Einfluss von Winkel- und Fokusänderungen auf PTR‑Messungen

Das Nitrieren von Stahlbauteilen ist ein gängiger Prozess zur Oberflächenvergütung. Um Ausschuss beim Nitrieren zu reduzieren, soll die Nitrierschichtbildung im Prozess mit dem Prinzip der photothermischen Radiometrie (PTR) überwacht werden. Zur Etablierung des Verfahrens sind Messungen an einem kleinen experimentellen Ofen vorgesehen. Dort können Temperaturänderungen zu leichten Verformungen des experimentellen Aufbaus führen, welche das gemessene Signal beeinflussen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Empfindlichkeit und die Toleranzgrenzen des PTR-Messprinzips hinsichtlich der Verformungen unter kontrollierten Laborbedingungen untersucht werden. Die Arbeiten umfassen sowohl Simulationen als auch Experimente mit dem PTR-Prototypen, um den Einfluss von Winkel- und Positionsänderungen zu bestimmen.

Mögliche Aufgaben

• Literaturrecherche zur Photothermischen Radiometrie und zum Einfluss von Winkel- und Positionsänderungen auf optische Messsysteme.
• Durchführung experimenteller Messungen mit dem realen PTR-Prototyp.
• Analyse des Einflusses von Winkel- und Fokusänderungen auf Spotgröße und absorbierte Leistung.
• Simulation des Strahlverlaufs und einer Fokusverschiebung (Raytracing).
• Entwicklung eines einfachen Sensitivitäts- und Unsicherheitsmodells für das PTR-Signal.
• Ableitung von Toleranzgrenzen für einen stabilen PTR-Messbetrieb.