Modellierung und Validierung der Krafterzeugung mit Stick-Slip ...

140 6. Validierung der Krafterzeugung
10
9
Sollwert
Istwert
8
7
F gen [µN]
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 8
Messung Nr.
Abbildung 6.8.: Soll- und Istwertvergleich der Krafterzeugung unter Nutzung
eines Titan-Halbrohrs.
Abbildung 6.7, FT S-270 erzeugt werden. Kräfte werden ab einer 0-Amplitude
von 1,5% generiert. Die generierte Kraft erreicht bei 10% Amplitude ein Maximum
von 23µN, um dann bei höheren Amplituden wieder abzufallen. Letztere
Eigenschaft wurde in den bisherigen Messungen bei Kräften über 10mN nicht
beobachtet. Die Varianz liegt bei Verwendung dieses Sensors unter 2µN. Bemerkenswert
ist, dass trotz extrem kleiner Vorspannung immer noch eine deutliche
0-Amplitude feststellbar ist.
Aufgrund des schließlich erreichten niedrigen Kraftniveaus ist die Verwendung
eines noch empfindlicheren Sensors (FT S-540) mit einem Messbereich von
160µN möglich. Abbildung 6.7, ,FT S-540’ zeigt den Unterschied bei der Kalibrierung.
Insgesamt ist die Charakteristik gleich, aber die Kräfte sind um 4µN
niedriger und die 0-Amplitude ist minimal höher. Es ist nicht klar, ob die Unterschiede
dem Sensor, Änderungen am Antrieb oder parasitären Einflüssen zuzuschreiben
sind. Letztere könnten dadurch entstanden sein, dass die Messungen
an verschiedenen Tagen bei zum Beispiel unterschiedlicher Umgebungstemperatur
durchgeführt wurden. Sicherlich spielt in diesem Zusammenhang ebenfalls
die stochastische Natur der Asperiten eine Rolle.
Abbildung 6.8 zeigt das Ergebnis mehrerer Krafterzeugungen. Dabei wird zuvor
eine Kalibrierung durchgeführt, welche mit dem linearen Ansatz
Amplitude = k + l · F gen (6.4)