Einrichtung und Methodiken zur Messung von Mikro- und Nanokräften im Bereich kleiner als 10-5 N mit einer Auflösung von 10-12 N

• Applicant: Dr. Uwe Brand
• Subject Area: Measurement Systems
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5438151

Zur Zeit gibt es zwar internationale Forschungsaktivitäten im Bereich der Mikrotasterentwicklung aber keine Arbeiten, die sich mit dem Antastverhalten von taktilen Sensoren bei kleinen Antastkräften beschäftigen. Die Nachfrage nach Messtechnik für die Darstellung von Kräften im Bereich kleiner als 10-6 N ist daher augenblicklich sehr groß. Anhand eines Scheibenpendels mit elektrostatischer Reduzierung der Steifigkeit kann man eine quasistatische Kraft im Bereich kleiner als 10-5 N mit einer Kraftauflösung von 10-12 N messen. Das vorgeschlagene Funktionsschema basiert auf einem Aluminiumscheibenpendel zwischen zwei äußeren parallelen Platten, die mit dem Aluminiumscheibenpendel zwei Plattenkondensatoren bilden. Durch angelegte elektrische Spannungen an den Kondensatoren wird eine einstellbare Steifigkeit des Pendels ermöglicht. Die zu messenden horizontalen Kräfte führen zu einer Auslenkung des Scheibenpendels, die mit einem Regler bestehend aus interferometrischer Auslenkungsmessung und elektrostatischer Gegenkrafterzeugung, kompensiert wird. Dieses Prinzips bietet einen besonders großen Steifigkeitseinstellbereich nur durch die Variation der elektrischen Spannung auf den Kondensatorplatten.

• DFG Programme: Research Grants