Piezoshaker Systems

Das Pie­zos­ha­ker Sys­tem dient zur dyna­mi­schen Anre­gung mit­tels Vibra­ti­on und wur­de spe­zi­ell für die zer­stö­rungs­freie Prü­fung ent­wi­ckelt. Zum Sys­tem­um­fang gehört in der Regel ein Pie­zos­ha­ker, ein Pie­zo­ver­stär­ker, sowie ein Funk­ti­ons­ge­ne­ra­tor. Optio­nal kön­nen die auf der Objekt­ober­flä­che, durch den Pie­zos­ha­ker, erzeug­ten Wel­len mit­tels She­aro­gra­phy / ESPI beob­ach­tet wer­den. Unse­re She­aro­gra­phy / ESPI Sys­te­me erlau­ben die ganz­flä­chi­ge Beob­ach­tung, bei­spiels­wei­se der Eigen­schwing­for­men. Ein wei­te­res Ein­satz­ge­biet des Pie­zos­ha­ker­sys­tems ist die Ver­wen­dung zur Anre­gung mit Akus­tik- und Ultra­schall­wel­len im Bereich der Mate­ri­al­be­ar­bei­tung und der Fer­ti­gungs­tech­nik. Das Pie­zos­ha­ker-Sys­tem ist in der Abbil­dung auf der lin­ken Sei­te dargestellt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Das Video (rechts) zeigt die Wel­len­aus­brei­tung aus­ge­hend vom Pie­zos­ha­ker, der am unte­ren Bild­rand ange­bracht ist. Die Wel­len erre­gen die fünf Defek­te am obe­ren Bild­rand, die ent­spre­chend ihrer loka­len mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten (Stei­fig­keit) schwin­gen. Es wird hier­zu nur eine sehr gerin­ge Ener­gie durch den Pie­zos­ha­ker benö­tigt, wenn die Erre­ger­fre­quenz der Fre­quenz der loka­len Defekt­re­so­nan­zen ent­spricht. Die­ses Prin­zip wird für die zer­stö­rungs­freie Prü­fung bei­spiels­wei­se spe­zi­ell zur Loka­li­sie­rung von Dela­mi­na­tio­nen in Waben- oder Schaum-Sand­wich­struk­tu­ren ver­wen­det. Hier­für wer­den die Pie­zos­ha­ker der PS‑X Serie mit Vaku­um­ad­ap­ter verwendet.


Piezoshaker:

NEW PS-W-02 für Dauerbetrieb in automatisierten Produktionslinien

Die Serie PS W 02 ist durch ein inno­va­ti­ves Kühl­sys­tem mit erzwun­ge­ner Kon­vek­ti­on durch Druck­luft her­vor­ra­gend für den Dau­er­be­trieb geeig­net. Der Pie­zos­ha­ker ist für die Mon­ta­ge an einem Pneu­ma­tik­zy­lin­der vor­ge­se­hen, durch den der Kon­takt­kopf auf die Ober­flä­che des Mess­ob­jekts ange­drückt wird. Mit die­ser Metho­de kann ein defi­nier­ter Anpress­druck auf­ge­bracht und vari­iert wer­den. Der Kon­takt­stift ist aus­tausch­bar und kann den Kun­den­wün­schen ange­passt werden.

Auf­grund sei­ner klei­nen Kon­takt­flä­che kann die­ser auf klei­nen Flä­chen ange­bracht wer­den. Mit dem PS-W-02 ist eine dyna­mi­sche Anre­gung im sta­tio­nä­ren und im beweg­ten Betrieb mög­lich, wodurch eine Mate­ri­al­an­re­gung in kon­ti­nu­ier­li­chen Fer­ti­gungs­pro­zes­sen mög­lich ist.

Die­se Pie­zos­ha­ker-Serie ist mit einem inter­nen Tem­pe­ra­tur­sen­sor ausgestattet.

Anwen­dung: Dyna­mi­sche Anre­gung für Schweißprozesse


NEW PS-X-04 für hochdynamischen Betrieb

Die Serie PS-X-04 besitzt ein leich­tes und kom­pak­tes Gehäu­se, das mit­tels Vaku­um auf der Ober­flä­che des Prüf­ob­jekts mon­tiert wird. Das Schie­be­ven­til ermög­licht es den Pie­zos­ha­ker leicht an der Mate­rial­ober­flä­che anzu­brin­gen oder von die­ser zu ent­fer­nen. Der axi­al beweg­li­che Saug­na­pf­ad­ap­ter (Dichung) erlaubt es den Pie­zos­ha­ker pro­blem­s­los an kon­ka­ven oder kon­ve­xen Ober­flä­chen mit Höhen­dif­fe­ren­zen von bis zu 6 mm anzu­brin­gen. Der PS-X-04 unter­stützt eine dyna­mi­sche Schwin­gungs­an­re­gung in einem Fre­quenz­be­reich bis zu 100 kHz. Es ste­hen ver­schie­de­ne pneu­ma­ti­sche Anschluss­ele­men­te zur Verfügung.

 

 

 

PS-X-03 Serie mit Sagfußadapter

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Die PS-X-03-Serie wird in der zer­stö­rungs­frei­en Prü­fung kom­bi­niert mit ESPI / She­aro­gra­fie ein­ge­setzt. Durch Varia­ti­on der Vaku­um­kraft kann man mit Hil­fe des Saug­fuß­ad­ap­ters den Pie­zos­ha­ker ein­fach am Objekt fixie­ren und den Anpress­druck ein­stel­len. Je nach Art und Grö­ße der Pro­be und den somit benö­tig­ten Fre­quenz­be­reich  sind ver­schie­de­ne Akto­ren mit ange­pass­ten Aus­gleichs­ge­wicht verfügbar.

 

 

 

Anwen­dung:

Dyna­mi­sche Anre­gung eines Yacht-Rumpfes

Dyna­mi­sche Anre­gung an einer Windturbinenschaufel

Dyna­mi­sche Anre­gung an einem Spaceshuttle

Dyna­mi­sche Anre­gung an einem Yacht Mast

Dyna­mi­sche Anre­gung eines Ruderblattes


PS-AC‑X Serie mit aktiver Kühlung

Die Pie­zos­ha­ker PS-AC-X-Serie wird zur breit­ban­di­gen Schwin­gungs­an­re­gung ein­ge­setzt, haupt­säch­lich in Anwen­dun­gen der zer­stö­rungs­frei­en Prü­fung in Kom­bi­na­ti­on mit She­aro­gra­fie- und Ther­mo­gra­phie­sys­te­men. Er ist sehr kom­pakt und robust und über­zeugt durch einen schnel­len Auf­bau und ein­fa­che Hand­ha­bung. Das Design basiert auf dem bewähr­ten Pie­zos­ha­ker Typ PS-X-03, im Gegen­satz zum PS-X-03 ver­wen­det unse­re Neu­ent­wick­lung aller­dings Druck­luft zur akti­ven Küh­lung sowie zur Erzeu­gung des Vaku­ums für den Saug­napf. Die akti­ve Küh­lung ermög­licht einen län­ge­ren Dau­er­be­trieb bei höhe­rer Leis­tung im Ver­gleich zu den PS-X-03-Ver­sio­nen oder eine län­ge­re Lebens­dau­er bei höhe­rer Ausgangsleistung.

Ver­wen­dung als Saug­fuß für Sta­ti­ve: Im Ver­gleich zur PS-X-Serie erzeugt der erhöh­te Dich­tungs­durch­mes­ser höhe­re Kräf­te, was die Ver­wen­dung der Stan­dard-Saug­fü­ße für die isi-sys Saug­sta­ti­ve ermög­licht. So kön­nen zum Bei­spiel zwei PS-AC‑X links und in der Nähe des Sicht­fel­des plat­ziert werden.

 

Anwen­dung: Impact­schä­den sicher fin­den Vor­stel­lung eines Pro­to­typs für die mobi­le Ultraschall-Thermografie


PS-L-02-Serie mit einem Montagetisch und Kühlung

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Die PS-L-02 Serie wur­de für hoch­fre­quen­te Schwin­gun­gen an klei­nen Bau­tei­len, wie zum Bei­spiel elek­tro­ni­schen Kom­po­nen­ten, ent­wi­ckelt. Der Mon­ta­ge­tisch ist aus­tausch­bar und kann indi­vi­du­ell mit Gewin­den bis M4 auf­ge­stat­tet wer­den. Optio­nal ist eine Druck­mess­do­se zur Bestim­mung der Kräf­te vor­ge­se­hen. Der Schwer­punkt des Objek­tes soll­te in der Nähe des Zen­trums lie­gen. Für einen Dau­er­be­trieb mit hohen Belas­tun­gen wird eine Luft­küh­lung not­wen­dig. Hier­für ist ein Radi­al­lüf­ter, der an den Ver­stär­ker ange­schlos­sen wer­den kann, im Paket ent­hal­ten. Die genau­en Cha­rak­ter­ei­gen­schaf­ten kön­nen gewählt wer­den (Fre­quenz­be­reich, Ampli­tu­den und die wir­ken­den Kräfte).

 

 


PS-M-LC-Serie mit direkter Schraubbefestigung und einem Kraftsensor-Adapter

Piezoshaker2

Bei der PS-M-LC-Serie wird der Pie­zos­ha­ker an die Objekt­ober­flä­che geschraubt bzw. geklebt, somit ist kei­ne Vaku­um­ein­heit not­wen­dig. Ein Kraft­sen­sor kann ein­fach ange­schlos­sen wer­den.  Je nach Art und Grö­ße der Pro­be und den somit benö­tig­ten Fre­quenz­be­reich  sind ver­schie­de­ne Akto­ren mit ange­pass­ten Aus­gleichs­ge­wicht ver­füg­bar. Ein gän­gi­ger Kraft­sen­sor ist zum Bei­spiel das Modell PCB No. 201B02 (For­ce Sen­sor ICP® quartz for­ce ring) für maxi­ma­le Fre­quen­zen bis zu 90kHz.

 


Piezoamplifier

NEW HPDA‑0–180 für den hochdynamischen Betrieb von Piezoaktoren

Der Pie­zo­ver­stär­ker HPDA‑0–180-1C ist spe­zi­ell für die Ansteue­rung von isi-sys Pie­zos­ha­kern für eine Viel­zahl von Anwen­dun­gen ent­wi­ckelt, bei denen eine hohe Leis­tung in Kom­bi­na­ti­on mit einem gerin­gem Gewicht und kom­pak­ter Bau­form ein gro­ßer Vor­teil für Mobi­li­tät und fle­xi­ble Hand­ha­bung ist, z.B. für mobi­le NDT-Anwen­dun­gen. Die­ser unter­stützt durch sei­ne gro­ße Band­brei­te mit Fre­quen­zen bis zu 100 kHz eine hoch­dy­na­mi­sche Anre­gung. Die Aus­gangs­leis­tung kann durch das Moni­to­ring­sys­tem über­wacht wer­den. The HPDA‑0–180 ver­fügt über einen Über­tem­pe­ra­tur­schutz für die Pie­zos­ha­ker-Seri­en mit Tem­pe­ra­tur­sen­sor. Es sind ver­schie­de­ne Ver­sio­nen mit mehr als einem Kanal erhältlich. 

 

 

Die Anre­gungs­leis­tung, Kraft und Beschleu­ni­gung des Pie­zos­ha­kers sind eine Funk­ti­on der Fre­quenz und Ampli­tu­de, die mit Hil­fe des Ver­stär­kers ein­ge­stellt wer­den. Eine cha­rak­te­ris­ti­sche Trans­fer­funk­ti­on kann bei isi-sys ange­for­dert wer­den. Die jeweils gewähl­te elek­tri­sche Kapa­zi­tät begrenzt den Fre­quenz­be­reich des Pie­zos­ha­kers.  Es besteht die Mög­lich­keit über den Strom- und Span­nungs-Out­put des Ver­stär­kers das Signal zur Ein­stel­lung der Anre­gungs­leis­tung darzustellen.


Funktionsgenerator / DAQ Einheit

Unse­re Soft­ware isi-Stu­dio unter­stützt ver­schie­de­ne Funk­ti­ons­ge­ne­ra­to­ren. Der isi-sys Funk­ti­ons­ge­ne­ra­tor bie­tet alle erfor­der­li­chen Funk­tio­nen für die zer­stö­rungs­freie Prü­fung genau­so wie die Mög­lich­keit eines auto­ma­ti­schen Fre­quenz­durch­lau­fes. Mit dem Stan­dard Funk­ti­ons­ge­ne­ra­tor /DAQ Ein­heit kann das Strom-/Span­nungs­si­gnal des Ver­stär­kers gemes­sen wer­den, was eine Dar­stel­lung der Anre­gungs­leis­tung auf der Pro­be mit isi-Stu­dio ermöglicht.


Vakuumpumpeneinheit

Der Pie­zos­ha­ker wird mit einem Vaku­um an der Objekt­ober­flä­che befes­tigt. Wenn ein Druck­luft­an­schluss nicht vor­han­den ist, bie­tet isi-sys eine kom­pak­te Vaku­um­pump­en­ein­heit. Zwei unab­hän­gig von­ein­an­der arbei­ten­de Vaku­um­quel­len sind emp­feh­lens­wert, wenn zusätz­lich ein Saug­fuß­sta­tiv zum Ein­satz kommt. Über die Pump­ge­schwin­dig­keit kann das Vaku­um­le­vel ein­ge­stellt wer­den, was not­wen­dig ist, um eine Beschä­di­gung der Objekt­ober­flä­che durch die Vaku­um­kraft zu verhindern.

Piezoshaker-VakuumUnit


Anwendungsbeispiele des Piezoshakers:

Dyna­mi­sche Anre­gung für Schweißprozesse

Dyna­mi­sche Anre­gung eines Yacht-Rumpfes

Dyna­mi­sche Anre­gung an einer Windturbinenschaufel

Dyna­mi­sche Anre­gung an einem Spaceshuttle

Dyna­mi­sche Anre­gung an einem Yacht Mast

Dyna­mi­sche Anre­gung eines Ruderblattes

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