[{"date_updated":"2022-09-06T07:08:31Z","author":[{"first_name":"Leander","orcid":"0000-0002-4393-268X","last_name":"Claes","full_name":"Claes, Leander","id":"11829"}],"status":"public","title":"Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität","year":"2021","doi":"10.17619/UNIPB/1-1104","user_id":"11829","_id":"21502","publisher":"Universiät Paderborn","language":[{"iso":"ger"}],"page":"223","main_file_link":[{"url":"https://digital.ub.uni-paderborn.de/doi/10.17619/UNIPB/1-1104","open_access":"1"}],"project":[{"name":"Computing Resources Provided by the Paderborn Center for Parallel Computing","_id":"52"}],"abstract":[{"lang":"ger","text":"Die vollständige Beschreibung fluiddynamischer und akustischer Vorgänge setzt voraus, dass die Eigenschaften des Fluids hinlänglich bekannt sind.Während Fluidkenngrößen, wie etwa die Schallgeschwindigkeit oder die Scherviskosität, für viele Flüssigkeiten über weite Bereiche des thermodynamischen Zustandsraums bekannt sind, existieren für die Volumenviskosität nur eine geringe Anzahl Messdaten.In dieser Arbeit wird daher ein Messverfahren zur selektiven Bestimmung der Volumenviskosität von Flüssigkeiten, basierend auf der Absorption von Ultraschallwellen, entwickelt und realisiert.Schwerpunkte bilden dabei der simulationsgestützte Entwurf von Algorithmen zur Auswertung der Messsignale sowie die Analyse und Weiterentwicklung einer Messanordnung, basierend auf dem Puls-Echo-Verfahren. Neben der Absorption im Fluid treten dabei weitere Effekte (zum Beispiel Beugung oder unvollständige Reflexion) auf, die das akustische Signal schwächen oder anderweitig beeinflussen. Die Entwicklung von Verfahren zur Trennung dieser Effekte von der akustischen Absorption bildet daher einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit.Abschließend wird die Volumenviskosität aus der gemessenen akustischen Absorption für unterschiedliche Fluide in verschiedenen thermodynamischen Zuständen unter Zuhilfenahme anderer bekannter Fluidkenngrößen bestimmt sowie eine Unsicherheitsbetrachtung durchgeführt."},{"lang":"eng","text":"The prerequisite for a complete description of fluid dynamic and acoustic processes is that all properties of the fluid are known.While fluid parameters such as the speed of sound or the shear viscosity are known for many liquids over a wide range of thermodynamic states, only limited measurement data exist for the bulk viscosity.In this thesis, a measurement method for the selective determination of the bulk viscosity of liquids, based on the absorption of ultrasonic waves, is developed and implemented.The focus is on the simulation-driven design of algorithms for processing the measurement signals as well as the analysis and further development of a measurement set-up based on the pulse-echo method.In addition to absorption in the fluid, there are other effects (for example diffraction or incomplete reflection) that weaken or otherwise influence the acoustic signal.Therefore, the development of procedures to separate these effects from acoustic absorption is another focus of this work.The bulk viscosity is determined from the measured acoustic absorption for different fluids in different thermodynamic states. An uncertainty analysis of the measured quantities concludes this thesis."}],"supervisor":[{"id":"213","full_name":"Henning, Bernd","first_name":"Bernd","last_name":"Henning"},{"full_name":"Vrabec, Jadran","first_name":"Jadran","last_name":"Vrabec"}],"citation":{"mla":"Claes, Leander. <i>Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität</i>. Universiät Paderborn, 2021, doi:<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104\">10.17619/UNIPB/1-1104</a>.","ama":"Claes L. <i>Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität</i>. Universiät Paderborn; 2021. doi:<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104\">10.17619/UNIPB/1-1104</a>","bibtex":"@book{Claes_2021, title={Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität}, DOI={<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104\">10.17619/UNIPB/1-1104</a>}, publisher={Universiät Paderborn}, author={Claes, Leander}, year={2021} }","apa":"Claes, L. (2021). <i>Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität</i>. Universiät Paderborn. <a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104\">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104</a>","ieee":"L. Claes, <i>Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität</i>. Universiät Paderborn, 2021.","chicago":"Claes, Leander. <i>Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität</i>. Universiät Paderborn, 2021. <a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104\">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104</a>.","short":"L. Claes, Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität, Universiät Paderborn, 2021."},"oa":"1","department":[{"_id":"49"}],"type":"dissertation","date_created":"2021-03-15T13:56:04Z"},{"year":"2021","title":"\t Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers","status":"public","author":[{"id":"23082","full_name":"Feldmann, Nadine","first_name":"Nadine","last_name":"Feldmann"}],"date_updated":"2026-01-05T07:55:46Z","page":"184","main_file_link":[{"url":"https://digital.ub.uni-paderborn.de/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-40232","open_access":"1"}],"_id":"6563","publisher":"Universität Paderborn","language":[{"iso":"ger"}],"doi":"10.17619/UNIPB/1-1264","user_id":"11829","supervisor":[{"first_name":"Bernd","last_name":"Henning","full_name":"Henning, Bernd","id":"213"},{"full_name":"Walther, Andrea","first_name":"Andrea","last_name":"Walther"}],"citation":{"mla":"Feldmann, Nadine. <i>  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers</i>. Universität Paderborn, 2021, doi:<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264\">10.17619/UNIPB/1-1264</a>.","ama":"Feldmann N. <i>  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers</i>. Universität Paderborn; 2021. doi:<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264\">10.17619/UNIPB/1-1264</a>","bibtex":"@book{Feldmann_2021, title={  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers}, DOI={<a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264\">10.17619/UNIPB/1-1264</a>}, publisher={Universität Paderborn}, author={Feldmann, Nadine}, year={2021} }","apa":"Feldmann, N. (2021). <i>  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers</i>. Universität Paderborn. <a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264\">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264</a>","ieee":"N. Feldmann, <i>  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers</i>. Universität Paderborn, 2021.","short":"N. Feldmann,   Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers, Universität Paderborn, 2021.","chicago":"Feldmann, Nadine. <i>  Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers</i>. Universität Paderborn, 2021. <a href=\"https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264\">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264</a>."},"abstract":[{"lang":"ger","text":"Designprozesse von Schallwandlern werden durch zunehmende Rechenkapazitäten immer mehr durch simulative Betrachtungen unterstützt. Dabei ist vor allem die Wahl der Materialparameter der verwendeten Materialien wichtig für ein realitätsnahes Simulationsergebnis. Bei Schallwandlern werden häufig Piezokeramiken als aktive Elemente genutzt, welche sich durch eine Verkopplung mechanischer und elektrischer Eigenschaften auszeichnen. Zur Bestimmung ihrer Materialparameter stellt der IEEE Standard on Piezoelectricity ein standardisiertes Verfahren dar. Dazu sind fünf Impedanzmessungen an vier unterschiedlich gefertigten Probekörpergeometrien notwendig. Da an jedem einzelnen Probekörper nur eine Untermenge aller notwendigen Materialparameter bestimmt werden kann, werden diese dann zu einem kompletten Materialparametersatz zusammengefügt. Aufgrund der unterschiedlichen Prozessbedingungen, bei denen die jeweiligen Probekörper hergestellt werden, ist dieser Materialparametersatz jedoch inkonsistent und kann nie das Verhalten einer einzelnen Probe beschreiben. Daher wird in der vorliegenden Arbeit ein Messverfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, alle relevanten Materialparameter unter besonderer Berücksichtigung von Dämpfung an einem einzelnen Probekörper allein durch Impedanzmessungen zu bestimmen. Als Probekörper wird dazu eine in der Anwendung häufig verwendete Scheibengeometrie verwendet. Um eine hinreichend hohe Sensitivität auf alle Materialparameter zu gewährleisten, wird diese mit einer optimierten Elektrodentopologie gefertigt. Da in diesem Fall keine analytische Betrachtung mehr möglich ist, wird das Messverfahren durch einen inversen Ansatz realisiert."},{"lang":"eng","text":"Design processes of ultrasonic transducers become increasingly simulation-driven due to rising computational capabilities. Therewithin, the choice of the material parameters for modelling the materials used is particularly important for a realistic simulation result. Piezoceramics, which couple mechanic and electrical properties, are often used as active elements in ultrasonic transducers.The IEEE Standard on Piezoelectricity is a standardised procedure for determining these parameters that requires five impedance measurements on four piezocermics of different geometry. Since only a subset of all necessary material parameters can be determined for each individual specimen, these are then combined to form a complete set of material parameters. Due to different processing conditions for each specimen, this set of material parameters is inconsistent and cannot describe the behaviour of a single specimen appropriately. Therefore, in the present thesis, a method is developed with enables the determination of all relevant material parameters including damping on a single piezocermic by means of electrical impedance measurements alone. A piezoelectric ceramic with disc-shaped geometry, which is frequently used in applications, is used as a specimen.In order to ensure a sufficiently high sensitivity to all material parameters, it is manufactured with an optimised electrode topology. Because in this case analytical solutions, which relate the measurement quantities to the material parameters, do not exist, the measurement method is implemented using an inverse approach."}],"project":[{"_id":"90","name":"ChaMP: Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung der frequenzabhängigen Materialeigenschaften von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen Probekörperindividuums"},{"_id":"245","name":"FOR 5208: Modellbasierte Bestimmung nichtlinearer Eigenschaften von Piezokeramiken für Leistungsschallanwendungen (NEPTUN)"}],"date_created":"2019-01-09T14:37:11Z","type":"dissertation","oa":"1","department":[{"_id":"49"}]}]