Praktikum

Zur Ausbildung der Studierenden sind 13 Versuche ständig aufgebaut. Sie können nach Bedarf angepasst werden. Die Apparaturen werden auch für Studien-, Diplom- und Masterarbeiten, sowie  zur Durchführung von Projekten eingesetzt. 

Ziel des Praktikums ist es vor allem einen Überblick über die gebräuchlichsten Messverfahren zu geben, die in der Industrie zum Einsatz kommen. Im Folgenden sind die einzelnen Versuche kurz beschrieben. Durch Anklicken der Bilder können diese vergrößert werden.

Behälterstandsmessung

In diesem Versuch wird eine der in der Verfahrenstechnik meistverbreiteten Anwendungungen geübt: Die Überwachung der aktuellen Füllhöhe von Behältern und Reaktoren. Dazu sind nahezu alle gängigen Verfahren aufgebaut und werden von den Studenten in der Anwendung geübt:

  • Kapazitive Standmessung
  • Bodendruckmessung
  • Mikrowellenstandmessung
  • Auftriebskörper
  • Wägung der Behältergesamtmasse
  • Ultraschallstandmessung

Im Rahmen des Versuchs üben die Probanten die Aufnahme von Kennlinien auch unregelmäßig geformter Körper und die Bestimmung des Auflösungsvermögen verschiedener Verfahren. Der Verstuch ist mit einer PC-gesteuerten Datenerfassung ausgestattet.

 

Durchflussmessung

Messdatenerfassung

Dieser Versuchsstand wurde zu dem Zweck aufgebaut, Studenten die grundlegende Vorgehensweise bei Messdatenerfassungsaufgaben mittels PC zu vermitteln. Es sind verschiedene Systeme implementiert, die mit analoger und digitaler Erfassung vor Ort Messwerte aufnehmen und über Schnittstellen in den PC transportieren. Zur schnellen Durchführung von Messaufgaben wird hier die graphische Programmiersprache LabView® (National Instruments) verwendet, mit dem ein Bearbeiter sich schnell eigene Programme zusammenstellen kann. Die Vor- und Nachteile der eingesetzten Bussysteme werden erörtert.

Beispielhaft werden elektrische Spannungen und Temperaturen eingelesen, umgerechnet und auf dem Bildschirm graphisch dargestellt.

Schichtdickenmessung

Bei der Herstellung oder Anwendung von Folien, Membranen, Lackierungen, Bestimmung von Diffusionen, Korrosionsschutz, präparative Vorbereitung für andere Messverfahren, bei der Lithographie, Herstellung von Formstücken und vielen anderen Anwendungen kommen Fragestellungen der Schichtdickenmessung oder Profilmessung vor.

Im Versuch sind folgende Messverfahren aufgebaut und werden vergleichend erprobt:

  • induktive Dickenmessung (PC-gesteuert mit statistischer Auswertung, Aufnahme der Kennlinie des verwendeten induktiven Querankersensors)
  • Wirbelstromschichtdickenmessung auf ferromagnetischen und anderen metallischen Trägern (Computergesteuertes Industriegerät)
  • Ultraschallschichtdickenmessung mit großem zu erfassenden Dickenbereich Lasertriangulationsverfahren (schrittmotorgesteuert) zur 3-dimensionalen Darstellung von Formstücken und Profilen

Viskositätsmessung

Anwendungen der Viskositätsmessung finden sich in Laborumgebung wie in Produktionsumgebung als on-line-Messung. Die zu untersuchenden Flüssigkeiten sind teils homogene Lösungen, teils heterogen zusammengesetzte Suspensionen oder Emulsionen. Sie können scherstabil oder instabil sein und sich – wie bei lebenden Systemen – mit der Zeit verändern.

Einen Ausschnitt aus diesen unterschiedlichen Messanforderungen soll der Versuch beleuchten.

Messungen erfolgen mit den Messgeräten Kugelfallviskosimeter, Rotationsviskosimeter, Rheometer und Ubbelohde (Kapillarviskosimeter) an newtonschen und nichtnewtonischen Flüssigkeiten unter unterschiedlicher Scherbelastung. Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen werden mit den Studenten erörtert.

Bildanalyse

Durch die rasante Entwicklung der Rechnertechnologie können sich rechenintensive Messverfahren wie alle Arten von Bildverarbeitung ebenfalls schnell entwickeln. Um auf diesem Gegenwarts- und Zukunftsmarkt hinreichend kompetent zu sein, erüben sich die Studenten an diesem Versuch die grundlegenden Methoden der Bildverarbeitung an praktischen Beispielen.

Es wird illustriert, wie bildhafte Informationen aufgebaut sind, wie sie erhalten werden können und welche grundlegenden Operationen zur Weiterverarbeitung verwendet werden.

Über das Programm AdOculus können die Bearbeiter in kürzester Zeit selbst Algorithmen entwerfen und an selbst aufgenommen Bildern die Wirkung studieren. An Anwendungen wie Überwachung von Hefezellen, Größenmessung in Suspensionen, Blasengrößenbestimmung, Blattgrößenbestimmung an Wasserlinsen (Lemna) , Chlorophyllbestimmung werden Punktoperationen, lokale Operationen, globale Operationen und automatische Zählverfahren trainiert. Zur Untersuchung bewegter Vorgänge ist eine Anlage aufgebaut, die über synchronisierte Blitzlichtbeleuchtung automatisch Bilder aufnehmen kann. Applikationen für Partikelgrößenanalyse sind implementiert.

Füllstandskennlinie

Bei Behältern mit nicht senkrechten Wänden folgen Volumen- bzw. Gewichtsinhalt und Füllhöhe des Behälters keinem linearen Zusammenhang.

Im Versuch wird dies durch die Wägung des Behälterinhaltes und gleichzeitiger Druckmessung und damit Bestimmung der Füllhöhe demonstriert. Die Wägung erfolgt über 3 Wägezellen, die zunächst an Eichstandards kalibriert werden müssen. Genauigkeiten der Wägung werden in der Auswertung quantifiziert.

Die erhaltene nichtlineare Kennlinie wird auf einem x-y-Schreiber ausgegeben.

Regelstrecke

Als Versuch zur Regelungstechnik ist eine Temperatur- Regelstrecke aufgebaut. Zum Kennenlernen der Eigenschaften unterschiedlicher Reglertypen (2-Punktregler, Proportionalregler, Integralregler, Differentialregler und Kombinationen) werden diese zunächst auf dem Rechner in einer Simulation auf ihre Wirkung zeitsparend ausgetestet. Nachdem die Studenten ein Gefühl für die Verhaltensweise entwickelt haben, führen sie eine einfache Anwendung durch, indem Wasser elektrisch auf eine definierte Temperatur erhitzt wird. Die Steuerung erfolgt dabei durch einen PC. Die Korrekturen bei Auftreten von Störungen oder Änderung der Solltemperatur durch einen gut eingestellten Regler werden demonstriert.

Neben dem in der Software des PC realisierten Regler wird das Regelverhalten auch an vorhandenen Industriereglern als PID-Regler untersucht.

Temperaturmessung