Von Cristian V. - Eigenes Werk, CC BY 4.0, Link
Die Dehnungsmessstreifen (DMS)-Messbrücke ist ein essenzielles Instrument in der Messtechnik, das zur Erfassung mechanischer Verformungen in Werkstoffen und Bauteilen dient. Sie basiert auf dem Prinzip des elektrischen Widerstandsänderungseffekts, der auftritt, wenn ein Material gedehnt oder gestaucht wird. Diese Technologie findet breite Anwendung in der Industrie, insbesondere in der Kraft-, Druck- und Dehnungsmessung.
Grundlagen der DMS-Messbrücke
Eine DMS-Messbrücke besteht aus mehreren Dehnungsmessstreifen, die in einer sogenannten Wheatstone-Brücke angeordnet sind. Diese elektrische Schaltung ermöglicht die hochpräzise Erfassung kleinster Widerstandsänderungen, die durch mechanische Verformungen verursacht werden.
Hauptbestandteile einer DMS-Messbrücke:
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Dehnungsmessstreifen (DMS): Sensoren, die auf einem Trägermaterial angebracht werden und deren elektrischer Widerstand sich bei Dehnung ändert.
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Wheatstone-Brücke: Eine elektrische Schaltung, die aus vier Widerständen besteht und die Änderungen der Widerstandswerte messen kann.
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Spannungsquelle: Dient der Erzeugung einer elektrischen Spannung innerhalb der Brückenschaltung.
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Messgerät: Erfasst die Änderungen der Brückenspannung und wandelt diese in messbare Werte um.
Funktionsweise der DMS-Messbrücke
Die Funktionsweise einer DMS-Messbrücke basiert auf der Dehnung eines Materials, auf das die DMS-Sensoren aufgeklebt oder anderweitig befestigt sind. Diese Dehnung führt zu einer Änderung des elektrischen Widerstands des DMS. Die Wheatstone-Brücke setzt diese Widerstandsänderungen in eine Spannung um, die gemessen und ausgewertet werden kann.
Messprinzip:
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Wird das Bauteil belastet, ändert sich seine Form minimal.
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Der Dehnungsmessstreifen erfährt eine Verlängerung oder Stauchung.
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Diese Dehnung bewirkt eine Änderung des elektrischen Widerstands.
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Die Wheatstone-Brücke verstärkt diese Änderung und wandelt sie in eine Spannung um.
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Die Spannung wird in eine physikalische Größe, beispielsweise Kraft oder Druck, umgerechnet.
Brückenarten in der DMS-Technik
Es gibt verschiedene Konfigurationen der Wheatstone-Brücke, die sich hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit und Kompensationseigenschaften unterscheiden:
| Brückentyp | Beschreibung | Vorteile |
|---|---|---|
| Viertelbrücke | Nur ein aktiver DMS, die restlichen Widerstände sind feste Referenzen. | Einfacher Aufbau, kostengünstig |
| Halbbrücke | Zwei aktive DMS-Sensoren, die sich gegenseitig ergänzen. | Höhere Empfindlichkeit, Temperaturkompensation |
| Vollbrücke | Alle vier Widerstände sind DMS-Elemente. | Höchste Genauigkeit, geringe Störeinflüsse |
Anwendungen der DMS-Messbrücke
DMS-Messbrücken finden in vielen Bereichen der Industrie Anwendung. Sie kommen insbesondere dort zum Einsatz, wo Kräfte, Dehnungen oder Drücke präzise erfasst werden müssen:
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Maschinenbau: Belastungsanalysen an Bauteilen und Werkstoffen.
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Luft- und Raumfahrt: Materialermüdungsuntersuchungen und Strukturtests.
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Automobilindustrie: Crashtests und Belastungsmessungen an Fahrzeugstrukturen.
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Medizintechnik: Sensorik für Prothesen und Orthesen.
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Bauingenieurwesen: Überwachung von Brücken, Tunneln und Gebäuden auf strukturelle Integrität.
Vorteile und Herausforderungen
Die DMS-Messbrücke bietet zahlreiche Vorteile, die sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Messtechnik machen. Allerdings gibt es auch Herausforderungen, die es bei der Anwendung zu beachten gilt.
| Vorteile | Herausforderungen |
| Hohe Empfindlichkeit und Präzision | Benötigt eine aufwändige Kalibrierung |
| Direkte Umwandlung von Dehnung in elektrische Signale | Temperatureinflüsse müssen kompensiert werden |
| Einsatz in verschiedenen Materialien und Umgebungen | Mechanische Befestigung erfordert Sorgfalt |
| Kompakte Bauweise und geringes Gewicht | Externe Störungen können das Messergebnis beeinflussen |
Zusammenfassend
Die DMS-Messbrücke ist eine präzise und vielseitige Methode zur Erfassung mechanischer Belastungen. Ihre hohe Empfindlichkeit und Anpassungsfähigkeit machen sie zu einer essenziellen Technologie in vielen Industriebereichen. Trotz einiger Herausforderungen, wie Temperaturdrift oder Kalibrieraufwand, überwiegen die Vorteile deutlich, insbesondere bei Anwendungen, die höchste Genauigkeit erfordern.
Ob im Maschinenbau, in der Luftfahrt oder in der Medizintechnik – die DMS-Messbrücke bleibt ein unverzichtbares Werkzeug für die präzise Messung mechanischer Verformungen und Kräfte.
- Totraumfreies Hygienic Design mit dickwandigem Sensorrohr aus CrNi-Stahl
- Inline-Druckmessung mit Sensorrohr ohne Systemfüllflüssigkeit
- Kontinuierliche Sensorüberwachung des Doppelrohrsystems verhindert Prozess- und Umweltkontamination
- SIP- und CIP-geeignet
- EHEDG-zertifiziert und 3-A-konform
 Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- 6-stellige LC-Display mit Hintergrundbeleuchtung
- Einfache Einstellung umfangreicher Funktionen am Gerät oder über PC
- Internationale Zulassung für eichpflichtige Anwendungen OIML, NTEP
- AC, DC (DC 7 ... 24 V) und Batterie- oder Akkubetrieb (DC 4,8 ... 24 V) – optimal für eine Vielzahl von mobilen Anwendungen
- Hohe Schutzart IP65
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Datenblatt
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- Hohe Genauigkeit
- Eingangssignal: DMS-Widerstandsmessbrücke; Ausgangssignal: 0/4 ... 20 mA oder DC 0 ... 10 V
- Kabellänge zwischen Messverstärker und Auswerteeinheit bis 100 m möglich
- Kompakte Bauform
- Schutzart IP67
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- Hohe Genauigkeit
- Eingangssignal: DMS-Messbrücke; Ausgangssignal: 0/4 ...20 mA oder DC 0 ... 10 V
- Kabellänge zwischen Messverstärker und Auswerteeinheit bis 100 m möglich
- Kompakte Bauform
- Schutzart IP67
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- Automatic Import of relay settings
- Large library of relays from the major relay producers
- Easy configuration of DRTS Test Set
- Simplified creation of complex test sequences thanks to Test Plan Editor
- IEC 61850 Substation protocol testing facility
- Creation of professional test reports through the Report Manager
- Compatible with ISA Relay Test Set
- DRTS 66, DRTS 64, DRTS 34, DRTS 33
| Datenblatt |
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- 5-stellige Digitalanzeige für DMS (Dehnungsmessstreifen)
- Messbereich: -9999 bis 99999
- Eingang für DMS-Sensoren (1 mV/V, 2 mV/V, 3,3 mV/V bis 6 mV/V)
- 2 oder 4 Relaisausgänge zur Grenzwertüberwachung
- Analogausgänge: 0/4–20 mA oder 0–10 V (12 Bit)
- Schnittstellen: RS232 oder RS485 (galvanisch getrennt)
- Versorgungsspannung: 100–240 VAC oder 10–40 VDC
- Integrierte Brückenspeisung für Sensoren
- Frontseitige Bedienung, Schutzart IP65
- Funktionen: Kalibrierung, Tara, Min/Max-Speicher, Alarme
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- Doppelmembransystem verhindert Prozess- und Umweltkontamination
- Hygienegerechte Prozessanschlüsse in verschiedenen Designs
- Signalübertragung und Konfiguration mit nur einem Kabel pro Messstelle
- Minimale Installationskosten auch bei Nachrüstung
 Datenblatt |
| Bedienungsanleitung |
- 5-stellige Digitalanzeige für Wägetechnik (DMS mV/V)
- Messbereich: -19999 bis 99999
- Eingang für DMS-Sensoren (1 mV/V, 2 mV/V, 3,3 mV/V bis 4 mV/V)
- 2 oder 4 Relaisausgänge oder optional 8 PhotoMOS-Ausgänge
- 2 Analogausgänge: 0/4–20 mA oder 0–10 V (16 Bit)
- Schnittstellen: RS232 oder RS485 (galvanisch getrennt)
- Versorgungsspannung: 100–240 VAC oder 10–40 VDC
- Integrierte Brückenspeisung für Wägesensoren
- Frontseitige Bedienung, Schutzart IP65
- Funktionen: Kalibrierung, Tara, Min/Max-Speicher, Linearisierung, Alarme
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- 5-stellige Digitalanzeige für Wägetechnik (DMS mV/V)
- Messbereich: -19999 bis 99999
- Eingang für DMS-Sensoren (1 mV/V, 2 mV/V, 3,3 mV/V bis 4 mV/V)
- 2 Relaisausgänge zur Grenzwertüberwachung
- Versorgungsspannung: 230 VAC oder 10–30 VDC (galvanisch getrennt)
- Integrierte Brückenspeisung für Wägesensoren
- Frontseitige Bedienung, Schutzart IP65
- Kompakte Bauform: 96 x 48 mm
- Funktionen: Kalibrierung, Tara, Min/Max-Speicher, Linearisierung, Alarme
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- 5-stellige Digitalanzeige für DMS-/Massedrucksensoren
- Messbereich: -19999 bis 99999
- Eingang für DMS-Sensoren (1 mV/V, 2 mV/V, 3,3 mV/V bis 4 mV/V)
- 2 oder 4 Relaisausgänge oder optional 8 PhotoMOS-Ausgänge
- Analogausgänge: 0/4–20 mA oder 0–10 V (16 Bit)
- Schnittstellen: RS232 oder RS485 (galvanisch getrennt)
- Versorgungsspannung: 100–240 VAC oder 10–40 VDC
- Integrierte Brückenspeisung für Sensoren
- Frontseitige Bedienung, Schutzart IP65
- Funktionen: Kalibrierung, Tara, Min/Max-Speicher, Linearisierung, Alarme
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- 5-stellige Digitalanzeige für DMS-/Massedrucksensoren
- Messbereich: -19999 bis 99999
- Eingang für DMS-Sensoren (1 mV/V, 2 mV/V, 3,3 mV/V bis 4 mV/V)
- 2 Relaisausgänge zur Grenzwertüberwachung
- Versorgungsspannung: 230 VAC oder 10–30 VDC (galvanisch getrennt)
- Integrierte Brückenspeisung für Sensoren
- Frontseitige Bedienung, Schutzart IP65
- Kompakte Bauform: 96 x 48 mm
- Funktionen: Kalibrierung, Tara, Min/Max-Speicher, Linearisierung, Alarme
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- Doppelmembransystem zur sicheren Trennung von Prozess und Druckmessgerät
- Prozessanschluss mit Flansch für direkte Verschraubung
- Vollverschweißte Ausführung mit frontbündiger Membrane
- Messstoffberührte Teile aus Hastelloy
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Datenblatt
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Bedienungsanleitung
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- Doppelmembransystem zur sicheren Trennung von Prozess und Druckmessgerät
- Prozessanschluss mit Gewinde für direkte Verschraubung
- Vollverschweißte Ausführung mit innenliegender Membrane
- System aus Monel
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| Bedienungsanleitung |