Mit den Ladungsverstärkern der Labamp-Reihe hat Kistler ein Ökosystem für piezo-elektrische Sensoren geschaffen, das komplexe und präzise Analysen ermöglicht und dabei besonders einfach zu bedienen ist. Zum Einsatz kommt das PTP-fähige System zum Beispiel bei Schnittkraftmessungen an Werkzeugmaschinen oder in der maritimen Forschung und Entwicklung.
Als Weltmarktführer für piezoelektrische (PE) Sensorik verfolgt die Kistler Gruppe die Vision einer durchgängigen Digitalisierung der gesamten Messkette. Mit den universellen Labamp-Ladungsverstärkern mit vollständig digitaler Signalverarbeitung und integrierter Datenerfassung ist man diesem Ziel einen großen Schritt nähergekommen. Während der Labamp 5165A vor allem für dynamische Eingangssignale von PE- oder IEPE-Sensoren sowie Spannungssignale geeignet ist, spielt der 5167A seine Stärken im Bereich von piezoelektrischen Multikanal-Messungen mit quasi-statischem Signalanteil aus. Kombiniert man beide Systeme, erhält man ein sehr leistungsfähiges und flexibles Messsystem zur Verarbeitung und Erfassung beliebiger piezoelektrischer Sensordaten und Spannungssignale – sei es bezüglich Kraft, Reaktionsdrehmoment, Beschleunigung, Dehnung oder Druck. Nebst den digitalisierten Daten stehen sämtliche Signale nach wie vor auch als analoge Ausgangsspannungen zur Verfügung.
Kistler stellt softwareseitig die Komplettlösung Dynoware zur Verfügung, mit der Kunden in die Lage versetzt werden, bis zu 16 Sensorsignale umfassend zu visualisieren und auszuwerten. Alternativ besteht die Möglichkeit, über die API- oder die LabVIEW-Schnittstelle die Labamp-Systeme in die eigene Softwareumgebung zu integrieren. Für einfachere Anwendungen ist das ansprechende Web-Userinterface prädestiniert.
Kombinierte Messungen verschiedener Größen
Als am Markt einzigartiges Multikanal-Messsystem für quasistatische PE-Signale vereint der Ladungsverstärker LabAmp 5167A Präzision, Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit in einem Gerät: Die hohe Signalqualität wird erreicht durch eine sehr rauscharme Ladungsverstärker-Eingangsstufe in Kombination mit der 24-bit-Digitalisierung, die sehr flexible Filterauswahl und hohe Abtastraten bis 100 kSps. Durch den weiten Frequenz- und Ladungsbereich sind der Anwendung kaum Grenzen gesetzt, insbesondere wenn es darum geht, Messwerte mehrerer piezoelektrischer Sensoren in Kombination zu erfassen – zum Beispiel von einem Dynamometer.
Eine solche Anwendung ergibt sich beispielsweise im Werkzeugmaschinenbereich: Bei der zerspanenden Bearbeitung eines Werkstücks treten zusätzlich zu den Kräften in den drei Raumachsen (Fx, Fy, Fz) Reaktionsdrehmomente (Mx, My, Mz) auf. Mit einem Dynamometer werden insgesamt acht Kraftkomponenten gemessen, aus denen dann die entsprechenden Größen berechnet werden können. Das Dynamometer wird an einen 8-Kanal-Ladungsverstärker LabAmp 5167A81 angeschlossen, so dass die Signale direkt digitalisiert und in DynoWare aufgezeichnet, verrechnet – aus den acht Kraftkomponenten werden Fx, Fy, Fz sowie Mx, My, Mz – und dargestellt werden. Zusätzlich erlaubt es die PTP-Funktionalität (siehe Infokasten), beispielsweise einen 3-achsigen Beschleuni-gungssensor an der Maschine zu platzieren und dessen Signale synchronisiert mit einem LabAmp 5165A4 zu erfassen. Damit lassen sich in DynoWare unmittelbar die gemessenen Kräfte zusammen mit den Vibrationen analysieren – eine aussagekräftige und komfortable Grundlage zur Optimierung des Zusammenspiels von Maschine, Werkzeug und Werkstück.
Aufschlussreich in Forschung und Entwicklung
Eine weitere vorteilhafte Anwendung bietet die Analyse von Strömungseffekten im maritimen Bereich. Um die Geometrie von Schiffskörpern zu optimieren, werden die an maßstabsgetreuen Mo-dellen auftretenden Kräfte und Momente gemessen, die in verschiedenen Situationen auf den Rumpf wirken – zum Beispiel beim Anprall von Wellen oder in verschiedenen Strömungssituationen. Die Modelle werden typischerweise über vier 3-achsigen Kraftsensoren montiert und bei unterschiedlichen Bedingungen (Geschwindigkeit, Wellengang etc.) durch einen Wassertank gezogen. Auch hier lassen sich die jeweiligen Resultate komfortabel aufzeichnen und interpretieren sowie zur Berechnung sämtlicher resultierender Kräfte und Momente an allen Achsen heranziehen.
Die neuen Ladungsverstärker von Kistler punkten hier besonders durch die Vereinfachung der Messkette (Datenerfassung direkt im Labamp), die hohe Signalqualität und den weiten Messbe-reich – es können sowohl kleinste Kräfte als auch ein starker Aufprall exakt gemessen werden. Weitere interessante Anwendungen ergeben sich beispielsweise am Reifenprüfstand (Rollwider-standsmessungen), bei Vibrationsmessungen und in der Modalanalyse.
Genauigkeit trifft Universalität trifft Benutzerfreundlichkeit
Mit den beiden Labor-Ladungsverstärkern mit integrierter Datenerfassung und dem Softwarepaket Dynoware stellt Kistler seinen Kunden im Bereich Forschung und Entwicklung ein leistungsfähiges Ökosystem für piezoelektrische Sensorik zur Verfügung, das seinesgleichen sucht: Nicht nur können nahezu beliebige Messgrößen erfasst werden, insbesondere bei gleichzeitiger Nutzung von 5167A und 5165A – die Kombination aus Präzision, Flexibilität und einfacher Bedienung macht es Anwendern leicht, in kürzerer Zeit mehr aus ihren Technologien herauszuholen.
Die beschriebenen Kistler Geräte sind dabei prinzipiell auch mit Produkten anderer Hersteller kom-binierbar. Die größten Vorteile einer Multikanal-Messung mit digitaler Signalverarbeitung bei deutlich vereinfachter Messkette und reduziertem Verkabelungsaufwand ergeben sich jedoch bei einer durchgängigen Nutzung des ganzheitlichen Labamp-Ökosystems aus Hardware und Software. Die Kistler Gruppe arbeitet auch zukünftig intensiv daran, die Digitalisierung der gesamten Messkette vom Sensor bis zur Cloud zu realisieren und so für ihre Kunden Vorteile nach dem Prinzip „Mehrwert durch Daten“ zu generieren.
Kistler gewinnt Stellenschafferpreis 2017
