Torsionspendelmessplatz

Das hier beschriebene Torsionspendel ist eine Eigenentwicklung der Fraunhofer PYCO.

Im Vergleich zu herkömmlichen, kommerziell erhältlichen Geräten für ähnliche Messaufgaben hat das Torsionspendel der Fraunhofer PYCO den Vorteil, dass es mit ihm möglich ist, genaue Werte für tan∂ (dimensionsloses Maß für innere mechanische Verluste) bei niedrigen Dämpfungen zu messen. Somit sind Vergleichsmessungen bei Elastomerproben möglich, die sich zum Teil nur minimal voneinander unterscheiden. Allerdings ist es zur Ermittlung des komplexen Schubmoduls notwendig, an einem Messpunkt mindestens zwei Schwingungen zu detektieren. Daraus ergibt sich, dass hohe tan∂-Werte (ab ca. 0,9) nicht mehr messbar sind.

  • Messprinzip: Bestimmung des komplexen Schubmoduls fester Probenkörper durch Auswertung einer freien gedämpften Torsionsschwingung in Abhängigkeit von der Temperatur bei konstanter Frequenz
  • Anordnung: Stehende Anordnung der Messvorrichtung, Aufnahme von Zusatzschwungmassen oberhalb der Probeaufnahme; Gewichtskompensation durch dünnen Aufhängedraht über Wägebalken mittels Gegengewicht
  • Anregung: manuelle Auslenkung der festen unteren Einspannung, Amplituden etwa < ± 6°
  • Registrierung: Optoelektronische Kopplung durch Abbildung eines strichförmigen Laser-Strahls über einen Spiegel auf Torsionsdrehachse, Detektierung durch Phototransistoren; Sehr genaue Zeitmessung der Periodendauer sowie der Geschwindigkeit im Nulldurchgang als Maß für die Amplitude; elektronische Messwerterfassung und Temperatursteuerung
  • Frequenz: Konstante Frequenz von 1 Hz durch 14 auswechselbare Zusatzschwungmassen; Wechsel bei ± 0,1 s Periodendauerabweichung
  • Temperierung: Geregelte elektrische Heizung in wärmeisoliertem rohrförmigen Probenraum; Stickstoffgasstrom wird automatisch temperiert
  • Temperaturbereich: -190 °C bis 400 °C
  • Messablauf: Übliche Heizrate 2 K/min; Mehrfachmessung der Periodendauer, Messung der Abnahme der Amplitude von bis zu 50 Perioden
  • Messbereich
    • Schubmodul: 0,01 MPa bis 10 GPa
    • Dämpfung: tan∂ 0,0001 bis ca. 0,9
  • Probendimensionen
    • Einspannlänge: ca. 60 mm
    • Probendicke: 1–4 mm
    • Probenbreite: ca. 10 mm