Dehnungsmessstreifen-Baugruppe

Eine Dehnungsmessstreifen-Baugruppe ist ein kritisches Sensorelement in Durchflussmessern und Wägezellen, das mechanische Verformung (Dehnung) erkennt und misst, indem es sie in proportionale Änderungen des elektrischen Widerstands umwandelt. Sie besteht typischerweise aus einem gemusterten Metallfolien- oder Halbleitergitter, das auf einem flexiblen Trägermaterial befestigt ist und dann auf der Messoberfläche angebracht wird. Wenn sich die Oberfläche unter Last oder Druck verformt, ändert sich der elektrische Widerstand des Messstreifens, was eine präzise Messung von Kraft, Gewicht, Druck oder Durchflussraten in industriellen Anwendungen ermöglicht. Die Baugruppe ist für die Integration in Messsysteme ausgelegt und dient als primäres Sensorelement. Ihre Konstruktion umfasst ein Konstantanfolien-Gitter, eine Polyimid-Trägerschicht, einen Epoxidklebstoff zum Bonden und eine Schutzbeschichtung, um gegen Umwelteinflüsse abzuschirmen. Die Gitterlänge reicht typischerweise von 1 bis 10 mm, abhängig von den Anwendungsanforderungen; dieses Maß muss für das spezifische Modell bestätigt werden. Der Dehnungsmessstreifen arbeitet nach dem Prinzip der Piezoresistivität, bei der mechanische Dehnung Dimensionsänderungen im leitfähigen Gitter induziert und dessen elektrischen Widerstand verändert. Diese Widerstandsänderung wird mit einer Wheatstone-Brückenschaltung gemessen, die eine zur angelegten Dehnung proportionale Spannungsausgabe erzeugt. In Durchflussmessern erfasst er druckinduzierte Verformung; in Wägezellen misst er kraftinduzierte Biegung oder Kompression. Für die richtige Auswahl müssen Ingenieure die Gitterlänge, das Trägermaterial, die Klebstoffkompatibilität und die Schutzbeschichtung basierend auf der Betriebsumgebung berücksichtigen. Modellspezifische Werte und Normen sollten mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden. Wartungssignale umfassen Drift in der Ausgabe, physische Schäden am Gitter oder Träger oder Versagen der Klebeverbindung. Versagensgrenzen sind durch die maximale Dehnung definiert, die der Messstreifen ohne bleibende Verformung oder Bruch aushält, was vom Hersteller angegeben werden muss.

Der Dehnungsmessstreifen arbeitet nach dem Prinzip der Piezoresistivität. Wenn mechanische Dehnung auf den Messstreifen ausgeübt wird, erfährt das leitfähige Gittermuster Dimensionsänderungen (Dehnung oder Kompression), die seinen elektrischen Widerstand verändern. Diese Widerstandsänderung wird mit einer Wheatstone-Brückenschaltung gemessen, die eine zur angelegten Dehnung proportionale Spannungsausgabe erzeugt. In Durchflussmessern erfasst er druckinduzierte Verformung; in Wägezellen misst er kraftinduzierte Biegung oder Kompression.