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Dynamisches Brückennormal schafft Voraussetzung für den industriellen Einsatz dynamischer Kraft-, Drehmoment- und Druckmessungen

08.11.2012

Zur Messung dynamischer mechanischer Größen wie Kraft, Drehmoment oder Druck werden häufig Sensoren auf Basis von Dehnungsmessstreifen (DMS) in Kombination mit zugehörigen Brückenmessverstärkern eingesetzt. Um die Austauschbarkeit von Sensoren und Messverstärkern für industrielle Anwendungen mit einer großen Anzahl dieser Komponenten zu gewährleisten, müssen sowohl die Sensoren als auch die Messverstärker separat kalibriert werden.

Das an der PTB entwickelte dynamische Brückennormal schafft die Voraussetzung, um derartige Brückenverstärker sowohl statisch als auch dynamisch zu kalibrieren. Zu diesem Zweck werden mit Hilfe von multiplizierenden Digital-zu-Analog-Konvertern (MDACs) aus der DC Brückenspeisespannung (Ui), die der Brückenverstärker zur Verfügung stellt, sinusförmige Spannungssignale (Uref) mit Frequenzen bis in den kHz-Bereich erzeugt. Nach dem Herunterteilen des Spannungssignals durch einen resistiven Spannungsteiler, der durch die Widerstände R1 bis R3 dargestellt wird, ergibt sich das ratiometrische Kalibriersignal (Uo) in mV/V, das eine harmonische Brückenverstimmung des Sensors simuliert. Die Eingangs- und Ausgangswiderstände (Ri und Ro) dienen der Impedanzanpassung des dynamischen Brückennormals an die typischen Sensorwerte.

Die rückführbare Kalibrierung des dynamischen Brückennormals ermöglicht fortan eine dynamische Kalibrierung von Brückenmessverstärkern, die wiederum zur Kalibrierung der Sensoren eingesetzt werden können.

Die erreichten Unsicherheiten des dynamischen Brückennormals liegen im Frequenzbereich bis zu 1 kHz für die Spannungsamplitude bei weniger als 0,03% und für die Phase bei weniger als 0,05°.

 


Abbildung 1: Schematischer Aufbau des dynamischen Brückennormals zur dynamischen Kalibrierung von Brückenmessverstärkern.

 

Ansprechpartner: F. Beug
Fachbereich 2.1: 
Gleichstrom und Niederfrequenz