Labor für Physik

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Bitte sprechen Sie Herrn Witte oder mich direkt an, wenn Sie Interesse an einer Abschlussarbeit oder einem Entwicklungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Labor für Physik haben.

Die unten aufgeführten Projekte sind im Physiklabor durchzuführen und haben zum Ziel, funktionsfähige Praktikums- bzw. Demonstrationsprojekte zu entwickeln, in Betrieb zu nehmen und zu testen. Alle Projekte haben eine technische Bedeutung.

Eine Betreuung von Projekten in der Industrie, im Handwerk oder in Organisationen ist ebenfalls möglich. Idealerweise informieren Sie sich vorab auf den Webseiten des jeweiligen Betriebs über entsprechende Angebote.

Die Projekte sind geeignet für Studierende der Elektrotechnik, Mechatronik und (eingeschränkt) Informatik.

Übersicht der Projekte

Geschwindigkeitsmessung mittels akustischem Dopplereffekt

An einem bewegten Objekt wird die Geschwindigkeit mittels Ultraschall-Dopplereffekt (ca. 40 kHz) gemessen. Ausgangsfrequenz, reflektierte Frequenz und berechnete Geschwindigkeit werden angezeigt. Die Arbeit umfasst:

• Entwicklung bzw. Beschaffung eines geeigneten Ultraschall-Senders und -Empfängers
• Entwicklung bzw. Beschaffung eines frequenzstabilen (± 1 Hz) Funktionsgenerators mit Leistungsverstärker
• Entwicklung bzw. Beschaffung eines geeigneten Empfangsverstärkers
• Entwicklung eines Aufbaus mit bewegtem Objekt, Lichtschranken und weiteren Einrichtungen zur Geschwindigkeitsmessung
• Entwicklung einer Auswerte- und Anzeigeeinheit

Bemerkung: Es ist ein Versuchsaufbau vorhanden, der als Basis genommen werden kann.

Sichtbarmachung und Auswertung von Wärmeleitung

Die Wärmeleitung soll für unterschiedliche Objekte gemessen und sichtbar gemacht werden. Dazu wird ein Messstand mit Temperatursensoren aufgebaut. Für einfache Geometrien kann die Abhängigkeit des Wärmewiderstands von Querschnitt, Material und Länge bestimmt werden. Zusätzlich werden Wärmebilder mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet. Komplexere Wärmeströmungsverhalten können so untersucht werden. Die Arbeit umfasst:

• Auswahl und Beschaffung von Temperatursensoren
• Entwicklung bzw. Beschaffung von Auswerteelektronik
• Graphische und numerische Darstellung von Messergebnissen
• Auswahl einer geeigneten Wärmebildkamera
• Integration in das Messsystem
• Mechanischer Aufbau eines Messstands

 Sichtbarmachung von Phasenobjekten

In dieser Arbeit soll zunächst theoretisch untersucht werden, wie im Labormaßstab Phasenobjekte (z.B. Schlieren) optisch sichtbar gemacht werden können. Ein entsprechender optischer Aufbau mit der Möglichkeit der elektronischen Auskoppelung des Phasenbilds einschließlich der Bildverarbeitung ist zu entwerfen. Falls es zeitliche und sächliche Ressourcen ermöglichen, wird der Aufbau realisiert. Die Arbeit umfasst:

• Einarbeitung in die Theorie der optischen Abbildung
• Entwurf eines Versuchsaufbaus
• Aufwandsabschätzung
• Beschaffung der optischen Komponenten und eines geeigneten Videosystems
• Beschaffung geeigneter Phasenobjekte
• Realisierung des Versuchsaufbaus

Zu diesem Projekt ist Literatur vorhanden.

Optische und elektronische zweidimensionale Fouriertransformation

In der Brennebene einer Abbildungslinse befindet sich das Beugungsbild als Fouriertransformierte des Objekts. Dieses Beugungsbild soll elektronisch ausgekoppelt und mit der errechneten Fouriertransformierten verglichen werden. Weiterhin sollen die optische und rechnerische Rekonstruktion von Objekten aus der Fouriertransformierten verglichen werden. Die Arbeit umfasst:

• Entwurf einer optischen Anordnung zur Abbildung und elektronischen Auskoppelung aus der Brennebene einer Linse
• Realisierung einer zweidimensionalen online-Fouriertransformation per Computer
• Durchführung von Versuchen mit verschiedenen Objekten und Vergrößerungen
• Ausarbeitung einer Versuchsanordnung für einen Praktikumsversuch

Interferometrische Holographie

Aus der optischen Überlagerung eines realen Objekts mit seinem Hologramm werden ziet- und ortsaufgelöste Informationen über die Veränderungen des Objekts gewonnen. Zunächst wird ein (Durchsicht-)Hologramm eines Objekts angefertigt, z.B. einer anregbaren Membran oder eines Aktors. Nach der "Entwicklung" des Hologramms wird dieses mit dem ursprünglichen Objekt überlagert. Bei Beränderung des Objekts, z.B. durch Auslenkung des Aktors, kommt es zu Interferenzen, die elektronisch ausgewertet werden können und Informationen über die Auslenkung enthalten. Die Arbeit umfasst:

• Entwurf einer Anordnung zur Belichtung und Überlagerung von Durchsichts-Hologrammen
• Entwicklung einer Anordnung zur Herstellung von Hologrammen (z.B. nasschemisch oder digital)
• Entwicklung bzw. Beschaffung geeigneter veränderbarer Objekte
• Entwicklung einer Anordnung zur elektronische Auskoppelung von Interferenzstreifen
• Computergestützte Auswertung der Interferenzstreifen

App-gesteuerter Demonstrator für erzwungene und freie Schwingungen

Ein vorhandener Drehschwinger soll so umgerüstet werden, dass die unterschiedlichen Vorgänge bei Variation von Frequenz, Amplitude und Dämpfung auf einem Computer sichtbar gemacht werden können. Die Steuerung und Visualisierung soll alternativ per App erfolgen. Die Arbeit umfasst:

• Entwicklung eines Antriebs- und Steuerungskonzepts für den Schwinger einschließlich der Dämpfung
• Entwicklung einer geeigneten Sensorik
• Entwicklung einer Auswerteelektronik
• Entwicklung einer Steuerung und Visualisierung für PC und Handy

Arbeitsschwerpunkte

• Ionen- und Elektronenstrahltechnik
• Printmedientechnik