Wie funktioniert ein DMS-Sensor?

Das Funktionsprinzip des Dehnungsmessstreifensensors basiert auf der Dehnungswirkung des Materials, d. h. das Objekt verformt sich, wenn es einer Kraft oder einem Druck ausgesetzt wird. Unter Dehnung versteht man die Änderung der Längeneinheit oder Flächeneinheit eines Objekts, üblicherweise ausgedrückt als Dehnungsrate, also das Verhältnis der Dehnung zur Anfangslänge oder Anfangsfläche. Das Funktionsprinzip des Dehnungsmessstreifensensors kann in Schritte wie die Auswahl geeigneter Materialien, die Vorbereitung von Sensorelementen, die Installation von Sensorelementen, die Dehnungsmessung, die Ausgabe elektrischer Signale sowie die Signalverarbeitung und -anzeige unterteilt werden. Dehnungssensoren werden häufig in den Bereichen Industrie, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Gebäudestrukturen und Medizin eingesetzt.

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Dehnungssensor ist ein üblicher Sensor zur Messung physikalischer Größen, der zur Messung der Dehnung oder Verformung eines Objekts verwendet wird. Es wandelt die Dehnung des Objekts basierend auf den Dehnungseigenschaften des Materials in ein elektrisches Ausgangssignal um. Das Funktionsprinzip des Dehnungsmessstreifensensors wird im Folgenden ausführlich vorgestellt.

Das Funktionsprinzip des Dehnungsmessstreifensensors basiert auf der Dehnungswirkung des Materials, d. h. das Objekt verformt sich, wenn es einer Kraft oder einem Druck ausgesetzt wird. Unter Dehnung versteht man die Änderung der Längeneinheit oder Flächeneinheit eines Objekts, üblicherweise ausgedrückt als Dehnungsrate (Dehnung), bei der es sich um das Verhältnis der Dehnung zur Anfangslänge oder Anfangsfläche handelt.

Dehnungssensoren bestehen in der Regel aus Metallmaterialien, wie zum Beispiel Metallfolien, Metallblechen oder Metalldrähten. Diese Metallwerkstoffe haben gute elastische Eigenschaften und können sich bei Einwirkung äußerer Kräfte elastisch verformen.

Das Funktionsprinzip des Dehnungsmessstreifensensors kann in die folgenden Schritte unterteilt werden:

1 Wählen Sie das geeignete Material aus: Wählen Sie entsprechend den Eigenschaften und dem Messbereich des zu messenden Objekts das geeignete Metallmaterial aus Sensorelement des Sensors. Zu den häufig verwendeten Materialien gehören Chrom-Nickel-Legierungen, Aluminium, Stahl usw.

2. Vorbereitung des Sensorelements: Bereiten Sie das ausgewählte Metallmaterial in die entsprechende Form und Größe vor. Zu den gängigen Formen gehören Folien, Platten oder Netze. Die Geometrie und Größe des Sensorelements beeinflussen die Empfindlichkeit und den Messbereich des Sensors.

3. Sensorelement installieren: Befestigen Sie das Sensorelement auf der Oberfläche oder Struktur des zu messenden Objekts. Die Befestigung erfolgt in der Regel durch Kleben oder Schweißen. Stellen Sie sicher, dass das Sensorelement engen Kontakt mit dem Objekt hat, damit die Belastung genau erfasst werden kann.

4. Dehnungsmessung: Wenn auf ein Objekt eine äußere Kraft einwirkt, erfährt das Sensorelement eine Dehnung. Diese Spannungen verursachen kleine Änderungen in der Geometrie des Sensorelements. DMS-Sensoren berechnen die Dehnung eines Objekts, indem sie diese winzigen Änderungen messen.

5. Elektrischer Signalausgang: Die Belastung des Sensorelements führt zu Änderungen seiner elektrischen Eigenschaften wie Widerstand, Kapazität oder Induktivität. Dehnmessstreifensensoren messen Änderungen dieser elektrischen Eigenschaften und wandeln sie in elektrische Signalausgänge um. Am gebräuchlichsten ist es, die Dehnung in eine Widerstandsänderung umzuwandeln und so einen Widerstandsdehnungsmessstreifen einzusetzen.

6. Signalverarbeitung und -anzeige: Der elektrische Signalausgang des Dehnungsmessstreifensensors ist normalerweise klein und muss für die anschließende Datenerfassung, -analyse und -anzeige einer Signalverstärkung, Filterung und Konditionierung unterzogen werden. Zu den gängigen Signalverarbeitungsmethoden gehören analoge Signalverstärkung, digitale Signalverarbeitung und Mikroprozessorsteuerung.

Die Genauigkeit und Empfindlichkeit von DMS-Sensoren hängen von mehreren Faktoren ab, darunter den Materialeigenschaften, der Geometrie, der Größe und der Installationsmethode des Sensorelements. Darüber hinaus hat die Temperatur auch einen Einfluss auf die Dehnungseigenschaften metallischer Werkstoffe, sodass bei Anwendungen eine Temperaturkompensation berücksichtigt werden muss.

DMS-Sensoren werden häufig in den Bereichen Industrie, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Gebäudestrukturen und Medizin eingesetzt. Es kann physikalische Größen wie Dehnung, Kraft, Druck, Gewicht und Verformung von Objekten messen und so zu einer Überwachung, Steuerung und Sicherheit in Echtzeit beitragen.

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