Temperaturkompensation

Temperaturkompensation von Kraftaufnehmern mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Die Temperaturabhängigkeit des Messsignals von DMS-Kraftaufnehmern wird durch die folgenden Effekte hervorgerufen:

• Wärmeausdehnung des Sensorkörpers
• Temperaturabhängige Änderung des DMS-Widerstandes
• Wärmeausdehnung der Messgitterfolie des DMS
• Temperaturgang der Anschlussdrähte

Zur Kompensation von Temperatureffekten werden VELOMAT Kraftaufnehmer als DMS-Vollbrücke geschaltet. Dabei wird der Effekt genutzt, dass in der Wheatstone´schen Brückenschaltung die Dehnungen von jeweils zwei DMS mit unterschiedlichem Vorzeichen zum Messsignal beitragen und sich die temperaturabhängigen Effekte in der resultierenden Brückenspannung weitgehend kompensieren. Eine weitere Verbesserung der Kompensation wird durch Verwendung von temperaturgangangepassten DMS erreicht, die auf den Wärmeausdehnungskoeffizient des Sensorkörpers (Edelstahl oder Aluminium) abgestimmt sind. Mit diesen Maßnahmen ergeben sich für Standard VELOMAT Kraftaufnehmer folgende Temperaturfehler über den Nenntemperaturbereich (-15°C bis +70°C):

Temperaturfehler Nullpunkt          < 0,04 % vom Endwert /K

Temperaturfehler Empfindlichkeit < 0,04 % vom Endwert /K

Der verbleibende kleine Restfehler kann durch Zuschalten von temperaturabhängigen Widerständen in die Meßbrücke und in die Speiseleitung auf

Temperaturfehler Nullpunkt          < 0,004 % vom Endwert /K

Temperaturfehler Empfindlichkeit < 0,004 % vom Endwert /K

verbessert werden. Zur Ermittlung der Widerstandwerte sind aufwändige Messungen im Temperaturschrank erforderlich.

Bei den Fehlerangaben ist thermisches Gleichgewicht im Sensor vorausgesetzt. Zum Beispiel ergeben sich bei einseitiger Erwärmung des Sensors größere Temperaturfehler aufgrund des inneren Temperaturgefälles.