Einführung zum Dehnungsmessstreifen

Ein Dehnungsmessstreifen ist ein MessgerätBelastungauf ein Objekt. Erfunden vonEdward E. SimmonsundArthur C. Ruge1938 bestand der gebräuchlichste Dehnungsmessstreifen aus einemisolierendflexibler Träger, der ein Metallfolienmuster trägt. Das Messgerät wird mit einem geeigneten Kleber, wie zCyanoacrylat. Während das Objekt deformiert wird, wird die Folie deformiert, wodurch es zu einer Verformung kommtelektrischer Wiederstandwechseln. Diese Widerstandsänderung wird üblicherweise mit a gemessenWheatstone Brückebezieht sich auf die Belastung durch die alsEichfaktor.

Physische Operation

Ein Dehnungsmessstreifen nutzt die physikalischen Eigenschaften vonelektrischer Leitwertund seine Abhängigkeit von der Geometrie des Leiters. Wenn einelektrischer Leiterwird innerhalb der Grenzen seiner gedehntElastizitätDamit es nicht bricht oder sich dauerhaft verformt, wird es schmaler und länger. Änderungen, die seinen elektrischen Widerstand von Ende zu Ende erhöhen. Wenn umgekehrt ein Leiter so zusammengedrückt wird, dass er nicht knickt, verbreitert er sich und verkürzt sich, wodurch sein elektrischer Widerstand von Ende zu Ende abnimmt. Aus dem gemessenenelektrischer Wiederstanddes DMS, die Menge der induziertenStresskann gefolgert werden.

Ein typischer Dehnungsmessstreifen ordnet einen langen, dünnen leitenden Streifen in einem Zick-Zack-Muster aus parallelen Linien an. Dies erhöht die Empfindlichkeit nicht, da die prozentuale Änderung des Widerstands für eine gegebene Dehnung für den gesamten Zick-Zack wie für jede einzelne Spur ist. Eine einzelne lineare Kurve müsste jedoch extrem dünn sein und daher zu Überhitzung neigen (wodurch sich ihr Widerstand ändert und sie sich ausdehnt), oder sie müsste bei einer viel niedrigeren Spannung betrieben werden, was die Messung von Widerstandsänderungen erschwert genau.

Messfaktor

DasEichfaktor{\ displaystyle GF}ist definiert als:

• {\ displaystyle GF = {\ frac {\ Delta R / R_ {G}} {\ epsilon}}

woher

• {\ displaystyle \ Delta R}ist die Änderung des Widerstands durch Dehnung verursacht,

• {\ displaystyle R_ {G}}der Widerstand des unverformten Messgeräts ist und

• {\ displaystyle \ epsilon}ist anstrengend.

Bei herkömmlichen Metallfolienmessgeräten liegt der Messfaktor normalerweise etwas über 2. Bei einem einzelnen aktiven Messgerät und drei Blindwiderständen mit dem gleichen Widerstandswert um das aktive Messgerät in aWheatstone BrückeKonfiguration, die Ausgabe {\ displaystyle v}Von der Brücke ist ungefähr:

• {\ displaystyle v = {\ frac {BV \ cdot GF \ cdot \ epsilon} {4}}

woher

• {\ displaystyle BV}ist die Brückenanregungsspannung.

Folienmessgeräte haben typischerweise aktive Flächen von etwa 2–10 mm2. Bei sorgfältiger Installation die richtige Lehre und die richtigeKlebstoffkönnen Dehnungen bis zu mindestens 10% gemessen werden.