NVH/Modal

Der Leichtbau in der Automobilindustrie hat inzwischen eine sehr große Bedeutung. Durch Reduktion des Gewichts werden die Energiekosten im Fahrzeugbetrieb gesenkt. Dies erfordert die Untersuchung der Tragstrukturen auf ihre dynamischen Eigenschaften, um mittels der Ergebnisse die Konstruktion zu optimieren. Hier kommen Verfahren zur Strukturanalyse zum Einsatz. PCB Piezotronics hat ein umfangreiches Sortiment an ICP®-Vibrationssensoren für die Modalanalyse. Besonders gut geeignet sind die einachsig messenden Sensoren der Serie 333B und die 3-achsigen Modelle 356A15, 356A16, 356A17 sowie 356B18. Alle diese Modelle zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und hohe Empfindlichkeit aus.

Die kompakten elektrodynamischen Schwingerreger K2007E01 und K2004E01 der SmartShaker™-Serie von TMS sind ideal für mechanische Prüfungen an Kleingeräten, elektronischen Bauelementen und Miniaturmotoren sowie für die Modalanalyse an kleinen und leichten Strukturen. Der Leistungsverstärker ist trotz der äußerst kompakten Bauweise im Gehäuse integriert, wodurch eine hohe Flexibilität im stationären wie im mobilen Einsatz gewährleistet ist. Für die Ansteuerung genügt ein einfacher Signalgenerator oder ein Kopfhörerausgang (z.B. eines Smartphones). Die Spannungsversorgung kann wahlweise über ein kleines Netzteil oder das Bordnetz eines PKWs erfolgen. Das Modell K2004E01 generiert Kräfte von 20 N und eignet sich mit seinem Frequenzbereich bis 11 kHz besonders für hochfrequente Strukturanregungen. Für niedrigere Frequenzen bietet sich hingegen das Modell K2007E01 an mit einem größeren Hub von 13 mm und einer maximalen Krafteinleitung von 31 N. Beide Modelle bieten einen Übersteuerungsschutz, eine robuste Aufhängung aus Kohlefaserverbundstoff und eine schwenkbare Lagerung. Mit ihren Abmessungen von nur etwa 9 x 9 x 14 cm und ihrem Gewicht von knapp 3 kg lassen sich die Shaker bequem zusammen mit dem externen Netzteil und den Nylonstingern in dem mitgelieferten Koffer transportieren. Noch kleiner geht es mit dem äußerst kompakten und leichten elektrodynamischen Miniaturshaker Modell K2002E. Er erzeugt eine Sinuskraft von bis zu 18 N bei Abmessungen von nur 51 x 38 mm und einem Gewicht von nur ca. 250 Gramm. Dies  ermöglicht die direkte Montage des Inertial-Shakers auf den Prüfling. Einsatzbereiche sind z.B. im Bereich der Geräusch- und Schwingungsuntersuchung zu finden. Passend dazu gibt es einen Miniatur-Verstärker, Modell 2000E.

Um die Haltbarkeit von Komponenten zu prüfen werden umfangreiche Belastungsuntersuchungen durchgeführt. Der piezoelektrische Dehnungssensor Modell 740B02 eignet sich aufgrund seines geringen Gewichtes von nur 0,5 Gramm ideal zur Erfassung der dynamischen Materialbeanspruchungen, auch an sehr kleinen und leichten Strukturen. Im Gegensatz zu klassischen Dehnungsmesstreifen ist dieser Sensor wiederverwendbar und wird ähnlich wie Miniatur-Vibrationssensoren auf die Oberfläche der zu untersuchenden Struktur geklebt. Der Übertragungsfaktor beträgt 50 mV/µε im Frequenzbereich von 0,5 … 100.000 Hz. Dank des ICP®-Signalausgangs kann der Sensor über das integrierte, hochflexible Messkabel direkt an die Eingangsbuchsen bestehender Versorgungseinheiten oder entsprechender Messdatenerfassung angeschlossen werden.

Bei stimulierten Schwingungsuntersuchungen ist es wünschenswert, zur Bestimmung der mechanischen Impedanz die eingeleitete Kraft an den Anregungspunkten und die dort auftretenden Beschleunigungen phasengleich zu erfassen. Mit separaten Kraft- und Beschleunigungssensoren ist dies nur unzureichend möglich. Bessere Ergebnisse liefert der Impedanz-Messkopf Modell T288D01, der Vibrations- und Kraftsensor kombiniert. Der integrierte ICP®-Verstärker generiert ein niederohmiges Ausgangssignal, die TEDS-Elemente enthalten die  Kenndaten und Kalibrierwerte beider Sensorkanäle. Alternativ zum Impedanz-Messkopf stehen auch vorgespannte Kraftsensoren zur Verfügung. Die Sensoren der Serie 208C sind mit einem ICP®-Verstärker ausgestattet, stehen mit unterschiedlichen Messbereichen zur Auswahl und werden zur Kraftmessung zwischen Prüfling und Shaker montiert.