Wie man mechanische Dehnung mit einem Datenerfassungssystem misst

+ Datenerfassungssystem

Charakterisierung der mechanischen Dehnung an den Testpunkten

Die mechanische Dehnungsmessung erfordert die Erfassung kleinster Änderungen in einem Dehnungsmessstreifen, wenn sich eine Struktur unter mechanischer Belastung dehnt, staucht oder biegt. Die Dehnungsmessung basiert auf dem Zusammenhang zwischen physikalischer Verformung und der daraus resultierenden Änderung des elektrischen Widerstands. Da die gemessene Änderung im Verhältnis zum Nennwiderstand des Dehnungsmessstreifens gering sein kann, muss die Messung den Messfaktor, den Leitungswiderstand, den Anfangsversatz, die Sensorposition und die Richtung der aufgebrachten Dehnung berücksichtigen. Werden mehrere Dehnungsmessstreifen an verschiedenen Stellen einer Struktur angebracht, kann jeder Messpunkt eine andere Kombination aus Zug-, Druck-, Axial- oder Biegedehnung erfahren. Die Mehrkanal-Dehnungsmessung muss diese individuellen Reaktionen erfassen, damit Ingenieure die Verformung über die gesamte Struktur vergleichen können, anstatt die Probe als einen einzigen Messpunkt zu betrachten.

Die Brücken-Dehnungsmessung führt zu zusätzlichen Variablen, da der Dehnungsmessstreifen Teil einer Wheatstone-Brücke ist, deren Ausgangssignal sich mit der Widerstandsänderung eines oder mehrerer aktiver Messstreifen ändert. Viertel-, Halb- und Vollbrückenkonfigurationen erzeugen je nach Anzahl und Ausrichtung der aktiven Messstreifen unterschiedliche elektrische Signale. Anregungsspannung, Brückenabgleich, Temperatureinflüsse, Leitungswiderstand, Messfaktor und die dehnungsfreie Referenz beeinflussen das Messergebnis. Bei der datenerfassungsgestützten Dehnungsmessung (DAQ) müssen kleine Änderungen des Brückenausgangssignals wiederholt erfasst werden, während sich die mechanische Belastung zeitlich ändert. Ingenieure müssen unter Umständen auch Messungen mehrerer Messstreifen gleichzeitig oder nacheinander vergleichen, um die Dehnungsausbreitung im Prüfling zu ermitteln. Die resultierende mechanische Dehnungsmessung hängt daher von konsistenten Messbedingungen, stabilen Referenzwerten und einer reproduzierbaren Datenerfassung an allen Messpunkten ab.

Datenerfassungslösung für die mechanische Dehnungsmessung

Für eine Dehnungsmessung müssen Dehnungsmessstreifen an die Messkanäle angeschlossen, die Messstreifen- und Brückenparameter definiert, ein dehnungsfreier Referenzzustand festgelegt und die Messwerte bei sich ändernder mechanischer Belastung erfasst werden. Ein Keysight-Datenerfassungssystem mit einem kompatiblen Multiplexer bildet die Grundlage für die direkte Dehnungsmessung und die Brückendehnungsmessung an mehreren Messpunkten. Je nach Sensoranordnung können die Messkanäle für die Dehnungsmessstreifen für direkte, widerstandsbasierte Messungen oder für Viertel-, Halb- und Vollbrückenkonfigurationen konfiguriert werden. Bei Brückenmessungen verwendet der Versuchsaufbau eine externe Anregungsspannung sowie den entsprechenden Messfaktor und die Brückenparameter, um die gemessene Brückenantwort in Dehnung umzurechnen. Das Datenerfassungssystem kann einen Dehnungs-Offset für den unbelasteten Zustand festlegen und diesen Referenzwert für nachfolgende Messungen verwenden. Die Mehrkanal-Dehnungserfassung ermöglicht es den Ingenieuren, Zug-, Druck-, Axial- oder Biegebeanspruchungen an mehreren Stellen zu überwachen und gleichzeitig die resultierenden mechanischen Dehnungsmessdaten aufzuzeichnen.

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