Halbleiter DMS oder Metallfolien-DMS

Handhabung, Auswahl, Grundlagen, Beispiele, ...
MWinkler

Halbleiter DMS oder Metallfolien-DMS

Beitragvon MWinkler » Di 4. Jun 2013, 16:55

Hallo,

wann setzt man eigentlich Halbleiter-DMS ein, und wann Metallfolien DMS?
Was sind die Auswahl-Kriterien für die verschiedenen DMS-Typen?
Und dann gibt es auch noch k-Faktor 4 DMS...
Die Metallfolien-DMS haben nur k-Faktor 2, und sind somit im Vergleich zu den k-Faktor-4 DMS und zu den Halbleiter DMS die schlechtesten!?

Danke für eine Erläuterung...

Kabelitz
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Re: Halbleiter DMS oder Metallfolien-DMS

Beitragvon Kabelitz » Fr 7. Jun 2013, 16:13

Hallo Herr Winkler,

prinzipiell sind Metall-folien DMS leichter zu verarbeiten.

Die Auswahl richtet sich nach der geforderten Auflösung: Wie klein sind die Dehnungen, die man noch auflösen möchte.

Mit Halbleiter-DMS liegt die Ansprechschwelle bei ca 0,003... 0,01 Mikrometer/Meter
Mit Metallfolien-DMS liegt die Ansprechschwelle bei 0,05...0,1 Mikrometer/Meter

Mit "Ansprechschwelle" ist hier keine physikalische Eigenschaft des Dehnungsmessstreifens gemeint, sondern schlicht ein Erfahrungswert zur Rauschamplitude.
Rauschamplitude meint die Differenz zwischen positivem und negativem Spitzenwert bei einer Messrate von 50Hz und einer Beobachtungszeit von ca. 3 Sekunden

Also grob gesagt: Mit Halbleiter DMS kann man Faktor 10..Faktor 20 kleinere Dehnungen auflösen, als mit Metallfolien DMS.
Oft werden bei Sensoren mit Halbleiter-DMS nur Halbbrücken verwendet. (Wegen der höheren Kosten für den DMS und für die Verarbeitung)
Also kann man weiter vereinfachend von einem Faktor 10 sprechen, was den Vergleich der Auflösung betrifft.

Die maximale Dehnung liegt bei:
100 Mikrometer/Meter für Halbleiter DMS
1000 Mikrometer/Meter für Folien-DMS.

Die Kennlinie von Halbleiter DMS ist nicht linear, daher beschränkt man sich auf einen kleineren Messbereich.
Mehr als 1000 Mikrometer/Meter führen dagegen zu Materialermüdung und oft schon zu Hysterese-Effekten.

Der Vorteil des Halbleiter-DMS liegt ausschließlich in der feineren Auflösung.
Aufgrund des Halbleiter-Effektes und aufgrund des kleineren Dehnung hat man eine höhere temperaturbedingte Drift.
Zusätzlich reagiert der Halbleiter DMS auch auf Strahlung (Licht) und bedarf einer besseren Abdeckung / Kapselung, z.B. durch ein Gehäuse, das als Isotherme und als Schutz vor Umwelteinflüssen dient.
Das Rauschen des Halbleiter-Widerstandes ist ebenfalls größer als das Rauschen des Metall-Widerstandes.

Der "Vorteil" des 50- bis 100-fachen k-Faktors des Halbleiter-Dehnungsmessstreifens reduziert sich in der Summe aller Einflüsse auf eine 10-fach höhere Auflösung.

Vergleicht man die temperaturbedingte Drift eines Sensors mit 100Mikrometer/Meter Dehnung am Messbereichsende, dann wird ein Sensor mit Metallfolien-DMS eine weitaus geringere Drift aufweisen.


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