im Großsignalbetrieb
Bild 1 zeigt den Signalflußplan der am LPA realisierten, vollständig automatisierten Meß- und Prüfeinrichtung zur meßtechnischen Untersuchung des Großsignalübertragungsverhaltens von Festkörperaktoren. Die Meß- und Prüfeinrichtung um den Festkörperwandler (W) herum besteht aus einer Spannungs- oder Stromquelle (SQ), einer Kraftquelle (KQ) und einer Temperaturquelle (TQ) zur Vorgabe und Einhaltung definierter elektrischer, mechanischer und thermischer Randbedingungen. Sie besteht weiterhin aus einem Spannungs- oder Stromsensor (SS) zur Bestimmung der Spannung U bzw. des Stromes I über dem Wandler, einem Kraftsensor (KS) zur Erfassung der Kraft F auf die Stirnflächen des Wandlers, einem Ladungs- bzw. Flußsensor (LS) zur Erfassung der elektrischen Ladung q bzw. des magnetischen Flusses ψ des Wandlers, einem Wegsensor (WS) zur Erfassung der Auslenkung s des Wandlers, einem Temperatursensor (TS) zur Bestimmung der Umgebungstemperatur ϑu, einem Temperatursensor (TS) zur Bestimmung der Wandlertemperatur ϑw, einer Prozeßrechnereinheit (DSP) zur Steuerung des Meßablaufes und Verarbeitung der Meßwerte in Echtzeit und einer Recheneinheit zur Off-line Analyse und Visualisierung der Prozeßdaten (PC). Die Quellen müssen eine möglichst ideale Ausgangskennliniencharakteristik aufweisen, um die Spannung, die Kraft und die Umgebungstemperatur unabhängig von der Reaktion des Wandlers einprägen zu können. Es werden sowohl die Anregungsgrößen als auch die Reaktionsgrößen durch Sensoren erfaßt, um das Übertragungsverhalten des Wandlers unabhängig von den Übertragungseigenschaften der Quellen charakterisieren zu können.
Bild 1: Signalflußplan der Meß- und Prüfeinrichtung für Festkörperaktoren
Zur elektrischen Ansteuerung der Aktoren werden je nach Aktortyp entweder geregelte pannungsquellen (piezoelektrische Aktoren, elektrostriktive Aktoren) oder geregelte Stromquellen (magnetostriktive Aktoren) eingesetzt. Die mech- anische Ansteuerung der Aktoren erfolgt für quasistatische Belastungstests
über die in Bild 2 dargestellte, elektrisch steuerbare Werkstoffprüfmaschine, in die eine spezielle Messfassung zur Aufnahme der Aktoren integriert ist, und für dynamische Belastungen über eine eigens dafür entwickelten piezoelektrischen Festkörperantrieb.
Bild 2: Aufbau des Meßplatz zur Charakterisierung von Festkörperaktoren im Großsignalbetrieb
Zur thermischen Ansteuerung der Aktoren werden Peltierelemente eingesetzt. Die Messung der mechanischen Belastung erfolgt wahlweise über DMS- bzw. piezoelektrische Ringkraftausnehmer. Die Auslenkung der Wandler wird über ein zweikanaliges Laserinterferometer hochpräzise zentrisch zur Aktorachse ver-messen. Den Kern der Prozeßrechnereinheit (DSP) bildet ein System, das auf dem digitalen Signalprozessor basiert. Es besteht aus einer Trägerkarte, auf die das eigentliche Prozessorsystem in Form eines Minimoduls als Subsystem aufgesteckt wird. Die Trägerkarte selbst ist als Einsteckkarte für den PC reali-siert und kommuniziert mit diesem über den ISA-Bus. Der PC stellt damit die Schnittstelle zum Bediener bereit.
