Prä­zi­si­ons­sen­so­ren für Struc­tu­ral Health Moni­to­ring

Neue Prä­zi­si­ons­sen­so­ren des Chem­nit­zer Elek­tro­nik­un­ter­neh­mens GEMAC unter­stüt­zen die Über­wa­chung von Gebäu­den und Brü­cken. Die­ser Lösungs­an­satz wird erst­ma­lig zur Fach­mes­se SPS/​IPC/​Drives (Hal­le 7, Stand 297) prä­sen­tiert, die vom 22. bis 24. Novem­ber 2016 in Nürn­berg statt­fin­det.

Im Rah­men einer Koope­ra­ti­on mit der Deut­schen Bahn ent­wi­ckelt die GEMAC –Gesell­schaft für Mikro­elek­tro­nik­an­wen­dung Chem­nitz mbH Prä­zi­si­ons­sen­so­ren zur Über­wa­chung von Gebäu­den und Brü­cken. Hier­bei sind bis jetzt zwei Sen­so­ren ent­stan­den : Zum einen ein Sen­sor zur hoch genau­en Nei­gungs­mes­sung im Bereich von ±5° und zum ande­ren ein Sen­sor zur prä­zi­sen Beschleu­ni­gungs- und Weg­mes­sung. Der erst­ge­nann­te Sen­sor besticht mit einer Genau­ig­keit von bis zu 0,001° und einer Auf­lö­sung von 0,0001°. Der Mess­be­reich des Sen­sors zur Beschleu­ni­gungs- und Weg­mes­sung beträgt ±2 g, bei einer Auf­lö­sung von 1 µg. Da die­se Sen­so­ren über eine CAN-Schnitt­stel­le kom­mu­ni­zie­ren, sind sie leicht zu ver­ka­beln und ermög­li­chen eine robus­te und stör­si­che­re Kom­mu­ni­ka­ti­on.

Ers­te Feld­tests mit Pro­to­ty­pen wur­den im Jahr 2015 erfolg­reich durch­ge­führt. Die Über­füh­rung die­ser Sen­so­ren in eine Seri­en­pro­duk­ti­on folgt. Ziel ist die Erar­bei­tung einer „Out-of-the-Box“-Lösung. Dazu müs­sen aller­dings noch wesent­lich mehr Daten an ver­schie­de­nen Bau­wer­ken erho­ben wer­den.

Der Vor­teil von Weg­mes­sun­gen anhand von Beschleu­ni­gungs­da­ten besteht dar­in, dass hier­für kei­ne Orts­re­fe­renz not­wen­dig ist. Dies eröff­net beson­ders bei Brü­cken die Mög­lich­keit zum Per­ma­nent­moni­to­ring. Aller­dings ist zur Weg­mes­sung eine Kali­brie­rung der Beschleu­ni­gungs­sen­so­ren am Ein­bau­ort erfor­der­lich. Eine Ein­schrän­kung bei der Weg­mes­sung mit­tels Beschleu­ni­gung ist, dass die dop­pel­te Inte­gra­ti­on der Beschleu­ni­gungs­da­ten zur Gewin­nung des Weg­si­gnals jeweils nach­träg­lich für bestimm­te Zeit­fens­ter erfol­gen muss (z. B. die Dau­er einer Zug­über­fahrt) und nicht in Echt­zeit durch­führ­bar ist. Bis­he­ri­ge Ansät­ze zur Lang­zeit­mes­sung eines Weges mit­tels Beschleu­ni­gungs­da­ten und deren dop­pel­ter Inte­gra­ti­on sind nicht anwen­dungs­taug­lich. Durch eine Kom­bi­na­ti­on der Beschleu­ni­gungs- mit der Prä­zi­si­ons­nei­gungs­mes­sung kann die Lage von Brü­cken nun pro­blem­los über einen lan­gen Zeit­raum über­wacht wer­den. Dadurch erge­ben sich für die Nei­gungs- und Beschleu­ni­gungs­sen­so­ren der GEMAC zahl­rei­che neue Anwen­dungs­mög­lich­kei­ten im Bereich des Struc­tu­ral Health Moni­to­rings. Zusätz­lich zur Weg­mes­sung bie­ten die­se Beschleu­ni­gungs­sen­so­ren außer­dem die Mög­lich­keit der Eigen­fre­quenz­mes­sung bis zu Fre­quen­zen von 200 Hz.