Sensing Technologies
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- Sylvia Kästner
- vor 8 Jahren
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1 Sensing Technologies innovative piezo sensor solutions introsense Körperschallsensorik Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
2 Portfolio der Sensing Technolgies Körperschallsensorik Pulsthermographie Rotationsschweißen Markteinführung Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
3 introsense Körperschallsensorik - Agenda Die Technologie der Piezofolien Das Messprinzip Körperschall Anwendungsbeispiele Testmessungen an einer Pumpe Signalauswertung (Sensorik, Software) Der Nutzen Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
4 introsense Messwertaufnehmer sind Piezofolien Piezoelektrischen Effekt: Elastische Verformung z.b. durch Druck setzt Spannung frei z y Bei Deformation der Oberfläche durch Körperschall ändert sich die Länge der Piezofolie. piezofilm z x Dies erzeugt in der Folie eine messbare Ladungsverschiebung. x-dx Der Körperschallsensor der Sensing Technologies verwendet anstelle einer Piezokeramik eine flexiblere Piezofolie (PVDF). Englisch: piezofilm PVDF = Polyvenylidenfluorid Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
5 Technologie: Körperschall und Piezofolien Zustandsveränderungen (mechanisch, Dichte, Temperatur) führen zu verändertem Körperschall: 1 x holistische Messung mehrfache Auswertung z x-dx Messen des Schalldrucks nicht der Beschleunigung Bandbreite 1 Hz khz Genauigkeit, Empfindlichkeit, 3D Invariant gegen Montagerichtung/Bewegung Dezentrale Montage (Piping) Ex Zertifizierung Integration (z.b. Vergiessen) 70 ns Reaktionszeit Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
6 Körperschall mehr als nur oberflächliche Vibration Longitudinalwelle Luftschall Transversalwelle Körperschall ist einkonglomerat unterschiedlichster Wellenarten Quelle: M. Karger, Einführung in die Maschinenakustik, FH Bielefeld Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
7 Körperschall das Messprinzip introsense Körperschallsensor Foliensensor Kabelsensor Spannungssignal Industriesensor digitalisiert mit ADC (AI) ( z.b. f s =10 khz, 12bit) introsense Software Verarbeitung / Analyse ADC = Analog Digital Converter Steuerung (über ADC) analog (AO) oder digital (DO) Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
8 Vom Spannungssignal zum Frequenzspektrum Sinus 1Hz, Amplitude 1 Sinus 2Hz, Amplitude 2 Spannungsignal analog, dynamisch Summe von Sinuskurven + Frequenzspektrum FFT Aus dem Zeitsignal werden mit einer Fast Fourier Transformation (FFT) die Frequenzanteile sichtbar Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
9 Der Analog-/Digitalwandler bestimmt die Messgenauigkeit Abtastrate - Sample Frequency größte zu messende Frequenz *) Anzahl Messpunkte pro Sample Auflösung im Zeitverlauf Bit Rate Auflösung in der Amplitude Anschluss Port (USB, Ethernet, ) Datentransfervolumen zum PC *) Nyquist Shannon sampling theorem Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
10 Anwendungsbeispiele Prozessüberwachung: Zugkräfte Schwingungsdiagnose Vorbeugende Instandhaltung Anlagenüberwachung und Steuerung Prozesssteuerung über Kavitation ZfP / in situ Qualitätssicherung Leckagendetektion Schwingungsüberwachung Prozessüberwachung: Verschleiß Infrastruktur-Screening Infrastrukturüberwachung Maschinenbau Medizintechnik Verkehr Pharma Lebensmittel Maschinenbau EVU Bau Maschinenbau Oil & Gas Verkehr Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
11 Die Auswertung des Körperschalls in vielfältig Formelmäßige Gesetzmäßigkeiten Drehfrequenzen Zeitintervalle Zugkraft Luftsäule Schallgeschwindigkeit Rein vergleichende Verfahren Ist Zustand aufnehmen Kontinuierlich mit aktuellen Zustand vergleichen Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
12 Statische Überwachung von Zugkräften durch Anregung Zugkräfte an Mechanischen Schwingern Stäbe Saiten Membranen Platten Maschinenbau Eigenfrequenz Impulsanregung Eigenfrequenz wird auch als Resonanzfrequenz bezeichnet Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
13 Schwingungsdiagnose im Arbeitsschutz Hz Bohrmaschinen im Vergleich Medizintechnik Neurologische Schäden Hz Raynold Syndrom 0-60 Hz Knochen, Gelenke Rot: Modell Türkis: Modell älteres neues Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
14 Schwingungsdiagnose: synchrone Messungen Medizintechnik Synchrone Messung desselben Effektes an unterschiedlichen Positionen (Abstand 1,5 m) Nachlaufzeit 0,02 s Schallgeschwindigkeit v berechenbar: 75 m/s (Medium PVC) Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
15 Dynamische vergleichende Verfahren Unwucht und Wälzlagerschaden Event Detection Akute Zustände Steuerung NM035L Condition Monitoring Abweichungen Trenderkennung Pumpendiagnose Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
16 Gesplittete Eigenfrequenzen weisen auf Schäden hin Transport & Verkehr 1-3 Analyse Vollräder durch Impulsanregung: Auffälligkeit ca. 300 Hz: geteilter Peak weist auf Fehler hin Differenzspektrum: blau minus rot Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
17 Mobile Achsvermessung: Resonanzanalyse Transport & Verkehr 2-3 Achse ohne Befund (oben) Achse mit Befund siehe Foto (unten) Unterschiedliche Schwingdauer Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
18 Transport & Verkehr 3-3 Spezielle Filtertechniken verdeutlichen die Unterschiede Unterschiedliches Ausschwingverhalten Keine Korrelation Zum Vergleich: positive Korrelation Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
19 Anlagenüberwachung und Steuerung als OEM-Produkt Pharma Konstantes Messverfahren und Analytik für alle Pumpentypen für alle Medien für alle Einsatzgebiete Parametrierung Bedienergerechtes Layout Analytik: So genau wie nötig, so unscharf wie möglich Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
20 Prozesssteuerung über initiierte Kavitation Lebensmittel Mass (Skala) für Kavitation als Produktionsfaktor Mit Selflets gelingt die Messung der Anzahl von Implosionen Sensorposition am Kavitator Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
21 Mit Selflets gelingt eine eindeutige Quantifizierung von Kavitation Starke Kavitation Kavitation Beginnende Kavitation Rot = Kavitation Stochastisches Ereignis Kavitation Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
22 ZfP durch in situ Qulitätsprüfung Bisher: nur zerstörende Prüfung Maschinenbau Jetzt: Qualitätskontrolle im Reibschweißverfahren Produktionsgerechte Montage des Sensors Indirekte Messung nicht am Prüfling! Prinzip Piping Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
23 Schwingungsüberwachung nach DIN Bauindustrie Langzeitüberwachung Kontrolle von bauseitig verursachten Schwingungen Kabellose Übertragung Warnmeldung an Bauführer und Maschinenbediener 30m Dokumentation 3-dimensionale Beschleunigung an 4 Messstationen Remote Kontrolle via Intenet 60m Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
24 Prozessüberwachung Verschleiß: Trendaussagen Maschinenbau Trendanzeige der Spektren Sichtung über Trendanzeige: Die Spektren im Zeitablauf Standardabweichung Trendberechnung: Ausswertung der Standardabweichung über alle Spektren Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
25 Infrastruktur Überwachung: Hydrate in Pipelines Prozesssteuerung Körperschallmass Prozessparameter Oil & Gas Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
26 Infrastrukturüberwachung: Gleisbaustellen Verkehr Herannahender Zug: Messungen im Abstand von 3 s Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
27 Für jede Situation das richtige Analyseverfahren Signal Normierung Filter stochastisch transient kontinuierlich Schwellwert analyse Resonanz analyse Selflet Analyse FFT *) Mustererkennung Frequenzanalyse Hüllkurvenverfahren Trendanalyse ) *) Fast Fourier Transformation Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
28 Modernste Softwareentwicklung Standardisiert Objekt-basiert Customizing Rapid Prototyping Generieren von Mikrocontroller Code Individuell Flexibel Schnell Sicher Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
29 Von der Idee zum Serienprodukt: das Vorgehensmodell Projekt Feldtest Erstkontakt Messtag Spezifikation Markteinführung Messtag: Specs: Machbarkeit, Sensorposition(en), Messbericht Techn. Anforderungen, Business Case, Markt Projekt: Funktionsmuster, teach-in Nullserie Serienreife Feldtest: Systemtest in der Anwendung Roll-out: strategische Markteinführung Simultaneous Engineering sichert kürzeste Durchlaufzeiten Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
30 Die Nutzenbetrachtungen im Markt Serienprodukte Messsystem Inbetriebnahme Betriebskosten Akzeptierter Preis % vom Aggregatwert Opportunitätskosten werden hier nicht berücksichtigt Individuelle Aggregate Messsystem Einmessen Betriebskosten Opportunitätskosten Schaden Ersatzbeschaffung und Montage Produktionsausfall Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
31 Körperschallmesstechnik - Prinzipien Körperschall hört jede Veränderung! Vom Allgemeinen zum Speziellen in der Auswertung liegt die Kunst Sensor nicht notwendig am Point of Measurement Piping Zustandsdetektion vielfach auch indirekt möglich Selbstüberwachende Verfahren Neue Technologie erfordert neue Herangehensweisen Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
32 Sensing Technologies innovative piezo sensor solutions Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Sensing Technologies GmbH & Co. KG Fahrenheitstraße 1 D Bremen Telefon: +49 (0) Fax: +49 (0) contact@sensingtec.net Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) März
Sensing Technologies
Sensing Technologies piezo sensor solutions Körperschallsensorik und Piezofolien Copyright 2010 by Sensing Technologies GmbH & Co. KG Körperschallsensorik (B. Kidler) Oktober 2010 1 Portfolio der Sensing
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