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PTB-Berichte Mechanik und Akustik (MA)
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Bericht
| Titel: | Verhalten piezoelektrischer Kraftaufnehmer unter Wirkung mechanischer Einflussgrößen |
|---|---|
| Autor(en): | O. Mack |
| Editor: | Physikalisch-Technische Bundesanstalt |
| Report Typ: | PTB-Report |
| Jahr: | 2006 |
| Dokument Nummer: | PTB-MA-77 |
| Seite(n): | 174 |
| ISBN: | ISBN 3-86509-464-3 ; ISSN 0179-0595 |
| Zusammenfassung: | In der vorliegenden Arbeit werden erstmals piezoelektrische Kraftaufnehmer umfassend und systematisch hinsichtlich ihrer statischen metrologischen Eigenschaften untersucht. Ihr messtechnisches Verhalten wird dabei mit neu entwickelten, analytischen und numerischen Modellen nachgebildet und experimentell verifiziert. Hinsichtlich der Wirkung mechanischer Einflussgrößen zeigen die durchgeführten Analysen, dass Querkrafteinflüsse lediglich eine untergeordnete Rolle spielen, während sich eine Biegeempfindlichkeit in nennenswerter Größe mit einem sinusförmig-richtungsabhängigen Anteil und einer richtungsunabhängigen und nichtlinearen Komponente bemerkbar macht. Die präzise analytische und numerische Beschreibung des messtechnischen Verhaltens von piezoelektrischen Kraftaufnehmern wird erst durch die Entwicklung eines an die Anforderungen der piezoelektrischen Messtechnik angepassten Kalibrierverfahrens experimentell verifizierbar und industriell nutzbar. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Verfahren ermöglicht erstmals die Kalibrierung piezoelektrischer Kraftaufnehmer mit statischen Kräften unter Angabe einer gegenüber bestehenden Kalibrierverfahren reduzierten Messunsicherheit. In this contribution, piezoelectric force transducers will be investigated for the first time comprehensively and systematically with regard to their static metrological properties. Their metrological behaviour will be reconstructed by means of newly developed analytical and numerical models and verified experimentally. As to the impact of mechanical influence quantities, the analyses carried out show that the influences of transverse force only play a minor role, whereas a considerable bending sensitivity becomes evident with a sinusoidal, direction-dependent portion and a direction-independent and nonlinear component. The precise analytical and numerical description of the metrological behaviour of piezoelectric force transducers will not become experimentally verifiable - and thus industrially applicable - until a calibration method has been developed which meets the requirements of piezoelectric measuring techniques. Thanks to the method developed within the scope of this work, it is for the first time possible to calibrate piezoelectric force transducers by means of static forces and by stating a - compared to existing calibration methods - reduced uncertainty of measurement |
| Bemerkung: | Verhalten piezoelektrischer Kraftaufnehmer unter Wirkung mechanischer Einflussgrößen ; (PTB-Bericht PTB-MA-77) ; Zugl.: Hannover, Univ., Diss., 2005 |