Thermische Ausdehnung unter Extrembedingungen bestimmen

17.07.2018

Kapazitive Sensoren von Micro-Epsilon erfassen die thermische Ausdehnung von Sternensensorträgern. Die Messplattform wurde von KRP Mechatec in Kooperation mit Micro-Epsilon Messtechnik entwickelt. Bei Sternensensoren handelt es sich um optische Messinstrumente auf Basis von CCD-Elementen oder anderen optischen Sensoren. Sternensensoren sind unter anderem für die Raumfahrt zur Bestimmung der Fluglage und Lageregelung von höchster Bedeutung.

Sie müssen mikrometergenaue Messergebnisse liefern, um daraus die Position im Weltraum exakt zu bestimmen. Die Träger, auf denen Sternensensoren montiert werden, dürfen daher auch keinerlei thermischen Verformungen ausgesetzt sein. Das Verhalten des eingesetzten Materials wird deshalb über hochpräzise kapazitive Wegsensoren von Micro-Epsilon geprüft.

Die Träger haben in etwa die Form eines großen „M“. Links, rechts und mittig ist je ein Sternensensor montiert. Diese Sensoren sind nach links bzw. rechts außen geneigt. Der Sensor in der Mitte zeigt senkrecht nach oben. Während des Nachweistests befinden sich an jeder Halterung fünf kapazitive Sensoren, die in x-, y- und z-Richtung eine mögliche Verdrehung der Plattformen im µrad-Bereich erkennen (zur Veranschaulichung: 1 µrad entspricht einer Verschiebung von 1 µm bei 1 m Hebelarm). Tests der Messplattform zeigten eine Stabilität der Rotationsmessung an den Referenzflächen von <0,1 µrad/K.

Kapazitive Sensoren eignen sich besonders gut für Messaufgaben, in denen höchste Präzision gefordert wird. Sie liefern auch bei extremen Temperaturschwankungen Messwerte mit Nanometergenauigkeit. Sie eignen sich für Einsatzbedingungen bei Tiefsttemperaturen oder Ultrahochvakuum bis hin zu staubigen Industrieumgebungen oder Reinraumanwendungen. Die kapazitiven Sensoren von Micro-Epsilon sind außerdem langzeitstabil, weil keine Komponenten verbaut sind, die die Lebensdauer einschränken. Eine weitere Stärke ist die Kombinationsvielfalt. Jeder kapazitive Sensor kann ohne aufwändige Kalibrierung mit einem beliebigen Controller von Micro-Epsilon verwendet werden.

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