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Hintergrund: Messaufgabe

Dehnungsmessstreifen (DMS) ändern ihren Widerstandswert bei mechanischer Verformung, insbesondere bei einer Längenänderung. Die Dehnung e bezeichnet die relative Längenänderung des DMS:

Dehnung (e) = dL/L

Gängige DMS haben eine maximale Dehnung von typisch

e(max) = 1000 µ (1000 x 10-6 or 0.1 %).

Das Verhältnis von Widerstandsänderung zu Längenänderung bezeichnet man als K-Faktor:

dR/R = K x dL/L

Bei metallischen DMS liegt der K-Faktor typisch bei etwa 2. Die maximale Widerstandsänderung des DMS ergibt sich somit als:

dR(max)/R = e(max) x K = 2000 ppm

Ist der DMS in der Art einer Wheatstone-Brücke angeschlossen, dann entspricht dies einem maximalen Ausgangssignal von 2 mV/V. Der Widerstandswert gängiger Metall-DMS liegt bei 350 Ohm bis 1000 Ohm. Die maximale Widerstandsänderung und damit der effektive Messbereich liegen also im Bereich von 0,7 Ohm bis 2 Ohm. Diese geringe Änderung muß nun noch gemäß der Messaufgabe aufgelöst werden. Der Bereich an geforderter Auflösung ist sehr weit. Er liegt zwischen von 10 effektiven Bit (z.B. für Drucksensoren) bis 18 effektive Bit (z.B. eichfähige Waagen). Im oberen Bereich beträgt die geforderte Genauigkeit:

Auflösung: 2000 ppm/218 = 0.008 ppm eff.

oder 26.9 ENOB bezogen auf den Widerstandswert.

Die typischen Messraten liegen bei

2 - 8 Hz (z.B. Waagen) und

4 - 10 kHz (z.B. schnelle Drucksensoren).