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Sie interessieren sich für Dehnungsmessung, wissen aber nicht, welche Gantner-Produkte für Sie am besten geeignet sind?
Unsere Ingenieure können Ihnen schnell dabei helfen, ein Q.series X DAQ auf Ihre Bedürfnisse zuzuschneiden.
Wenn ein Material mit einer Kraft belastet wird, entsteht eine Spannung, die zu einer Verformung des Materials zur Folge hat. Dehnung ist die Verformung des Materials durch die Spannung. Sie ist einfach ein Verhältnis zwischen der Längenänderung und der ursprünglichen Länge. Die Höhe der Belastung hängt vom Material ab. Die Dehnung kann mit einem Dehnungsmessstreifen gemessen werden. Ein Dehnungsmessstreifen ist ein piezoresistiver Sensor, der 1938 von Arthur Claude Ruge und Edward E. Simmons erfunden wurde. Ein Dehnungsmessstreifen besteht aus einem Halbleitermaterial, dessen Widerstand sich ädert, wenn das Material gedehnt oder gestaucht wird.
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Unsere Datenerfassungssysteme für die Dehnungsmessung mit Trägerfrequenzanregung überlagern das interessierende Dehnungssignal vor der Messung mit einem hochfrequenten Trägersignal, um unerwünschtes niederfrequentes Rauschen und Interferenzen herauszufiltern, was genauere Messungen der Dehnung ermöglicht.
Wir bieten Datenerfassungssysteme an, die alle drei Arten von Dehnungsmessstreifen messen können, was Ihnen Flexibilität und Kompatibilität mit einer breiten Palette von Anwendungen bietet. Wählen Sie die beste Art von Messgerät für eine bestimmte Anwendung und führen Sie immer die genauesten und geeignetsten Messungen durch.
Für spezielle Anwendungsfälle können Sie auch unsere universellen Datenerfassungssysteme mit Analogeingang in Betracht ziehen, die ebenfalls Voll-, Halb- und Viertelbrücken-Dehnungsmessungen durchführen können, wobei Sie die Sensorerregung bis zu 12 V frei programmieren oder den mitgelieferten Analogausgang von ± 10 V oder 0-20 mA nutzen können.
Wo wird die Dehnungsmessung eingesetzt?
Die Dehnungmessstreifen-Technologie hat praktisch unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Strukturprüfung und -überwachung, z. B. bei der Prüfung der Lebensdauer von Strukturkomponenten in der Automobil- und Schienenfahrzeugindustrie. Der Einsatz von Dehnungsmessstreifen in der Luft-, Militär- und Raumfahrttechnik hat eine lange Tradition. Dehnungsmessstreifen werden für statische und Ermüdungsprüfungen an Bauteilen und Unterbaugruppen direkt auf tragende Bauteile geklebt. In der Branche der erneuerbaren Windenergie werden Dehnungsmessstreifen (DMS) eingesetzt, um die strukturelle Leistung von Windturbinenblättern und -lagern zu prüfen und den Zustand von Windturbinen im Feld zu überwachen. Dehnung werden auch zur Überwachung von ziviler Infrastruktur (Brücken, Tunnel, Eisenbahnen, Dämme), Öl- und Gaspipelines oder Kernkraftwerken eingesetzt.
Warum Gantner für die Dehnungsmessung?
Hochauflösende Verstärkung von Dehnungssignalen
Single-Ended-Eingänge, wie z. B. Viertelbrückenschaltungen, können Masseschleifen aufweisen und unter elektrischem Rauschen leiden. Ein Dehnungsverstärker mit einem 24-Bit-Sigma-Delta-A/D-Wandler (ADC) führt zu einem geringeren Quantisierungsrauschen und einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Sigma-Delta-ADCs verwenden Oversampling, Filterung und Rauschformung, um die höchste Auflösung zu erreichen.
Der Messbereich ist wichtig
Die Genauigkeit wird durch den Messbereich und die Verstärkungsgenauigkeit des Messverstärkers beeinflusst. Die modernen Messverstärker von Gantner bieten einstellbare Messbereiche mit einer Verstärkungsgenauigkeit von ± 0,05 %. Ein Messbereich von ± 2000 µm/m würde zu einem Gesamtfehler von nur 1 µm/m führen, und ein breiter Messbereich von ± 20.000 µm/m zur Risserkennung hätte einen Gesamtfehler von nur 10 µm/m.
Optimale Brückenspeisespannung
Die thermische Drift aufgrund der Selbsterhitzung der Dehnungsmessstreifen führt zu einer scheinbaren Veränderung der Dehnung, die nicht tatsächlich auf die Verformung der Probe zurückzuführen ist. Je höher die dem Messgerät zugeführte Erregerspannung ist, desto mehr Strom und Wärme werden durch den durch die Drähte fließenden Strom erzeugt. Die Dehnungsverstärker von Gantner Instruments bieten eine Impulsbrückenanregung, um den Fehler durch die Selbsterhitzung des Sensors zu minimieren.
Automatische Kompensation des Leitungsdrahtwiderstands
Gantner verwendet eine bewährte Methode zur kontinuierlichen Korrektur des Zuleitungswiderstands durch ratiometrische Erfassung des internen Brückenabschlusswiderstands, die Messfehler automatisch korrigiert, sogar während der Messung. Eine manuelle Shunt-Kalibrierung ist nicht erforderlich, so dass auch Bedienerfehler ausgeschlossen sind.
Trägerfrequenztechnologie
Trägerfrequenzverstärker eliminieren alle Frequenzen und Oberwellen außerhalb der Trägerfrequenzbandbreite, wenn Daten in Echtzeit erfasst werden, einschließlich thermoelektrischem Spannungsrauschen, Netzfrequenzen und Resonanzfrequenzen von Motoren in der Nähe. Auf diese Weise wird die Qualität der Signale während der Messung und die Signalintegrität bei Verwendung für ein Kontrollsignal verbessert.
Diese Eigenschaften sind letztlich notwendig, um die besten Ergebnisse bei der Dehnungsmessung zu erzielen.
DMS-Signale professionell messen
Mehrere Module der Q.series erfassen Signale von Brücken:
- A101, das Multifunktionsmodul mit einer Abtastrate von 100 kHz
- A102, das schnelle Modul mit Analogausgang
- A106, das universelle Brückenmodul mit wählbarem DC- und TF-Eingang
- A107, das preisgünstige 4-Kanal-Modul mit einer Abtastrate von 10 kHz
- A116, das 8-Kanal-Modul für Viertel-, Halb- und Vollbrücken bei 10 kHz / Kanal
Produktbeispiel: Messmodul A106
Dieses Modul bietet drei Optionen für die Speisung der Messbrücke:
Gleichspannungsversorgung
Geeignet für hochohmige Messbrücken und lange Kabel zwischen Messwertaufnehmer und Messgerät. Bei Gleichstrom zeigt die Kabelkapazität keine Wirkung.
Trägerfrequenz Speisung
Es werden nur modulierte Signale übertragen. Daher zeigen Trägerfrequenzgeräte ein besseres Drift-, Rausch- und Empfindlichkeitsverhalten.
TF 4,8 kHz
Geeignet für DMS und induktive Aufnehmer. Bei längeren Kabeln kann es jedoch zu Phasenverschiebungen zwischen der Stromversorgung und dem Messsignal kommen, was die Empfindlichkeit verringert.
TF 600 Hz
Diese Trägerfrequenz ist für hohe Genauigkeitsanforderungen geeignet. Die Kabelkapazität zeigt keine nennenswerten Auswirkungen.
Produktbeispiel: Messmodul A116
Das bevorzugte Modul für schnelle und kompakte Lösungen für Messungen mit DMS Viertel-, Halb- und Vollbrücken.
- Messen und Konditionieren von bis zu 8 parallelen Kanälen mit 10 kHz – kein Multiplexing
- Kompensiert Kabelinterferenzen durch gleichzeitige Referenzmessung des Spannungsabfalls
- 120-Ω- und 350-Ω-Padding-Widerstände – 0,05 ppm / K – für Hochtemperaturstabilität
- Shunt-Widerstand zur Erfassung von Änderungen während der Messung
- Messbereich 2.000 μm / m und 20.000 μm / m zur einfachen Anpassung an die Signale
- Q.station ermöglicht die synchrone Erfassung (Jitter 1 μs) von mehreren hundert Kanälen
Die Stabilität der Messung mit Single-DMS hängt hauptsächlich von der Temperaturempfindlichkeit der Auffüllwiderstände ab:
Ein 350-Ω-Band ändert seinen Widerstand bei 1000 μm / m (k=2) auf 700 mΩ. Die Temperaturstabilität des Füllwiderstands A116 beträgt 0,05 ppm / K, was 0,025 μm / m pro Grad Temperaturänderung oder 0,025% / 10 K entspricht. Beträgt die Widerstandsstabilität beispielsweise nur 5 ppm / K, so beträgt die Abweichung 2,5 μm / m pro Grad oder 2,5% / 10 K.
Möchten Sie vermeiden, dass die Temperatur statt der Dehnung gemessen werden?
Bei der Verwendung von Dehnungsmessstreifen sind Schwankungen der Umgebungstemperatur die häufigste Ursache für Messfehler. Eine temperaturbedingte Änderung des Brückenwiderstands von nur 0,1 % kann zu einer Dehnung von 500 µm/m führen. Sie wollen vermeiden, dass Ihre Dehnungsmessung zu einer Temperaturmessung wird.
Laden Sie unser kostenloses Whitepaper herunter, um zu erfahren, wie wichtig die Auswahl des richtigen Brückenabschlusswiderstands ist. Darüber hinaus erfahren Sie, wie Sie mit unserer Trägerfrequenztechnologie Rauschen reduzieren und Messfehler, die durch lange Sensorkabel entstehen, automatisch kompensieren können.
Wer vertraut Gantner bei der Dehnungsmessung?
Anwendungsbeispiele
Die hochmoderne Datenerfassungs-Technologie von Gantner wird weltweit für Anwendungen in den Bereichen Mobilität, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen und Energie genutzt. Schauen Sie sich aktuelle Branchenbeispiele an und entdecken Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.
AE
Measuring temperature in components of Hybrid Electric Drives
Für unseren Kunden, einen bekannten deutschen Marktführer im Bereich Maschinenbau und Technologie, lieferten wir die Lösung für eine Prüfanwendung zur Temperaturmessung von Komponenten und neuen Materialien für elektrische Hybridantriebe.