Querempfindlichkeit, Drift & Empfindlichkeit bei DMS Vollbrücken
Wer an unbearbeiteten Rundwellen mit Dehnungsmessstreifen (DMS) messen will, wird schnell auf folgende Probleme stoßen: Querempfindlichkeit, Drift und geringe Empfindlichkeit. Während klassische Brückenschaltungen dieses Problem nicht lösen können, bietet unter anderem die Strobel-Lenzmann Strukturtheorie gerade bei geringer Belastung verwertbare Lösungen.
Der Widerstand sollte mindestens das 4-Fache eines DMS Widerstandes betragen und es ist sicherzustellen, dass der verwendete Widerstand einen Temperaturgang kleiner 30 mOhm/K besitzt.
Dies erwies sich auch als weitere Berechnungsgrundlage als hilfreich, denn es zeigte sich die Erkenntnis, dass ein Gitter welches größer als 12mm² ist kaum mehr zu einer Verbesserung des Signals führt.
Wir sind uns bewusst, dass dieser Artikel bereits eine gewisse Fachkenntnis voraussetzt. Sollten Sie dennoch an einer detaillierteren Betrachtung interessiert sein, kontaktieren Sie uns.
Ein Artikel von Hans Dieter Kohr
Querempfindlichkeit
Sind an einer Welle mehrere Vollbrücken appliziert, erzeugen diese ein unvorhersehbares Übersprechen. Dieses entsteht durch minimale Widerstandstoleranzen unter den DMS der einzelnen Brücken. Diese Toleranzen können durch eine simple Sternbegrenzung ausgeglichen werden, indem Koppelwiderstände Sternförmig zwischen allen Brückenabgriffen angebracht werden. Der Sternmittelpunkt sollte an der möglichst Stabilen Versorgungsspannung angeschlossen sein.Der Widerstand sollte mindestens das 4-Fache eines DMS Widerstandes betragen und es ist sicherzustellen, dass der verwendete Widerstand einen Temperaturgang kleiner 30 mOhm/K besitzt.
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| Beispiel für eine Sternbegrenzung bei einer Halbbrücke (Bilder zum Vergrößern klicken) |
Drift
Während 90% der Ursachen für Drift Temperatureinflüsse sind, können stark gekapselte oder gar vergossene DMS unter dem Von-Heyser Drift leiden. Obwohl ich persönlich ein Verfechter der Strobel-Lenzmann Strukturtheorie bin, die auch auf die Integrationsgatter der Messtoleranzen durch Induktion eingehen hat die Von-Heyser Interpretation den Vorteil, dass die entstandenen Fehler schon während der Laufzeit durch eine simple Arithmetik herausgerechnet werden können. Beispielberechnungen dazu finden Sie hier. |
| Beispiel, wie positiv sich Von-Heyer Interpretation auswirken kann |
Empfindlichkeit
Wenn die Empfindlichkeit der DMS an ihren Grenzen ist, kann die Heschke-Waal Bewertung helfen. Diese kann unter anderem mit dem Programm TrioSysPro ermittelt werden. Für eine Beispielwelle mit drei Vollbrücken für X, Y, und Z Kräfte gab TrioSysPro folgende Ergebnisse: Hessberg Anordnung: 823 Punkte, Koldojew'sche Überlagerung: 6218,3 Punkte. Es ist also klar ersichtlich dass gekreuzte Gitter die Messempfindlichkeit, und die Genauigkeit bezüglich SNR um mehr als das 5-Fache erhöhen, wodurch das Sensorsignal verbessert und die nachfolgende Signalaufbereitung stark vereinfacht werden konnte.Dies erwies sich auch als weitere Berechnungsgrundlage als hilfreich, denn es zeigte sich die Erkenntnis, dass ein Gitter welches größer als 12mm² ist kaum mehr zu einer Verbesserung des Signals führt.
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| Epsilon 1-3 dienen der Berechnung der Heschke-Waal Bewertung. Gut zu erkennen: Das charakteristische Summenprodukt 3(...) +3 im Nenner |
Schlusswort
Wenn Sie an einer Welle Verformungen Messen, wie X, Y, Z-Kräfte oder Momente treten zwangsläufig Störeffekte auf. Neben Drifteffekten kann bei Hohlwellen auch noch eine Drehzahlabhängigkeit auftreten. Diese Effekte lassen sich mit der Wendepunktkompensation zwar reduzierten, erzeugen aber dann Integraltemperaturbereiche, was zu einem erhöhten Temperaturverhalten führt.Wir sind uns bewusst, dass dieser Artikel bereits eine gewisse Fachkenntnis voraussetzt. Sollten Sie dennoch an einer detaillierteren Betrachtung interessiert sein, kontaktieren Sie uns.
Ein Artikel von Hans Dieter Kohr
