Vorbereitung und Protokoll zum Praktikum Elektronische Messtechnik
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- Elsa Günther
- vor 7 Jahren
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1 Tecnisce niversität Cemnitz Fakultät für Elektrotecnik und Informationstecnik Professur für Mess- und Sensortecnik Vorereitung und Protokoll zum Praktikum Elektronisce Messtecnik Versuc: Denungsmessstreifen DMS1 Versucstag: aorgruppe: uggaer, Andreas Trommer, Henry Trommer, Tomas Zsciegner, Norman etreuer: Herr Pennig Signum/emerkung:... Tomas Trommer & Norman Zsciegner 1
2 Versucsvorereitung 3.1Aufgaen zur Versucsvorereitung Welce carakteristiscen Merkmale esitzen Folien-DMS im vergleic zu anderen DMS? dünne escictung eng zusammen passt sic gut auf dem Ausdenungskörper an weiträumig einsetzar, da leict üerall anzuringen Ausdenung vom Ausdenungskörper wird gut üertragen große änge große Widerstandsänderung änge und reite kann optional von Ausdenungskörper zu Ausdenungskörper geändert werden 3.1..Wie müssen Denungsmessstreifen für Hoctemperaturmessungen konstruiert sein? Trägermaterial muß geeignet sein, sic also nict zu stark und auc nict zu scwac ausdenen Denungsmessstreifen sollten Metallleiter und keine Halleiter sein, da Halleiter temperaturaängig sind, zumindest ei öeren Möglicst Doppel- oder Vierfac-DMS enutzen um Messgenauigkeit zu Eröen (Temperaturgang kompensieren) Was wird unter Merfac-DMS verstanden? Zum eispiel ei der rückenscaltung werden Merfac-DMS genutzt. Das edeutet, ganz einfac, dass merere DMS aus den Ausdenungskörper angeract werden. Einen immer so das er gestreckt und der andere gestauct wird. Zum eispiel Viertelrücke Halrücke Vollrücke Die Vollrücke ist also 4 mal genauer als die Viertelrücke. Sie ist so aufgeaut, das jeweils DMS gestauct und gestreckt werden. Tomas Trommer & Norman Zsciegner
3 3.1.4.eiten Sie die Gleicung 14 (Empfindlickeit der Vollrücke für gleice rückenwiderstände 0 ) aus dem totalen Differential Gleicung 19 er! ;aus Scaltung aufgestellt ; Ermitteln Sie recnerisc die zu erwartende rückenausgangsspannung für die Halrücke mit DMS1 und DMS DMS7 und DMS8 DMS5 und DMS6 (alken ockant) in Aängigkeit von der elastung F( am alkenende Gl. 19 und G. 0 in ild 8): Es gelten: E 00GPa 10V 350Ω 1 F 6 δ ; ε ; F 6 E ε l ; k l 1 k ε 6 k F E δ E 0 ε F 6 E,06 310V 00GPa Tomas Trommer & Norman Zsciegner 3
4 9 0,30910 für DMS1 und DMS 0,4383mV für DMS7 und DMS8 0,19149mV für DMS5 und DMS6 0,155448mV Erklären Sie, wie Felmessungen zustande kommen, wenn die Wellenlänge einer wellenförmigen Denungsscwingung zw. Stoßwelle in der Größenordung der Messgitterlänge liegt! Wellenlänge änge Messgitterlänge Anregung der Eigenfrequenz esonanz maximale Amplitude verfälsct Messwerte Warum stellt der nict applizierte Denungsmessstreifen noc keinen Sensor dar? Erklären Sie an eispielen wie das Messojekt (Verformungskörper) die Messergenisse mitestimmt! One einen Verformungskörper kann gar nicts gemessen, da die Kraft die auf den Verformungskörper wirkt üer diesen auf den Denungsmessstreifen üertragen und dort dann gemessen wird. sp. Für eeinflussung: lineare Denung Verformarkeit Termisce Ausdenung ei zu großer elastung des Verformungskörper get er nict mer in die Ausgangsposition Wie wirkt sic die Temperaturen auf die Kenngrößen des applizierten Denungsmessstreifen aus? In welcer Weise füren untersciedlice Ausdenungskoeffizienten von Denungsmessstreifen gegenüer dem Grundkörper (Messojekt) zu Messfelern? Temperaturen können den k-faktor stark eeinflussen, esonders ei Halleitern, da der Widerstand des DMS sic ändert untersciedlice Ausdenungen von DMS und Verformungskörper können eine Denung des Messojektes vortäuscen Temperaturgang der Messstelle an Ausdenungskoeffizienten angepasste DMS für mez. Messkörper Tomas Trommer & Norman Zsciegner 4
5 3.1.9.Nac welcem Prinzip funktionieren selstkompensierende DMS? quasi doppelte DMS, gleice Ausdenung (termisc) in Weatston-rücke als 1 und auf einer Seite ei Temperaturänderung gleicmäßige Änderung der Widerstände untersciedlice Ausdenung der DMS durc untersciedlice Applikation erecnen Sie die ängenänderung l der DMS1 zw. DMS ei Auflegen eine Massestückes von m100g auf den alken (aktive Messgitterlänge der DMS:16.35m! l l ε 6l F l l E l 0.71µm Tomas Trommer & Norman Zsciegner 5
6 Versucsdurcfürung 3..1.auen Sie mit Hilfe der Auswerteeineit und versciedenen Denungsmessstreifen rückenscaltungen auf und gleicen Sie diese a (Agleicspannung a < 5mV ausreicend.) Es sollen folgende rückenscaltungen untersuct werden Viertelrücke mit DMS1, Halrücke mit DMS1 und DMS oder DMS3 und DMS4, Vollrücke mit DMS1 is DMS4 (nict agleicen) Halrücke mit DMS7 und DMS8 Halrücke mit DMS5 und DMS6 (alken um 90 gedret ockant) Ermitteln Sie die Kennlinien der rückenscaltungen nac Aufgae 3..1 ( des Auswertegerätes in Aängigkeit von der rückenscaltung). egen Sie daei naceinander 5 Massestückes auf! a Massestücke DMS1 DMS1 und DMS1 is 4 DMS7 und 8 DMS5 und 6 0 0,4 mv -0,3 mv 81,0 mv 0,0 mv -0, mv 1,4 mv 43,5 mv 361,0 mv,0 mv 15,0 mv 44,6 mv 88,0 mv 440,0 mv 44,6 mv 30, mv 3 66,8 mv 13,5 mv 515,0 mv 67,7 mv 45,7 mv 4 89,1 mv 177,1 mv 595,0 mv 90,1 mv 61, mv 5 111,1 mv 1,0 mv 67,0 mv 11,7 mv 76,7 mv DMS1 DMS1 und DMS DMS1 is DMS4 DMS7 und DMS8 DMS5 und DMS Massstücke Tomas Trommer & Norman Zsciegner 6
7 3...Messen Sie die Kennlinien entsprecend Anstric 3 der Aufgae 3..1 nac Dreung des alkens um 180 gegenüer der ursprünglicen age! Erklären Sie die Aweicungen der Messergenisse gegenüer der ersten Messreie! Massestücke ( 180 gedret) 0 81,0 mv 58,1 mv 1 361,0 mv 137, mv 440,0 mv 16,0 mv 3 515,0 mv 96,0 mv 4 595,0 mv 370,0 mv 5 67,0 mv 448,0 mv Man siet in der Taelle deutlic, dass zwar die Änderungen von fast identisc sind, aer der 0-Wert ser voneinander aweict. Dies kommt zustande, weil durc die vielen Messungen von einer Seite der Verformungskörper minimal in eine ictung verformt wird. Auc ser gut kann man das in dem folgenden Diagramm seen. Die eiden Geraden sind zwar fast parallel, scneiden aer die y-acse in zwei untersciedlicen Punkten scneiden normal um 180 Grad verdret Messwerte (von 0 is 5 Massestücke) Tomas Trommer & Norman Zsciegner 7
8 3..3.Vergleicen Sie die Ergenisse der Messungen mit den entsprecenden erecnungen der Vorereitungsaufgae 3.1.5! Allgemein erga sic folgende Gleicung: k F 3 E,06 310V 00GPa 9 0,30910 Mit eingesetzten Werten kommt man dann zu den folgenden Ergenissen: Masse in g DMS1 & (erecnet) DMS1 & (experim.) DMS7 & 8 (erecnet) DMS7 & 8 (experim.) DMS5 & 6 (erecnet) DMS5 & 6 (experim.) ,8 mv 43,83 mv,0 mv 1,915 mv 15, mv 15,54 mv 00 88,8 mv 87,66 mv 44,6 mv 43,83 mv 30,4 mv 31,1 mv ,8 mv 131,49 mv 67,7 mv 65,745 mv 45,9 mv 46,63 mv ,3 mv 175,3 mv 90,1 mv 87,66 mv 61,4 mv 6,17 mv 500 1,3 mv 19,15 mv 11,7 mv 109,57 mv 76,9 mv 77,71 mv Alle gemessenen Werte weicen nur minimal von den erecneten a Stellen Sie qualitativ den Einfluss durc Handwärme ei der Viertelrücke am eispiel eines Kolescictwiderstandes fest! Scätzen Sie ei der einwirkenden Temperaturänderung von ca. 10 C den äquivalenten Wert der Masse (Feler) ein! 3 k F E,06 310V 00GPa 9 0,30910 ; 0mV 60mV ; 0mV 90mV 3 ; 30mV 4 ; 0, 5m ; 0, 0141m ; 0, 005m F( 0, g Tomas Trommer & Norman Zsciegner 8
9 3..5.Nennen Sie Felerquellen, die sic im experimentellen Versucsaufau im Vergleic zu industriellen DMS-Applikationen ergeen können! persönlice Messfeler ungenaue Messgeräte????? 3..6.Ermitteln Sie mittels Oszilloskop die Frequenz der Eigenscwingung des alkens one mit elastung durc Massestücke! one elastung 70ms 5Hz mit elastung 00ms 14Hz Tomas Trommer & Norman Zsciegner 9
5. Versuchsvorbereitung
5. Versuchsvorbereitung 5.1. Welche charakteristischen Merkmale besitzen Folien-DMS im Vergleich zu anderen DMS? Folien-DMS bestehen aus sehr dünn gewalzten Metallfolien (häufig Konstantan oder eine Ni-Cr-Legierung
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