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Auslegung von modenselektiven Aktuatoren zur Anregung von Lambwellen in Faserverbundplatten

Heinze, Christoph and Schmidt, Daniel (2011) Auslegung von modenselektiven Aktuatoren zur Anregung von Lambwellen in Faserverbundplatten. Diploma. DLR-Interner Bericht. DLR-IB 131-2011/35, 87 S.

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Interdigitalwandler rechnerisch und experimentell auf ihre modenselektiven Eigenschaften hin untersucht. Neben der gleichmäßigen Ansteuerung aller Wandlersegmente werden diese auch mit einer Wichtungsverteilung beaufschlagt, um damit das Amplitudenverhältnis zwischen symmetrischem und antisymmetrischen Lambwellenmode zu verbessern. Das frequenzabhängige Systemverhalten wird dabei mit einem eigens hierfür entwickelten Programm berechnet. Dieses Programm basiert auf dem Deltaimpulsmodell, welches wiederum bei der Auslegung von Oberflächenwellenfiltern verwendet wird. Obwohl das erweiterte Deltaimpulsmodell einen Fehler enthält, lassen sich deutliche Übereinstimmungen zwischen berechneten und gemessenen Amplitudenverläufen erkennen. Dies liegt daran, dass dieser Fehler nur zu erkennbaren Abweichungen führt, wenn Wandler mit geringer Fingeranzahl berechnet werden. Die verwendete Wichtung bewirkt in den Rechnungen deutlich verbesserte Amplitudenverhältnisse. In den experimentellen Vergleichsmessungen zeigt die Wichtung zwar auch eine gewisse Wirkung, jedoch wird das modenselektive Verhalten der Wandler nur geringfügig vorteilhaft beeinflusst. Die Hauptursache dafür, dass die Wichtung im Experiment nicht die erhoffte Wirkung auf den Wandler hat, kann darin gesehen werden, dass die Wichtungskoeffizienten nur schwer auf die einzelnen Segmente übertragen werden können. Als relativ effektiv hat sich dabei die Reduzierung der elektrischen Spannung an den einzelnen Segmenten über regelbare Vorwiderstände herausgestellt, wobei die Wirkung anhand der Moden-Amplitude im Sensorsignal ermittelt wird. Der größte Nachteil dieser Methode ist ihr frequenzabhängiges Verhalten. In this study the mode selective behaviour of interdigital transducers is investigated with experimental and calculative means. In a first step all finger are excited with the same strength. Thereafter, a weighting function is used to improve the amplitude ratio between the symmetric and the anti-symmetric Lamb wave mode. For computation of the frequency dependent system a program has been designed, which is based on the delta function model. This model is normally used to design surface acoustic wave filters. Calculated and measured results show comparable amplitude responses, although the advanced delta function model is subject to an error. This errors influence is only noticeable on transducers with low finger count. While the model predicts highly improved amplitude rations with use of the weighting function, the experimental results show a much lesser advance. The main reason for this is presumably, that the weighting coefficients can not be easily mapped to the fingers. It has turned out, that a relatively effective way for weighting a single finger is the reduction of its electric current with an adjustable series resistor. The greatest disadvantage of this method is its frequency dependent behaviour.

Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Diploma)
Title:Auslegung von modenselektiven Aktuatoren zur Anregung von Lambwellen in Faserverbundplatten
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Heinze, ChristophUNSPECIFIED
Schmidt, DanielUNSPECIFIED
Date:May 2011
Number of Pages:87
Keywords:SHM, Lambwellen, Interdigitalwandler, Deltaimpulsmodell
HGF - Research field:other
HGF - Program:other
HGF - Program Themes:other
DLR - Research area:no assignement
DLR - Program:no assignment
DLR - Research theme (Project):other
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Multifunctional Materials
Deposited By: Isolde Böhringer-Thelen
Deposited On:22 Nov 2011 15:33
Last Modified:22 Nov 2011 15:33

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