleunigungskräfte aus verschiedensten Winkeln auf den Rumpf und die Flügel. Modalanalysen stellen die Wirkung dieser Kräfte in Vibrationstests am Boden nach. Die Wahl des richtigen Beschleunigungssensors ist dabei essenziell, um genaue Messergebnisse zu erzielen. In enger Zusammenarbeit mit Kunden hat Kistler nun einen neuen, auf Modalanalysen spezialisierten, Sensor entwickelt. Dieser kann entweder einzeln verwendet oder mit einem Delrin-Befestigungsblock frei im rechten Winkel zum koaxialen Stecker montiert werden. Er misst anschließend Vibrationen in Richtung des in den Sensor eingravierten Pfeils. „Die Bauart eines Flugzeugs beeinflusst die Richtungen, in denen Beschleunigungskräfte auf seine unterschiedlichen Bauteile einwirken“, erklärt Joshua Kasprzyk, Product Manager Acceleration bei Kistler. „Bei einem Flugzeugflügel ist es beispielsweise so, dass die Krümmung des Flügels die Winkel beeinflusst, in denen die Beschleunigung auftrifft. Nutzen Anwender für ihre Modalanalyse klassische Sensoren mit einem quadratischen Profil, so können diese nur begrenzt in Richtung der Beschleunigung gedreht werden. Unser neuer Sensor bietet hier die optimale Lösung“

Ein Sensor, der alle Anforderungen der Modalanalyse erfüllt

Um den Einfluss von Vibrationskräften auf die Struktur eines Flugzeugs im Rahmen einer Modalanalyse exakt zu messen, muss der Beschleunigungssensor mehrere Anforderungen erfüllen: Er muss bei geringem Eigengewicht robust und sensitiv sein. Hinzu kommen geringe Störsignale sowie so wenig „Übersprechen“ durch andere Geräuschquellen wie möglich. Um komplexe Strukturen wie Flugzeuge in der Modalanalyse zu testen, müssen mehrere hundert Beschleunigungssensoren reibungslos nebeneinander arbeiten können. Kistlers Beschleunigungssensoren vom Typ 8775A setzen auf die Scherelementtechnologie, die sie unempfindlich gegenüber Dehnungen an der Grundplatte des Gehäuses macht. Das hermetische Gehäuse aus leichtem Titanium ermöglicht einen Einsatz unter einwirkenden Kräften mit bis zu 50 g und unterschiedlichsten Temperaturen. Für Anwendungen im Bereich Luft- und Raumfahrt muss der Beschleunigungssensor üblicherweise mitsamt dem Befestigungsblock montiert werden. In anderen Bereichen ist auch eine Einzelanwendung möglich, etwa wenn in engen Räumen gemessen werden soll. Hier wird der Sensor dann mit einer Klemme oder einer Schraube befestigt. Soll der Sensor bei Unterwasseranwendungen zum Einsatz kommen, so bietet Kistler ein zusätzliches, wasserfestes IP68 Kabel.

In ersten Kundentests konnte der neue Beschleunigungssensor von Kistler überzeugen: „Im Laufe des letzten Jahres haben Kunden den Sensor bei ihren Modalanalysen auf Herz und Nieren überprüft“, sagt Joshua Kasprzyk. „Ihr positives Feedback hat uns darin bestärkt, den Sensor in größerem Umfang auf den Markt zu bringen.“

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