W dniu 2012-10-15 15:28, Sven Schulz pisze: > Hallo, > > gibt es einen Stoff (Metall, Metallkombination, Kristall o.ä.) der bei > einer statischen und einer dynamischen Druckbelastung > > - eine Widerstandsänderung sinnvoll messbar ist > - eine hohe Lastzyklenzahl (> 10 Mio.) verträgt > - als unterlegbarer Quader bzw. Block (2cm breit, 4cm lang, 0,5cm hoch) > oder Zylinder (2cm Durchmesser, 0,5cm Hoch) herstellbar/kaufbar ist > - 40kg bis 80kg Messbereich hat > - 0,1kg Auflösung hat > - Schockfest ist, bis 150kg oder größer > > Die Kernpunkte: > Der Messstoff (Sensor oder sensorisches Material) soll direkt in den > Kraftfluss gelegt werden, z.B. unter einem Tischfuss oder auf die > Auflage einer Einhängung. > Es sollen auch statische Kräfte gemessen werden können. > Es soll eine sehr hohe Lastzyklenanzahl erreicht werden. > > Die Frage stammt noch aus dem Thread ,Halbleiterwägezelle direkt im > Kraftfluss' bei der ich einen solchen Stoff (oder Sensor) nicht finden > konnte. > > Sven > Ich würde noch eine Möglichkeit in Erwägung ziehen: Den Quader aus passendem Material (vielleicht Stahl) machen und mit Ultraschallwandlern ausstatten, die ausreichend hohe Frequenz haben (20-30MHz würde wahrscheinlich reichen) und einfach interferometrisch oder auch anders die Schalllaufzeit messen. Sie verändert sich natürlich bei Druckänderungen (materialverformung),
Sehr ähnliche Technik wird benutzt, um Spannung und Dehnung der Schrauben in kritischen Konstruktionen zu messen. Man nutzt hier die Scherwelle - die Schallgeschwindigkeit der Scherwelle ist nämlich stärker abhängig von der Spannung im Material.
Alternativ kann man einfach eine Piezokeramikscheibe nehmen und Ihre Resonanzfrequenz messen. Sie wird sich stark, abhängig vom Druck verändern. Piezokeramik muss aber nicht so stabil, wie die Metalle sein.
Wenn man die Laufzeit der longitudinalen Welle misst und ein Material nimmt, dass sich in dem Lastbereich nicht dauerhaft verformt, sondern elastisch bleibt, muss eine solche Vorrichtung nicht kalibriert werden (wenn die Materialdaten stimmen) - man kann die Daten rechnerisch ermitteln.
In dem vorliegenden Fall würde es sich aber lohnen eine Welle zu erzeugen, die an der Seite eingekoppelt wird und Zickzack artig entlang des Quaders läuft. Die Wandler wären dann einfacher anzubringen und die Genauigkeit könnte größer werden. Pure Berechnung wäre in diesem Fall für die Bestimmung der Kalibrierkurve aber ziemlich schwierig. Man müßte sie eigentlich experimentell bestimmen. Hier wäre es auch möglich, automatisch die Temperaturänderungen zu kompensieren.
Diese Methode hätte den Vorteil, dass man (solange sich das Material des Quaders nicht verformt) ziemlich beliebige Belastungen mit fast beliebiger Frequenz unbestimmt lang messen kann. Falls sich Material verformen sollte, wäre eine Neukalibrierung kein Problem. Die Kosten des Austauschs eines Quaders oder auch des Wandlers auch nicht übertrieben.
Ich könnte sogar eine passende Elektronik für solche Messung liefern. Für ein Massenprodukt wäre sie aber zu teuer und zu universell.
Kann auch sonst helfen, falls Dir der Vorschlag gefällt.
W. Bicz