1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 73<br />
144 4.1 Resistive Kraft- und Drucksensoren 4.1.2 Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen 145<br />
daher wesentlich niedriger (nach [4.2]).<br />
Metall-Dehnungsmeßstreifen lassen sich auf Kunststoffolien herstellen, <strong>die</strong> anschließend<br />
mit Epoxidharz auf beliebige Federkörpern geklebt werden. Hierbei ist dann zusätzlich<br />
noch das Kriechen der Kunststoffolie, sowie des Klebers zu berücksichtigen.<br />
Weiterhin ist von Bedeutung der Einfluß der Luftfeuchtigkeit auf <strong>die</strong> organischen Träger;<br />
Störungen <strong>die</strong>ser Art können nur durch hermetischen Abschluß äußerer Gase<br />
(z.B. Bedampfung mit einer Metallschicht) ausgeschlossen werden. Bild 4.1.2-4a zeigt<br />
den Herstellungsprozeß für einen Kunststoffolien-DMS.<br />
Bild 4.1.2-2<br />
Temperaturverhalten von Dehnungsmeßstreifen (DMS) auf Federkörpern (Stahl,<br />
CuBe, Aluminiumlegierungen, nach [4.2])<br />
a) Temperaturabhängigkeit der k-Faktoren verschiedener DMS-Werkstoffe im<br />
Vergleich zur Temperaturabhängigkeit der Elastizitätsmoduln von Stahl und<br />
Aluminiumlegierungen. Eine weitgehende Anpassung ist mit DMS aus NiCr-Legierungen<br />
(Modco-Folien, modified Karma) möglich<br />
b) Beispiel für eine optimierte Temperaturabhängigkeit der relativen Widerstandsänderung<br />
Eine bleibende Veränderung der Sensoreigenschaften entsteht durch das Langzeitkriechen<br />
(langsam ablaufende plastische Verformung unter gleichbleibender mechanischer<br />
Spannung, s. Band 1, Abschnitt 3.2.1) des Federkörpers. Die resultierende<br />
Verschiebung der Sensorkennlinie läßt sich teilweise dadurch kompensieren, daß für <strong>die</strong><br />
DMS ein Kriechverhalten mit entgegengesetzter Wirkung eingestellt wird (Bild 4.1.2-3)<br />
Bild 4.1.2-4<br />
Kunststoffolien-Dehnungsmeßstreifen:<br />
a) Die Trägerfolie wird mit der DMS-Metallschicht bedeckt und nach einem<br />
Photolithographieprozeß durch Ätzen strukturiert (nach [4.2], s. Band 2,<br />
Abschnitt 8.2)<br />
b) Empfindlichkeitseinstellung bei DMS in Vollbrückenschaltung<br />
Bild 4.1.2-3<br />
Kompensation der Langzeitdrift des Meßsignals aufgrund des mechanischen<br />
Kriechens des Federkörpers (Kurve A) durch ein entgegengesetzt wirkendes Kriechverhalten<br />
im Dehnungsmeßstreifen (Kurve C, das Kriechverhalten kann durch das<br />
Meßgitter des DMS beeinflußt werden). Die resultierende Langzeitdrift (Kurve B) ist<br />
Aufklebbare Folien-Dehnungsmeßstreifen haben den großen Vorteil, daß sie vom Anwender<br />
selbst auf beliebig geformten Werkstücken angebracht werden können. Sie werden<br />
in einer Vielfalt von Größen und Ausführungsformen hergestellt (Bilder 4.1.2-5 und<br />
Tab. 4.1.2-1), <strong>die</strong> bereits auf verschiedene Formen und Abmessungen der Federkörper<br />
optimiert sind. Gleichzeitig mit den Dehnungsmeßstreifen wird häufig ein Netzwerk<br />
von Widerständen gefertigt, über das – durch Auftrennen von Kurzschlußverbindungen<br />
– jeder DMS individuell abgeglichen werden kann. Bei Brückenschaltungen ist ein<br />
Sensortrimmen auf Empfindlichkeit (Bild 4.2.1-4b) und auf minimales Nullpunktsignal<br />
möglich. Ein grundsätzlicher Nachteil von Folien-DMS ist <strong>die</strong> Temperaturbeständig-