Kleinste messbare Dehnung

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schumoaf

Kleinste messbare Dehnung

Beitragvon schumoaf » Fr 16. Jan 2015, 14:27

Hallo,

derzeit schreibe als angehender Maschinenbauer in einem Unternehmen meine Bachelorarbeit, in der ich ein Messsystem für die Belastung eines Lagers ermitteln soll.

Nun bin ich seit einiger Zeit auf der Suche nach Kennwerten, welche mir eine Eingrenzung der zu verwendenden Sensoren erlauben. Speziell suche ich nach der kleinstmöglichen Auflösung der zu messenden Werte unter Berücksichtigung aller einfließenden Faktoren. In diesem Zug bin ich auf den Kennwert der "Ansprechschwelle" gestoßen, finde allerdings in Internet und Literatur nur sehr wenige Angaben dazu. Bin ich da auf der richtigen Spur? Wenn ja, gibt es da eine Abgrenzung zur "Auflösung"?

Wenn das mit der Ansprechschwelle hinhaut, könnten Sie mir einige Werte für die Ansprechschwelle einiger Sensoren nennen? Oder vielleicht Hinweise wo ich solche finden kann? Speziell interessieren mich dabei Dehnmessstreifen (Metall- oder Halbleiter), Dehnungsaufnehmer, sowie Kraftaufnehmer auf Piezo- oder DMS-Basis mit Nennkräften bis 200 kN

Gerade bei den DMS ist die Ermittlung besonders kritisch, da ich in einem FEM-Modell des zu messenden Lagers derzeit maximale Dehnungen von ca. 1 µm/m bei maximaler Kraftaufbringung auffinden kann. Laut einem Versuchsingenieur meiner Abteilung wäre mindestens ein Endwert von 100 µm/m bei maximaler Belastung notwendig. Er leitete diesen Wert über einen Richtwert der minimale Ausgangsspannung von >0,1 mV/V bei maximaler Belastung her.
Und sollte die erreichte Dehnung die Ansprechschwelle überschreiten: Welcher Wert gibt mir dann gerade beim DMS einen Aufschluss über die Auflösung der Dehnung wenn der Messbereich zwischen minimaler und maximaler Belastung sehr klein ist?

Ich hoffe ich konnte mein Problem irgendwie verständlich schildern. Wenn nicht würde ich mich über einen Hinweis auf die unklaren Punkte sehr freuen.

Ich bedanke mich schonmal ganz herzlich für die Hilfe und wünsche ein schönes Wochenende.

Kabelitz
Beiträge: 412
Registriert: Fr 5. Aug 2011, 12:09

Re: Kleinste messbare Dehnung

Beitragvon Kabelitz » Sa 17. Jan 2015, 10:57

Hallo,
veieln Dank für die Anfrage.
Die "Ansprechschwelle" bzw "Auflösung" mit einem Metallfolien Dehnungsmessstreifen liegt bei etwa 0,1µm/m.
Eine ausführliche Antwort ist hier:
dehnungsmessstreifen-f11/halbleiter-dms-oder-metallfolien-dms-t173.html#p448

Wenn man einen Sensor baut, dann ist in der Tat eine Dehnung von wenigstens 100µm/m am Messbereichsende (bei 100% Belastung) anzustreben.
1000µm/m verwendet man oft für Präzisions-Sensoren.

Die temperaturbedingte Dehnung ("Wärmeausdehnung" von Stahl beträgt immerhin 12µm/m pro °C.

Einige Hinweise zum Thema Dehnung sind hier:
https://www.facebook.com/MEsysteme/post ... 7175517074

Um die Lagerkraft zu messen, muss man in der Regel einen "Verformungskörper" um das Lager herum konstruieren.
Dieser Verformungskörper ist dann in vielerlei Hinsicht optimiert:
a) er enthält Flächen, Kabelkanäle, Zugentlastungen und ggfs. Abdeckungen /Gehäuse für den DMS
b) die Dehnbereiche sind so angeordnet, dass man gezielt nur eine Messrichtung erfasst. Dehnungen infolge Querbelastungen sollen kompensiert werden.
c) bei einem Mehrachsen Sensor werden zwei oder drei Messrichtungen erfasst. Durch die Konstruktion des Verformungskörpers und durch die Anordnung der DMS werden die Messrichtungen gegenseitig unterschieden (das Übersprechen wird so klein wir möglich gehalten).

Eventuell kann man auch einen Kraftensor unter einem Stehlager anordnen:
http://www.me-systeme.de/sensorik/kraft ... ensor.html

Gerne unterstützen wir Sie bei der Konstruktion eines Lagerkraftsensors...

Viele Grüße
Holger Kabelitz


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