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Volumen­be­stimmung nach dem akusti­schen Prinzip

Das akusti­schen Volumeter (AVM) bestimmt das Volumen und die Dichte von Festkörpern. Entwi­ckelt wurde das Funkti­ons­prinzip in Japan an der Univer­sität von Tokyo. Dieser Prüfstand erlaubt schnelle und saubere Volumen– und Dichte­mes­sungen an komplexen Objekten. Das AVM wird aufgrund der schnellen und einfachen Anwendung sogar bei der Fließ­band­fer­tigung einge­setzt.

1. Funkti­ons­weise des Volumeter

Das Messprinzip erklärt sich wie folgt: Ein Lautsprecher, der sich zwischen einer Referenz­kammer im Messgerät und der Messob­jekt­kammer befindet, wird mit einem Sinus­signal angesteuert. Dadurch kommt es in jeder Kammer zu sehr kleinen Druck­än­de­rungen mit identi­schem Absolutwert aber mit entge­gen­ge­setzter Phase. Die Amplitude der Druck­än­derung ist umgekehrt propor­tional zum Wert des Referenz­vo­lumens und dem Volumen des Messob­jekts. Die Druck­än­de­rungen werden von zwei Konden­sa­tor­mi­kro­fonen erfasst, und das Volumen wird aus dem Verhältnis dieser beiden Signale unter Anwendung der physi­ka­li­schen Gesetze von Boyle, Charles und Gay-​​Lussac berechnet.

2. Einsatz­be­reiche für ein Volumeter

Das AVM kommt in vielen Indus­trie­zweigen und Branchen zur Anwendung.

2.1 Volumen­be­stimmung ungleich­mä­ßiger Körper bei Präzi­si­ons­teilen in der indus­tri­ellen Fertigung

Hierbei wird ermittelt, ob deren Volumen innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Die nachträg­liche Überprüfung der Maßhal­tigkeit ist aufwendig. Wenn jedoch das ermit­telte Volumen mit unserem Prüfgerät außerhalb der Toleranz liegt, ist die Wahrschein­lichkeit sehr groß, dass die Maßhal­tigkeit ebenfalls außerhalb der Toleranz liegt. Solche Teile können einfach und schnell aussor­tiert werden.

2.2 Volumen­be­stimmung bei der Produktion von Golfbällen

Bei Golfbällen werden Abwei­chungen der Vertie­fungen unter­sucht. Diese müssen den gleichen Durch­messer, die gleiche Tiefe und den gleichen Abstand vonein­ander haben. Formab­wei­chungen können den Luftwi­der­stand und damit die Flugcha­rak­te­ristik des Balls negativ beein­flussen.

2.3 Volumen­be­stimmung in der Landwirt­schaft

Eine weitere ungewöhn­liche Anwendung hat sich in der Landwirt­schaft ergeben, nämlich mit der Bestimmung des Reife­grades von Früchten. Je reifer eine Frucht, desto höher ist der Zucker­gehalt, der wiederum die Dichte der Frucht maßgeblich beein­flusst. Bei Obstsorten, die aus fernen Ländern kommen, kann der passende Zeitpunkt der Verschiffung durch Dichte­be­stimmung ermittelt werden. Nur so kommen die Früchte perfekt gereift bei den Verbrau­chern an.

2.4 Volumen­be­stimmung in der Automo­bil­branche

Im Automotive-​​Bereich wird das AVM von RION speziell für die Volumen­messung bei Brenn­kammern von Motoren und Zylin­der­köpfen angewendet. Es ersetzt damit das tradi­tio­nelle Auslitern. Bei dem Auslitern wird das Volumen am Zylin­derkopf bzw. Motor aufwendig und zeitin­tensiv durch Zugabe definierter Flüssig­keits­mengen (Öl) bestimmt wurde.

Die Volumen­messung mit dem Volumeter dauert anders als beim Auslitern nur wenige Sekunden. Außerdem lassen sich Messungen beliebig oft mit hoher Genau­igkeit wieder­holen. Bei einem Prüfling mit ca. 50 ml Volumen kann dies mit einer Genau­igkeit von +/​-​​ 0,05 ml bestimmt werden. Die Qualität der Messer­geb­nisse ist dabei konstant hoch und erheblich weniger abhängig von der Erfahrung und Tagesform des Prüfers. Auch komplexe Formen mit z.B. Hinter­schnitten, bei denen beim Auslitern gerne Luftblasen entstehen, können problemlos und schnell gemessen werden.

2.5 Volumen­messung des Brenn­raum­vo­lumens über die Zündker­zen­öffnung

Das Volumeter ist in der Lage, auch Volumen­mes­sungen an einem geschlos­senen Motor vorzu­nehmen. Hierzu wird an der Zündker­zen­öffnung ein spezi­eller Adapter für das Messgerät einge­schraubt. Die eigent­liche Messung erfolgt schließlich genauso schnell und unkom­pli­ziert wie zuvor beschrieben. Hier sind Anwen­dungen im Rennsport denkbar, bei dem spezielle Hubraum­klassen vorge­schrieben sind.

3. Das Volumeter – Ein trans­por­tables, einfach zu bedie­nendes System

Das gesamte System ist mobil einsetzbar, da sich das gesamte Equipment in einem handlichen Trans­port­koffer verstauen lässt. Zum Betrieb wird lediglich ein handels­üb­licher PC und ein 230V Hausnetz­an­schluss benötigt. Das Messsystem ist innerhalb weniger Minuten aufgebaut und einsatz­bereit. Die zugehörige Software ist leicht zu bedienen und kann auch von einem ungeübten Benutzer schnell erlernt werden.

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