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_id: '21502'
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.
author:
- first_name: Leander
full_name: Claes, Leander
id: '11829'
last_name: Claes
orcid: 0000-0002-4393-268X
citation:
ama: Claes L. Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur
Bestimmung der Volumenviskosität. Universiät Paderborn; 2021. doi:10.17619/UNIPB/1-1104
apa: Claes, L. (2021). Messverfahren für die akustische Absorption in reinen
Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität. Universiät Paderborn. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104
bibtex: '@book{Claes_2021, title={Messverfahren für die akustische Absorption in
reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität}, DOI={10.17619/UNIPB/1-1104},
publisher={Universiät Paderborn}, author={Claes, Leander}, year={2021} }'
chicago: Claes, Leander. Messverfahren für die akustische Absorption in reinen
Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität. Universiät Paderborn, 2021.
https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1104.
ieee: L. Claes, Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden
zur Bestimmung der Volumenviskosität. Universiät Paderborn, 2021.
mla: Claes, Leander. Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden
zur Bestimmung der Volumenviskosität. Universiät Paderborn, 2021, doi:10.17619/UNIPB/1-1104.
short: L. Claes, Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur
Bestimmung der Volumenviskosität, Universiät Paderborn, 2021.
date_created: 2021-03-15T13:56:04Z
date_updated: 2022-09-06T07:08:31Z
department:
- _id: '49'
doi: 10.17619/UNIPB/1-1104
language:
- iso: ger
main_file_link:
- open_access: '1'
url: https://digital.ub.uni-paderborn.de/doi/10.17619/UNIPB/1-1104
oa: '1'
page: '223'
project:
- _id: '52'
name: Computing Resources Provided by the Paderborn Center for Parallel Computing
publisher: Universiät Paderborn
status: public
supervisor:
- first_name: Bernd
full_name: Henning, Bernd
id: '213'
last_name: Henning
- first_name: Jadran
full_name: Vrabec, Jadran
last_name: Vrabec
title: Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung
der Volumenviskosität
type: dissertation
user_id: '11829'
year: '2021'
...
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_id: '6563'
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.
author:
- first_name: Nadine
full_name: Feldmann, Nadine
id: '23082'
last_name: Feldmann
citation:
ama: Feldmann N. Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von
Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers.
Universität Paderborn; 2021. doi:10.17619/UNIPB/1-1264
apa: Feldmann, N. (2021). Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung
von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers.
Universität Paderborn. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264
bibtex: '@book{Feldmann_2021, title={ Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung
von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers},
DOI={10.17619/UNIPB/1-1264},
publisher={Universität Paderborn}, author={Feldmann, Nadine}, year={2021} }'
chicago: Feldmann, Nadine. Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung
von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers.
Universität Paderborn, 2021. https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-1264.
ieee: N. Feldmann, Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung
von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers.
Universität Paderborn, 2021.
mla: Feldmann, Nadine. Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung
von Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers.
Universität Paderborn, 2021, doi:10.17619/UNIPB/1-1264.
short: N. Feldmann, Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von
Piezokeramiken unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers,
Universität Paderborn, 2021.
date_created: 2019-01-09T14:37:11Z
date_updated: 2026-01-05T07:55:46Z
department:
- _id: '49'
doi: 10.17619/UNIPB/1-1264
language:
- iso: ger
main_file_link:
- open_access: '1'
url: https://digital.ub.uni-paderborn.de/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-40232
oa: '1'
page: '184'
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)'
publisher: Universität Paderborn
status: public
supervisor:
- first_name: Bernd
full_name: Henning, Bernd
id: '213'
last_name: Henning
- first_name: Andrea
full_name: Walther, Andrea
last_name: Walther
title: "\t Ein modellbasiertes Messverfahren zur Charakterisierung von Piezokeramiken
unter Verwendung eines einzelnen scheibenförmigen Probekörpers"
type: dissertation
user_id: '11829'
year: '2021'
...