Elektronische Druckmesstechnik

A
Prinzipien der elektronischen Druckmessung 9
I
ρ
I + ∆I
A – ∆A
Dehnt eine Zugkraft den Leiter, nimmt seine
Länge zu und seine Querschnittsfläche ab
(Abb. 3). Weil der spezifische Widerstand eines
metallischen Leiters eine (temperaturabhängige)
Materialkonstante und damit geometrieunabhängig
ist, steigt der elektrische Widerstand
durch die Dehnung an. Bei einer Stauchung
tritt der entgegengesetzte Effekt auf.
Umgesetzt wird das Prinzip der resistiven
Druckmessung mit einem Grundkörper, der
sich unter Druck kontrolliert verformt. Häufig
weist dieser Grundkörper eine als Membran
bezeichnete, gezielt geschwächte (dünne) Teilfläche
auf. Das druckabhängige Ausmaß der
Verformung wird mit metallischen Dehnungsmessstreifen
(DMS) gemessen, d. h. typischerweise
mäanderförmigen elektrischen Leitern
aus Metall.
Üblicherweise sind vier DMS auf einer Membran
aufgebracht. Einige befinden sich in gedehnten,
andere in gestauchten Bereichen der
Membran. Wölbt sich die Membran unter
Druckeinwirkung, werden die DMS entsprechend
verformt (Abb. 4). Der elektrische Widerstand
nimmt dabei proportional zur Verformung
zu (Dehnung) bzw. ab (Stauchung). Zur
exakten Messung der Widerstandsänderung
werden die DMS zu einer Wheatstone’schen
Messbrücke verschaltet.
Abb. 3:
Änderung der
Abmessungen eines
zylindrischen Leiters
durch Dehnung
Membran …
… mit Metall-
DMS