zum Directory-modus

Messung von Drücken

Dehnungsmessstreifen

Im Jahre 1856 entdeckte Lord Kelvin das Prinzip der elektrischen Messaufnehmer für Längenänderungen. Bei einem Leiter der Länge L und dem Querschnitt A besteht ein Zusammenhang zwischen der relativen Widerstandsänderung und der Dehnung, die er erfährt. Durch eine Dehnung des Leiters nimmt die Länge zu und der Querschnitt des Leiters ab. Dadurch nimmt sein Widerstand zu.

Abb.1
Prinzip des Dehnungsmessstreifens
Δ R R = K Δ L L = K ε = relative Widerstandsänderung K = Empfindlichkeit des DMS ε = Dehnung

Hierbei ist die Empfindlichkeit K des DMS folgendermaßen definiert:

K = Δ R / R Δ L / L = Δ R / R ε

Erst um 1937 wurde das Prinzip der Dehnungsmessstreifen (DMS) praktisch angewendet. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Ausführungen von Dehnungsmessstreifen. Im Allgemeinen werden die DMS auf das Trägermaterial aufgeklebt und in eine Wheatstone'sche Brückenschaltung integriert. Hierüber kann die durch Dehnung oder Stauchung (negative Dehnung) hervorgerufene relative Widerstandsänderung erfasst und weiterverarbeitet werden. Die Bauformen und Gehäuse werden den jeweiligen Anforderungen angepasst.

K ist die Empfindlichkeit des DMS und liegt bei den üblichen Bauformen im Bereich von 2. Durch mäanderförmiges Hin- und Herführen des Leiters bekommt man eine größere Leiterlänge und somit eine höhere Widerstandsänderung. Nicht nur Metalle sind zur Herstellung von solchen Leitern geeignet, auch Silizium lässt sich mit einer ca. 60mal größeren Empfindlichkeit verarbeiten (Halbleiter-Drucksensoren). Jedoch ist beim Silizium die Temperaturabhängigkeit sehr viel größer als bei den Metallen, was eine aufwendige Kompensation erfordert.

Es gibt verschiede Arten von DMS. Diese verschiedenen Messstreifen unterscheiden sich durch die Herstellungsverfahren und die Belastbarkeiten. Metallfolien-DMS bestehen aus einem mäanderförmigen Metallfolienwiderstand, der durch eine Fotoätztechnik in das Trägermaterial (Phenolharz) eingebracht wird. Bei den Dickschicht-DMS werden durch eine Maskentechnik die Leiterbahnen auf eine Keramik aufgebracht. Anschließend wird eine leitfähige Paste (Dickschicht-DMS) im Siebdruckverfahren aufgebracht. Für die Metall-Dünnfilm-DMS gibt es verschiedene Herstellungsverfahren, um die Isolationsschicht von wenigen μm und die Leiterbahnen auf die Oberfläche des Sensorelements aufzubringen.

Seite 3 von 5