Elektronische Speckle-Interferometrie

Mittels elektronischer Speckle-Interferometrie (ESPI) lassen sich minimale Änderungen in der Topographie eines Bauteils sehr schnell, flächig und bis in den Nanometerbereich messen. In der Materialforschung wird das Verfahren genutzt, um die Auswirkungen verschiedener Effekte wie beispielsweise Vibrationen, thermische Belastungen oder auch mechanische Zug- und Scherspannungen zu messen.

Bei der elektronischen Speckle-Interferometrie wird ein aufgeweiteter Laserstrahl auf die Oberfläche eines Bauteils gelenkt. Bei rauen Oberflächen entstehen dabei durch Interferenz körnige Lichtflecke, sogenannte Speckle-Muster. Wenn nun Spannungen in der Oberfläche des Bauteils oder Bewegungen einer rauen Oberfläche den Abstand um Bruchteile der Wellenlänge verändern, verändert sich auch das Speckle-Muster entsprechend. Spezielle Computeralgorithmen rechnen diese Abweichungen mit hoher Geschwindigkeit um und weisen so Oberflächendeformationen nach.

Der große Vorteil der Speckle-Interferometrie ist ihre Genauigkeit: Das Messverfahren eignet sich daher vor allem, um minimale Deformationen zu messen. Klassische ESPI-Verfahren nutzen zeitliche Phasenschiebe-Verfahren. Für die Erfassung aller benötigten Informationen des aktuellen Verformungszustands ist dabei stets die Aufnahme einer Folge von Kamerabildern nötig. Das zu vermessende Objekt muss dabei während der Aufnahmezeit bezüglich Position und Form absolut stabil sein, da sonst keine Messung möglich ist. Das heißt, dass die Messungen nur im thermisch und mechanisch stabilen Zustand erfolgen können. Die Gesamtzeit, die für eine Versuchsreihe zur Untersuchung der mechanischen Verformung aufgrund thermischer Last benötigt wird, würde dadurch extrem lang. Verformungen aufgrund dynamischer thermischer oder mechanischer Prozesse zu untersuchen, ist praktisch unmöglich. Das auf der ESPI-Technologie basierende Messsystem von Fraunhofer IPM misst 500 Mal pro Sekunde – kommerzielle Geräte benötigen für eine vergleichbare Messung einige Sekunden.

Anwendungen »Elektronische Speckle-Interferometrie«

 

Anwendungen

Verformungsmessung

Messung von Mikrodeformationen

Publikationen »Elektronische Speckle-Interferometrie«

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Combined electronic speckle pattern interferometry and digital holography for analysis of deformations in magnetic shape memory actuators
Laskin, Gennadii; Heider, Jonas; Schnetzler, René; Fratz, Markus; Schiller, Annelie; Bertz, Alexander; Laufenberg, Markus; Carl, Daniel
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 High-speed electronic speckle pattern interferometry for analysis of thermo-mechanical behavior of electronic components
Laskin, Gennadii; Huai, Haosu; Fratz, Markus; Seyler, Tobias; Beckmann, Tobias; Schiffmacher, Alexander; Bertz, Alexander; Wilde, Jürgen; Carl, Daniel
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Evaluating Local Delamination of Power Electronic Devices Through Thermal-Mechanical Analysis
Huai, Haosu; Laskin, Gennadii; Fratz, Markus; Seyler, Tobias; Beckmann, Tobias; Bertz, Alexander; Carl, Daniel; Wilde, Jürgen
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2014 High-speed deformation measurement using spatially phase-shifted speckle interferometry
Beckmann, Tobias; Fratz, Markus; Bertz, Alexander; Carl, Daniel
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2013 Verformungsmessung von Mikrosystemen bei hohen Temperaturen mit ESPI, DIC und Holographie
Zeiser, Roderich; Steiert, Matthias; Berndt, Michael; Wilde, Jürgen; Beckmann, Tobias; Fratz, Markus
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2013 Verformung von Mikrosystemen bei hohen Temperaturen
Berndt, Michael; Carl, Daniel; Fratz, Markus; Steiert, Matthias; Zeiser, Roderich
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2013 Optische Verformungsmessungen an Mikrosystemen bei extremen Temperaturdifferenzen
Fratz, Markus; Carl, Daniel; Zeiser, Roderich; Berndt, Michael
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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