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Auflösung

Abb. 1

Abb. 2
Das Spannungssignal der induktiven Sensoren (LVDTs) des ZHN wird mit AD-Wandlern mit einer Auflösung von 24 Bit und einer Frequenz von 156 kHz aufgezeichnet. Die effektive digitale Auflösung einer maximal genutzten Frequenz von 10 kHz beträgt 28 bit. Dies entspricht bei der Wegmessung einer Auflösung von besser als 0,002 nm.

Die Standardabweichung des Signalrauschens beträgt bei der Wegmessung für eine Datenrate von 16 Hz typisch weniger als 0,3 nm bei der Wegmessung und weniger als 3 µN bei der Kraftmessung für den 2 N Messkopf. Dies ist das Beste was bisher für diesen Sensortyp erreicht wird. Bei geringeren Abtastraten reduziert sich das Rauschen weiter. Am Ende der Messbereiche ist das Rauschen etwas größer.

Der großen Vorteile der LVDTs gegenüber kapazitiven Sensoren bestehen in dem größeren Messbereich von bis zu 1 mm (bei dem eingesetzten Sensortyp) und dem deutlich besseren Überlastungsschutz. Da es keinen Anschlag gibt, wie bei kapazitiven Sensoren, kann der Sensor bei einer Überlastung nicht zerstört werden. Dies macht die ZHN Messköpfe so robust.

Abb.1 zeigt das Signalrauschen bei Maximalkraft von 2 N über einen Zeitraum von 200 s. Im Gegensatz zu den meisten anderen Geräten wird das Kraftsignal über einen eigenen Sensor separat gemessen, unabhängig vom Spannungs- oder Stromsignal des Aktors. Die Standardabweichung der Differenz zur Fitkurve (rot) beträgt 3,2 µN. Die leichte Krümmung der Kurve entsteht durch die Wirkung der Regelung, die bei kleinen Differenzen zum Sollwert sehr schwach ist.

Abb.2 zeigt die Änderung des Wegsignals während einer Haltezeit von einer Minute zur Bestimmung der thermischen Drift. Bei einer geringeren Datenrate beträgt die Standardabweichung des Wegrauschens nur 0,15 nm. Die thermische Drift lag bei -0,068 nm/s.


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