Dieser Artikel erklärt, wie thermische und scheinbare Dehnung entstehen, was selbsttemperaturkompensierte DMS leisten und wann Dummy-DMS, Halb- oder Vollbrücken sowie rechnerische Korrekturen sinnvoll sind.
Temperaturänderungen können das Ergebnis einer DMS-Messung erheblich beeinflussen. Dabei wirkt Temperatur nicht nur auf den Dehnungsmessstreifen selbst, sondern auch auf das Bauteil, den Klebstoff, die Anschlussleitungen und die Messkette. Für präzise Messungen müssen diese Einflüsse voneinander unterschieden und mit geeigneten Maßnahmen reduziert werden.
Warum beeinflusst Temperatur die DMS-Messung?
Ein Dehnungsmessstreifen verändert seinen elektrischen Widerstand, wenn er mechanisch gedehnt oder gestaucht wird. Eine Temperaturänderung kann ebenfalls eine Widerstandsänderung hervorrufen. Gleichzeitig dehnt sich das Bauteil aufgrund seines Wärmeausdehnungskoeffizienten aus oder zieht sich zusammen.
Der Messverstärker kann zunächst nicht unterscheiden, ob eine Widerstandsänderung durch die zu untersuchende mechanische Belastung, durch Temperatur oder durch beide Einflüsse gemeinsam verursacht wurde. Ohne geeignete Kompensation können deshalb Messabweichungen entstehen.
Zu den wichtigsten Temperatureinflüssen gehören:
- die thermische Dehnung des Bauteils,
- die temperaturabhängige Widerstandsänderung des Messgitters,
- die scheinbare Dehnung des installierten DMS,
- die Temperaturabhängigkeit des k-Faktors,
- die Eigenerwärmung durch die Brückenspeisung,
- Temperaturwirkungen auf Klebstoff, Träger und Anschlussleitungen.
Diese Effekte sollten getrennt betrachtet werden, da sie unterschiedliche Kompensationsmaßnahmen erfordern.
Thermische Dehnung des Bauteils
Nahezu alle Werkstoffe ändern ihre Abmessungen mit der Temperatur. Bei einer gleichmäßigen Temperaturänderung lässt sich die freie thermische Dehnung näherungsweise beschreiben durch:
Erwärmt sich beispielsweise ein frei bewegliches Stahlbauteil mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa um 20 K, ergibt sich eine thermische Dehnung von ungefähr:
Diese Verformung ist physikalisch real. Ob sie als Nutzsignal oder als Störgröße betrachtet wird, hängt von der Messaufgabe ab.
Bei einer Untersuchung der Wärmeausdehnung soll diese Dehnung gemessen werden. Bei einer mechanischen Belastungsmessung soll dagegen häufig nur der Anteil erfasst werden, der durch Kraft, Druck, Biegung oder Torsion entsteht.
Freie und behinderte thermische Ausdehnung
Es ist wichtig, zwischen freier und behinderter Wärmeausdehnung zu unterscheiden. Kann sich ein Bauteil ungehindert ausdehnen, entsteht thermische Dehnung, aber im Idealfall keine thermisch verursachte mechanische Spannung.
Ist die Ausdehnung dagegen durch Einspannungen, Verbindungen oder andere Bauteile behindert, entstehen zusätzlich thermische Spannungen. Diese Spannungen sind reale mechanische Belastungen und dürfen nicht grundsätzlich als Messfehler entfernt werden.
Ein typisches Beispiel ist eine fest eingespannte Rohrleitung. Erwärmt sich die Rohrleitung, kann sie sich nicht frei verlängern. Die dadurch entstehenden Spannungen sind für die strukturelle Bewertung relevant.
Vor jeder Temperaturkorrektur sollte deshalb geklärt werden, welche Messgröße benötigt wird:
- die gesamte Bauteildehnung,
- nur die mechanisch verursachte Dehnung,
- die freie Wärmeausdehnung,
- die durch behinderte Ausdehnung entstehende Spannung.
Temperaturabhängigkeit des DMS-Widerstands
Auch ohne mechanische Belastung verändert sich der elektrische Widerstand des Messgitters mit der Temperatur. Ursache ist der Temperaturkoeffizient des verwendeten Widerstandswerkstoffs.
Vereinfacht gilt:
Dieses temperaturbedingte Widerstandssignal wird von der Wheatstone-Brücke grundsätzlich genauso erfasst wie eine mechanisch verursachte Widerstandsänderung. Deshalb muss das Temperaturverhalten des DMS auf den Bauteilwerkstoff und den vorgesehenen Temperaturbereich abgestimmt werden.
Was ist scheinbare Dehnung?
Als scheinbare Dehnung wird das temperaturbedingte Ausgangssignal eines auf einem Bauteil installierten DMS bezeichnet, das nicht der gesuchten mechanischen Belastungsdehnung entspricht.
Sie entsteht insbesondere aus dem Zusammenspiel von:
- Wärmeausdehnung des Bauteils,
- Temperaturkoeffizient des Messgitterwiderstands,
- Temperaturverhalten von Träger und Klebstoff,
- Anpassung des DMS an den Bauteilwerkstoff.
Die scheinbare Dehnung ist somit keine einzelne Werkstoffeigenschaft, sondern das Ergebnis des vollständigen installierten DMS-Systems.
Vereinfacht kann sie als Differenz zwischen dem Temperaturverhalten des DMS und der thermischen Ausdehnung des Bauteils verstanden werden. In der Praxis wird sie häufig als Kennlinie in über der Temperatur angegeben.
Selbsttemperaturkompensierte DMS minimieren diese scheinbare Dehnung innerhalb eines definierten Temperaturbereichs, beseitigen sie aber nicht vollständig. Kyowa gibt für geeignete Kombinationen aus DMS und Werkstoff beispielsweise eine verbleibende scheinbare Dehnung innerhalb eines spezifizierten Kompensationsbereichs an.
Was passiert bei einer falschen Anpassung?
Wird ein DMS verwendet, dessen Temperaturkompensation nicht zum Bauteilwerkstoff passt, kann eine deutliche scheinbare Dehnung entstehen.
Ein für Stahl abgestimmter DMS auf Aluminium ist ein typisches Beispiel. Aluminium dehnt sich bei gleicher Temperaturänderung ungefähr doppelt so stark aus wie viele Stähle. Der Temperaturgang des DMS kann diese Differenz dann nicht ausreichend ausgleichen.
Die Folge kann ein Signal sein, das sich mit der Temperatur verändert, obwohl die mechanische Belastung unverändert bleibt.
Grenzen der Selbsttemperaturkompensation
„Selbsttemperaturkompensiert“ bedeutet nicht „temperaturunabhängig“. Folgende Restfehler können weiterhin auftreten:
- Abweichung des tatsächlichen Bauteilwerkstoffs vom nominellen Kompensationswert,
- Temperaturgradienten über der Messstelle,
- Abweichungen zwischen DMS-Chargen,
- Temperaturabhängigkeit des k-Faktors,
- Klebstoff- und Trägereinflüsse,
- Alterung,
- Eigenerwärmung,
- Temperaturwirkung auf die Anschlussleitungen.
Auswahl des passenden selbsttemperaturkompensierten DMS
Für die Auswahl sollte der tatsächliche Wärmeausdehnungskoeffizient des Bauteilwerkstoffs bekannt sein. Allgemeine Werkstofftabellen reichen nicht immer aus, weil Legierung, Wärmebehandlung, Faserrichtung oder Herstellungsverfahren den Wert beeinflussen können.
Besonders bei Verbundwerkstoffen ist Vorsicht geboten. Der Wärmeausdehnungskoeffizient kann richtungsabhängig sein und sich in Faserrichtung deutlich vom Wert quer zur Faserrichtung unterscheiden.
Die Auswahl sollte daher mindestens berücksichtigen:
- Bauteilwerkstoff und Wärmeausdehnungskoeffizient,
- Temperaturbereich,
- statische oder dynamische Messung,
- Messdauer,
- DMS-Serie,
- Klebstoff,
- Schutzsystem,
- geforderte Genauigkeit.
Die angegebene Temperaturkompensation gilt nur innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs und unter definierten Installationsbedingungen.
Dummy-DMS zur Temperaturkompensation
Ein Dummy-DMS ist ein zweiter, unbelasteter Dehnungsmessstreifen, der in einem benachbarten Arm der Wheatstone-Brücke eingesetzt wird. Der aktive DMS erfasst sowohl mechanische Dehnung als auch Temperatureinflüsse. Der Dummy-DMS soll dagegen nur denselben Temperatureinfluss erfahren. Werden beide korrekt verschaltet, können sich ihre temperaturbedingten Widerstandsänderungen im Brückenausgang weitgehend aufheben.
Anforderungen an einen Dummy-DMS
Damit die Kompensation funktioniert, sollte der Dummy-DMS:
- vom gleichen Typ und möglichst aus derselben Charge stammen,
- auf einem vergleichbaren Werkstoff installiert sein,
- dieselbe Temperatur wie der aktive DMS erfahren,
- mechanisch unbelastet bleiben,
- mit demselben Klebstoff und einem vergleichbaren Applikationsaufbau befestigt sein.
Eine häufige Lösung ist, den Dummy-DMS auf einem unbelasteten Referenzstück aus demselben Werkstoff zu installieren und dieses möglichst nah an der eigentlichen Messstelle anzubringen.
Grenzen der Dummy-Kompensation
Ein Dummy-DMS funktioniert nur dann zuverlässig, wenn beide DMS denselben Temperaturverlauf erfahren.
Probleme entstehen, wenn:
- der Dummy-DMS räumlich zu weit entfernt ist,
- beide Messstellen unterschiedlich schnell erwärmt werden,
- ein Temperaturgradient besteht,
- der Dummy-DMS unbeabsichtigt mechanisch belastet wird,
- unterschiedliche Untergründe verwendet werden,
- Klebstoffschicht oder Schutzbeschichtung voneinander abweichen.
Bei schnellen Temperaturwechseln können bereits unterschiedliche thermische Zeitkonstanten vorübergehende Fehlersignale erzeugen.
Temperaturkompensation mit Halbbrücken
Bei einer Halbbrücke werden zwei aktive oder ein aktiver und ein kompensierender DMS verwendet. Je nach Anordnung können sich gemeinsame Temperatureinflüsse im Brückenausgang weitgehend aufheben.
Ein typisches Beispiel ist eine Biegehalbbrücke. Ein DMS befindet sich auf der Zugseite, der zweite auf der Druckseite eines Balkens. Bei mechanischer Biegung ändern sich ihre Widerstände in entgegengesetzte Richtungen. Bei einer gleichmäßigen Temperaturänderung reagieren beide DMS dagegen ähnlich.
Durch die korrekte Verschaltung addieren sich die mechanischen Messsignale, während sich gleichgerichtete Temperatureinflüsse weitgehend kompensieren.
Die Kompensation setzt voraus, dass beide DMS:
- denselben DMS-Typ besitzen,
- ähnliche Temperaturen erfahren,
- korrekt in benachbarten Brückenarmen liegen,
- auf thermisch vergleichbaren Bereichen installiert sind.
Eine Halbbrücke kompensiert nicht automatisch jeden Temperatureffekt. Insbesondere Temperaturgradienten zwischen den Messstellen bleiben kritisch.
Temperaturkompensation mit Vollbrücken
Bei einer Vollbrücke werden vier aktive DMS verwendet. Diese Konfiguration wird häufig in Kraft-, Wäge-, Druck- und Drehmomentaufnehmern eingesetzt.
Bei geeigneter Anordnung werden zwei DMS auf Zug und zwei auf Druck belastet. Die mechanischen Signale addieren sich im Brückenausgang. Gleichartige temperaturbedingte Widerstandsänderungen wirken dagegen in allen Brückenarmen ähnlich und können sich weitgehend aufheben.
Eine Vollbrücke bietet daher gute Voraussetzungen für Temperaturkompensation und hohe Empfindlichkeit. Trotzdem bleiben mögliche Temperatureinflüsse bestehen, beispielsweise durch:
- unterschiedliche Temperaturen an den vier Messstellen,
- Abweichungen der DMS-Eigenschaften,
- Temperaturabhängigkeit des Messkörpers,
- Klebstoffkriechen,
- Temperaturabhängigkeit des k-Faktors,
- Verstärkerdrift.
Bei hochpräzisen Aufnehmern werden deshalb zusätzlich temperaturabhängige Nullpunkt- und Empfindlichkeitskorrekturen eingesetzt.
Die Wheatstone-Brücke kompensiert Temperatur nicht automatisch
Eine häufige Fehlannahme ist, dass jede Wheatstone-Brücke Temperatureinflüsse automatisch beseitigt. Die Brücke kann nur solche Einflüsse kompensieren, die in den beteiligten Brückenarmen annähernd gleich auftreten und sich aufgrund der Verschaltung gegenseitig aufheben.
Eine Viertelbrücke mit nur einem aktiven DMS besitzt ohne weitere Maßnahmen keine vollständige Temperaturkompensation. Eine Halb- oder Vollbrücke kann Temperaturwirkungen besser reduzieren, sofern die DMS vergleichbaren thermischen Bedingungen ausgesetzt sind.
Die genaue Wirkung hängt deshalb immer von DMS-Anordnung, Belastungsart und Brückenkonfiguration ab.
Einfluss der Anschlussleitungen
Der elektrische Widerstand der Anschlussleitungen ändert sich ebenfalls mit der Temperatur. Besonders bei Viertelbrückenschaltungen kann dies eine zusätzliche Brückenverstimmung verursachen.
Eine 2-Leiterschaltung ist für diesen Effekt besonders empfindlich. Bei einer 3-Leiterschaltung werden vergleichbare Leitungswiderstände auf benachbarte Brückenarme verteilt, sodass sich ihre temperaturbedingten Änderungen weitgehend kompensieren können.
Kyowa beschreibt die 3-Leitertechnik ausdrücklich als Verfahren zur Reduzierung des Temperatureinflusses der Anschlussleitungen.
Wichtig ist die Abgrenzung: Die Leitertechnik kompensiert nur die temperaturabhängigen Widerstandsänderungen der Leitungen. Sie kompensiert nicht die thermische Ausdehnung des Bauteils oder die scheinbare Dehnung des DMS.
Temperaturabhängigkeit des k-Faktors
Der k-Faktor beschreibt die Empfindlichkeit des DMS:
Bei vielen DMS wird für Raumtemperatur ein k-Faktor von ungefähr 2 angegeben. Dieser Wert kann sich jedoch mit der Temperatur verändern. Dadurch entsteht ein Empfindlichkeits- oder Skalierungsfehler. Selbst wenn der Nullpunkt temperaturbedingt vollständig korrigiert wäre, könnte derselbe mechanische Dehnungswert bei unterschiedlichen Temperaturen ein leicht unterschiedliches Ausgangssignal erzeugen.
Bei Messungen über einen großen Temperaturbereich sollte daher geprüft werden, ob der Hersteller eine Temperaturkennlinie oder einen Korrekturfaktor für die Empfindlichkeit bereitstellt.
Eigenerwärmung des DMS
Der DMS wird durch die Brückenspeisung elektrisch belastet. Die umgesetzte Leistung lässt sich näherungsweise beschreiben durch:
Eine höhere Speisespannung verbessert zwar das Ausgangssignal, erhöht aber auch die Verlustleistung. Kann die Wärme nicht ausreichend abgeführt werden, erwärmt sich die Messstelle. Das Risiko ist besonders hoch bei:
- DMS mit niedrigem Widerstand,
- kleinen Messgitterflächen,
- Kunststoffen und Verbundwerkstoffen,
- dünnen Bauteilen,
- hohen Umgebungstemperaturen,
- statischen Langzeitmessungen.
Bei schlecht wärmeleitenden Kunststoffen können bereits relativ niedrige Speisespannungen zu relevanter Eigenerwärmung führen.
Woran ist Eigenerwärmung erkennbar?
Ein typisches Anzeichen ist ein Nullsignal, das sich nach dem Einschalten der Brückenspeisung langsam verändert und sich erst nach einiger Zeit stabilisiert. Zur Prüfung kann das Nullsignal bei unterschiedlichen Speisespannungen verglichen werden. Verändert sich die Drift deutlich mit der Speisespannung, ist Eigenerwärmung eine wahrscheinliche Ursache.
Mögliche Gegenmaßnahmen sind:
- Speisespannung reduzieren,
- höherohmigen DMS verwenden,
- größeres Messgitter wählen,
- Wärmeableitung verbessern,
- Messdauer oder Einschaltdauer reduzieren,
- gepulste Speisung einsetzen, sofern das Messsystem dies unterstützt.
Temperatureinfluss auf Klebstoff und Schutzsystem
Der DMS misst nur dann korrekt, wenn die Bauteildehnung zuverlässig auf das Messgitter übertragen wird. Klebstoff, Träger und Schutzbeschichtung sind daher Teil des Messsystems. Temperatur kann bei diesen Materialien verursachen:
- Kriechen,
- Relaxation,
- Versprödung,
- Erweichung,
- Veränderung der Haftung,
- unterschiedliche thermische Ausdehnung,
- Alterung.
Ein DMS, der für hohe Temperaturen geeignet ist, kann nicht im vorgesehenen Bereich betrieben werden, wenn Klebstoff, Anschlussdrähte oder Schutzsystem eine niedrigere zulässige Temperatur besitzen. Die maximale Einsatztemperatur muss deshalb immer für die vollständige Messstelle geprüft werden.
Rechnerische Temperaturkorrektur
Selbsttemperaturkompensation und Brückenschaltung reichen bei hohen Genauigkeitsanforderungen möglicherweise nicht aus. Dann kann das verbleibende Temperatursignal rechnerisch korrigiert werden. Dafür liefern Hersteller häufig eine Kennlinie oder ein Polynom der scheinbaren Dehnung in Abhängigkeit von der Temperatur.
Der grundsätzliche Ablauf lautet:
- Temperatur direkt an oder nahe der DMS-Messstelle erfassen.
- Scheinbare Dehnung für die gemessene Temperatur aus Kennlinie oder Polynom bestimmen.
- Temperaturbedingten Anteil vom Rohsignal abziehen.
- Falls erforderlich, die Temperaturabhängigkeit des k-Faktors berücksichtigen.
Referenztemperatur und Nullpunkt
Temperaturkennlinien beziehen sich üblicherweise auf eine definierte Referenztemperatur. Auch der Nullabgleich der Messbrücke wird bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt.
Ändert sich die Temperatur anschließend, muss die Korrektur relativ zu diesem Ausgangszustand erfolgen.
Es ist deshalb wichtig, folgende Angaben zu dokumentieren:
- Temperatur beim Nullabgleich,
- Temperatur während der Messung,
- Aufwärmzeit des Messsystems,
- DMS-Typ und Charge,
- verwendete Kompensationskennlinie,
- Brückenkonfiguration,
- Speisespannung.
Wird der Nullabgleich nach jeder Temperaturänderung erneut durchgeführt, kann dadurch ein realer thermischer oder mechanischer Signalanteil unbeabsichtigt entfernt werden.
Temperaturmessung an der DMS-Messstelle
Für eine rechnerische Korrektur muss die tatsächliche Temperatur der Messstelle bekannt sein. Die Umgebungslufttemperatur reicht dafür häufig nicht aus. Das Bauteil kann aufgrund von Sonneneinstrahlung, Reibungswärme, elektrischer Verlustleistung oder internen Prozessen deutlich wärmer oder kälter als die Umgebung sein.
Geeignete Temperatursensoren sind beispielsweise:
- Thermoelemente,
- Pt100- oder Pt1000-Sensoren,
- Thermistoren,
- integrierte Temperatursensoren.
Der Temperatursensor sollte möglichst nahe am DMS angebracht werden, ohne die lokale Steifigkeit, Wärmeverteilung oder Dehnung wesentlich zu beeinflussen. Bei schnellen Temperaturwechseln ist außerdem die Ansprechzeit des Temperatursensors zu berücksichtigen.
Temperaturgradienten
Ein Temperaturgradient liegt vor, wenn verschiedene Bereiche des Bauteils oder der Messstelle unterschiedliche Temperaturen besitzen. Typische Ursachen sind:
- einseitige Erwärmung,
- Sonneneinstrahlung,
- lokale Heizelemente,
- Reibung,
- Heißgas- oder Kaltgasströmungen,
- unterschiedliche Wärmeableitung,
- schnelle Temperaturwechsel.
Ein Temperaturgradient kann dazu führen, dass aktiver DMS, Dummy-DMS und Temperatursensor unterschiedliche Temperaturverläufe erfahren. Die Kompensation ist dann unvollständig.
Besonders kritisch sind zeitlich schnelle Vorgänge. Selbst wenn alle Komponenten langfristig dieselbe Endtemperatur erreichen, können ihre unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten während des Übergangs deutliche Fehlersignale verursachen.
Beispiele für unterschiedliche Werkstoffe
Stahl
Stahl besitzt eine vergleichsweise gute Wärmeleitfähigkeit und einen moderaten Wärmeausdehnungskoeffizienten. Mit einem passend abgestimmten selbsttemperaturkompensierten DMS lassen sich Temperatureinflüsse häufig gut beherrschen. Bei großen Bauteilen oder einseitiger Erwärmung können dennoch erhebliche Temperaturgradienten entstehen.
Aluminium
Aluminium besitzt einen deutlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Stahl. Deshalb ist die richtige Temperatur-Anpassung des DMS besonders wichtig. Die gute Wärmeleitfähigkeit reduziert zwar häufig die lokale Eigenerwärmung, verhindert aber keine scheinbare Dehnung bei ungeeignetem Kompensationscode.
Kunststoff
Kunststoffe besitzen häufig einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch können sowohl scheinbare Dehnung als auch Eigenerwärmung besonders ausgeprägt sein. Zusätzlich ändern sich Elastizitätsmodul und viskoelastisches Verhalten vieler Kunststoffe mit der Temperatur. Das bedeutet, dass nicht nur das DMS-Signal, sondern auch das mechanische Verhalten des Prüfkörpers temperaturabhängig sein kann.
Faserverbundwerkstoffe
Bei CFK und GFK sind Wärmeausdehnung und Wärmeleitung häufig richtungsabhängig. Der relevante Wärmeausdehnungskoeffizient hängt deshalb von der Faserrichtung, dem Lagenaufbau und der Position der Messstelle ab. Ein pauschaler Kompensationswert ist oft nicht ausreichend. Bei hohen Genauigkeitsanforderungen sind eine experimentelle Charakterisierung und eine separate Temperaturmessung sinnvoll.
Beton und Bauwerke
Betonbauteile reagieren aufgrund ihrer Masse häufig langsam auf Temperaturänderungen. Über den Querschnitt können deutliche Temperaturgradienten entstehen. Bei Langzeitmessungen kommen zusätzlich Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung, Tageszyklen und jahreszeitliche Änderungen hinzu. Für Structural-Health-Monitoring-Anwendungen sollten Temperatur und Dehnung deshalb gemeinsam über längere Zeiträume erfasst werden.
Woran lassen sich Temperaturfehler erkennen?
Temperaturbedingte Messabweichungen zeigen sich häufig durch charakteristische Muster:
- Das Nullsignal verändert sich nach dem Einschalten.
- Der Messwert folgt dem Tages- oder Umgebungstemperaturverlauf.
- Das Signal ändert sich, obwohl keine Laständerung vorliegt.
- Aufheizen und Abkühlen ergeben unterschiedliche Signalverläufe.
- Mehrere Messstellen driften unterschiedlich.
- Der Messwert stabilisiert sich erst nach längerer Wartezeit.
- Die Drift verändert sich mit der Speisespannung.
- Aktiver und Dummy-DMS liefern während schneller Temperaturwechsel keine ausreichende Kompensation.
Zur Diagnose sollten Temperatur, Rohsignal, Speisespannung und Zeit gemeinsam aufgezeichnet werden.
Praktische Checkliste
Vor der Messung sollten folgende Fragen beantwortet sein:
- Welcher Werkstoff liegt an der Messstelle vor?
- Wie groß ist sein Wärmeausdehnungskoeffizient?
- Ist die thermische Dehnung Nutzsignal oder Störgröße?
- Welcher Temperaturbereich ist zu erwarten?
- Wie schnell ändert sich die Temperatur?
- Ist ein passender selbsttemperaturkompensierter DMS verfügbar?
- Welche Brückenschaltung wird verwendet?
- Kann ein Dummy-DMS thermisch vergleichbar angebracht werden?
- Ist die Anschlussleitung temperaturkompensiert?
- Besteht ein Risiko für Eigenerwärmung?
- Wird die Temperatur direkt an der Messstelle erfasst?
- Ist eine Herstellerkennlinie zur rechnerischen Korrektur vorhanden?
- Sind Klebstoff, Kabel und Schutz für den Temperaturbereich geeignet?
- Können Temperaturgradienten auftreten?
- Wie wird die Wirksamkeit der Kompensation geprüft?
Fazit
Temperaturkompensation bei DMS ist keine einzelne Funktion, sondern das Zusammenspiel mehrerer Maßnahmen. Zunächst muss unterschieden werden, ob eine gemessene Dehnung durch freie Wärmeausdehnung, behinderte thermische Ausdehnung, mechanische Belastung oder ein temperaturabhängiges DMS-Signal verursacht wird.
Ein passend selbsttemperaturkompensierter DMS reduziert einen großen Teil der scheinbaren Dehnung. Dummy-DMS, Halb- und Vollbrücken können gemeinsame Temperatureinflüsse zusätzlich kompensieren. Die 3-Leitertechnik reduziert den Temperatureinfluss der Anschlussleitungen, während eine rechnerische Korrektur verbleibende Abweichungen anhand der tatsächlichen Messstellentemperatur ausgleichen kann.
Für zuverlässige Ergebnisse müssen DMS, Bauteilwerkstoff, Brückenschaltung, Klebstoff, Anschlussleitungen, Schutzsystem und Messverstärker als vollständige Messkette betrachtet werden. Besonders bei großen Temperaturbereichen, schnellen Temperaturwechseln, schlecht wärmeleitenden Werkstoffen und Langzeitmessungen sollte die Temperatur direkt an der Messstelle erfasst und gemeinsam mit dem Dehnungssignal dokumentiert werden.