Entwicklung, Aufbau und Test einer Widerstandsmesseinrichtung für faserkeramische Werkstoffe in der Raumfahrt

Abstract

Faserverbundkeramiken werden als Hitzeschilde in der Raumfahrt eingesetzt. Diese sind großen Belastungen ausgesetzt. Um Schädigungen erkennen zu können wird eine Überwachung benötigt. Ein Teil zur Überwachung der Hitzekacheln ist die Widerstandsmessung der Keramik. In dieser Arbeit wird die Entwicklung, der Aufbau und Test eines Messsystem zur Messung des Widerstandes von Faserverbundmaterialien dargestellt. Als Messmethode wird die Vierdrahtmessung ausgewählt. Aufgebaut wird diese mit einem Digital-Analog-Wandler als Stromquelle (DAC8775EVM), einem Analog-Digital-Wandler (ADS1248EVM) mit programmierbarer Verstärkung für die Spannungsmessung und einem Mikrocontrollerboard (STM32H405 von Olimex) für die Steuerung und Kommunikation mit einem Computer. Es wurde ein Layout für die Verbindung der Einzelkomponenten entwickelt, aufgebaut und getestet. Die Tests der Einzelkomponenten erfolgen mit und ohne Evaluationssoftware des Herstellers. Es konnte ein funktionsfähiger Prototyp erstellt werden, der den Widerstand einer Keramikkachel mit einem Widerstand von 62m mit einem Fehler kleiner als 0,2m bestimmen kann. Dazu wurde die Ansteuerung der Stromquelle und der Spannungsmessung mittels Mikrocontroller programmiert. Der Ablauf kann mit einem Computer gesteuert werden.