| Zugriffsnummer | 18115 |
| Dokumenttyp | Konferenzartikel |
| Sprache | Deutsch |
| Titel | Verfahren zur Kalibrierung piezoelektrischer Kraftaufnehmer mit statischen Kräften |
| Autor(in); Institution |
Mack, Oliver; 1.1, Masse, PTB-Braunschweig
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| Quelle/Jahr | Mechanical engineering for macro to nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium ; proceedings:(2005), 237 - 238 [print ed.]; [CD-ROM] file name: papers_iwk\\5_1_1.pdf |
| Herausgeber(in) |
Scharff, Peter; TU Ilmenau, Ilmenau, GERMANY
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| ISBN | 3-932633-98-9 |
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| Verlag | Ilmenau: Verl. ISLE |
| Konferenzangaben | 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (IWK), Ilmenau, 19-23, September, 2005, Deutschland |
| Freie Schlagworte | piezoelektrische Kraftaufnehmer ; statische Kalibrierverfahren |
| Zusammenfassung | Die piezoelektrische Kraftmesstechnik ist seit Entwicklung des Ladungsverstärkers 1950 für konventionelle Anwendungen verfügbar, hat aber nicht die Bedeutung der DMS-Kraftmesstechnik erlangt. Zurückzuführen ist dies auf das aktive Messprinzip, das piezoelektrischen Kraftaufnehmern zugrunde liegt. Die unter Krafteinwirkung erforderliche mechanische Energie zur Deformation des Sensorelements wird direkt in elektrische Energie umgewandelt. Aufgrund endlicher Isolationswiderstände kann die dabei induzierte elektrische Ladung allerdings nicht beliebig lange gespeichert werden. Die Folge ist ein als Drift bezeichneter exponentieller Abfall des Messsignals. Messungen statischer Kräfte über beliebig lange Zeiträume sind nicht möglich. Piezoelektrische Kraftaufnehmer können zwar in Kombination mit speziellen Ladungsverstärkern für so genannte quasistatische Anwendungen in der Kraftmess- und Wägetechnik von Interesse sein. Aufgrund der Drift sind Präzisionsmessungen statischer Kräfte mit der piezoelektrischen Messtechnik jedoch nicht möglich. Entsprechend sind piezoelektrische Kraftmessgeräte unter metrologischen Gesichtspunkten weitgehend unerforscht. Das Verhalten von piezoelektrischen Kraftmessgeräten unter Wirkung statischer Kräfte und ihre statischen Sensoreigenschaften wie Empfindlichkeit, Linearität, Hysterese, Reproduzierbarkeit und der Einfluss mechanischer Störkomponenten ist nur unzureichend untersucht. Allerdings erfordern auch dynamische Präzisionsmessungen genaue Kenntnisse der statischer Eigenschaften. Insbesondere nichtlineare Eigenschaften und die dynamisch nicht zu verifizierende Wirkung mechanischer Störkomponenten hat Einfluss auf dynamische Präzisionsmessungen. Die Verifizierung dieser Eigenschaften erfordert allerdings statische Prüf- und Kalibrierverfahren. Vorgestellt wird ein neues, an die Anforderungen piezoelektrischer Kraftmessgeräte angepasstes Kalibrierverfahren mit statischen Kräften, dass den systematischen Einfluss der linearen Drift des Ladungsverstärkers berücksichtigt, ohne das diese Drift explizit bekannt sein muss. Dazu werden erstmals die messtechnischen Eigenschaften der Ladungsverstärker und piezoelektrischen Kraftaufnehmer getrennt betrachtet. Erst die mit diesem Kalibrierverfahren erzielten Ergebnisse ermöglichen eine Bewertung und Interpretation des Verhaltens piezoelektrischer Kraftaufnehmer bei statischer, kontinuierlicher, harmonischer und stossförmiger Belastung und erlauben Aussagen hinsichtlich ihrer Eignung für quasistatische, kontinuierliche und dynamische Präzisionsmessungen. |
