Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUHerausforderung
Für unterschiedliche strukturdynamische Aufgabenstellungen spielt die Erfassung von Übertragungsfunktionen (engl. FRF, frequency response functions) eine wichtige Rolle. Das Ziel ist in den meisten Fällen die messdatenbasierte Analyse eines Systems oder die Ermittlung der dynamischen Eigenschaften zur Anpassung und Validierung von Simulationsmodellen.
Eine in der Strukturdynamik weitverbreitete Methode zur Erfassung von FRF ist die Verwendung eines Impulshammers zur Systemanregung sowie Beschleunigungsaufnehmern für die Antworterfassung. Ein Nachteil dieser Methode besteht in der Verstimmung des zu analysierenden Systems aufgrund der Massen und Steifigkeiten (Kabel) der applizierten Sensoren, die bspw. bei sehr leichten Strukturen eine deutliche Veränderung des strukturdynamischen Verhaltens verursachen können.
Lösung
Eine Möglichkeit zur berührungslosen Erfassung der Systemantworten und der damit verbundenen Eliminierung der Einflüsse der Sensoren besteht in der Verwendung von Laservibrometern. Im Vergleich zu Beschleunigungsaufnehmern konnte mit herkömmlichen Laservibrometer-Messsystemen bspw. im Bereich von Schwingungsknoten oder für Übersprechanteile (Antwortfreiheitsgrad quer zur Anregungsrichtung) kein ausreichender Signal-Rauschabstand zur Erfassung »sauberer« Frequenzgänge gewährleistet werden. Der Einsatz optische Messtechnik in Anwendungsfeldern wie der Frequenzbasierten Substrukturierung (FBS) war bisher nicht möglich.
In einem Forschungsprojekt haben wir uns mit der Anwendung der QTec Mehrkanal-Interferometrie zur Erfassung von FRF technischer Strukturen beschäftigt, wobei Vergleiche zu Beschleunigungsaufnehmern sowie zum Laservibrometer-System PSV-400 mit Einkanalinterferometer für zwei unterschiedliche Anwendungsfälle dargestellt werden.