Allgemeine Informationen zu unseren Produkten / FAQ

Informationen zu Beschleunigungssensoren (in englischer Sprache)
Grundlagen
Welche Beschleunigungen können auftreten?
Wie misst man Beschleunigungen? Erläuterungen der verschiedenen Technologien.
Wie funktionieren MEMS-Sensoren?
Wie überprüft man einen Beschleunigungssensor?
Montagerichtlinien für Beschleunigungssensoren (Klebetechnik)
Montagerichtlinien für Beschleunigungssensoren (Schraubausführung)
Anwendungen für die Messung von Vibrationen und dynamischen Beschleunigungen.
Schutzarten

 

A: Piezoresistive Sensoren

  • Nach welchem Funktionsprinzip arbeiten piezoresistive (DMS-basierende) Sensoren?

    Eingesetzt werden Halbleiter-DMS, Metallfolien-DMS, Silizium Chip-Membranen oder Dünnfilmtechnik. Das Prinzip beruht auf einer Längenänderung, die wiederum eine Widerstandsänderung hervorruft. Zur elektrischen Auswertung werden z.B. die DMS in einer Wheatstone-Brücke zusammen geschaltet. Eine Längenänderung, hervorgerufen durch Kraft, Druck oder Beschleunigung, hat eine Verstimmung der Brücke zufolge, deren Wert dann proportional der aufgebrachten mechanischen Grösse ist. Sie benötigen also zum Betrieb unserer Aufnehmer mindestens lediglich eine Speisespannung und ein Voltmeter oder ein Ozilloskop. Zur Weiterverarbeitung der Signale werden jedoch Verstärker eingesetzt, die die entsprechenden Normsignale liefern.
    Einige Aufnehmer sind, bzw. können optional, mit einem integrierten Verstärker ausgerüstet werden, wobei die Speisung dann auch ungeregelt sein kann (z.B. für PKW/LKW-Betrieb)

    http://www.dibuc.com/sensocon/bilder/produkte/weatstone.gif
    Wheatstone-Brücke:

    R1-R4: veränderbare Widerstände, z.B. DMS
    U0: Speisespannung
    US: Brücken- od. Signalspannung

 

 

  • Wie hoch ist die maximale Messfrequenz der piezoresistiven Aufnehmer?

    Die Frequenz(antwort) wird durch die piezoresistive Technik (hier ist auch die Messung von statischen Beschleunigungen möglich), den Messbereich und die Dämpfung bestimmt. Die Werte sind in den Spezifikationen vermerkt.

    Kraftaufnehmer sind hauptsächlich für statische bzw. sehr niederfrequente Anwendungen konzipert. Die mögliche Frequenz hängt auch vom Einsatz der jeweiligen DMS ab (Silizium od. Metallfolie). Sollten Sie nichtstatische Kraftanwendungen mit unseren Aufnehmern messen wollen, fragen Sie bitte an.

    Bei Druckaufnehmern ist für die Ermittlung der Frequenz der Aufbau des Aufnehmers wichtig. Handelt es sich um eine frontbündige oder eine zurückversetzte Membran?

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  • Wie kann ich einen Aufnehmer in der Funktion testen?

    Bitte vermeiden Sie unbedingt, Druckaufnehmer z.B. durch Drücken auf die Membran oder Beschleuniggungssensoren durch „Klopfen” auf den Tisch zu testen. In den meisten Fällen werden die Aufnehmer hierdurch zerstört oder zumindest beschädigt bzw. in der Funktion durch überhöhte Offsets eingeschränkt.

    Messen Sie beim betreffenden Aufnehmer den Offset, die Ein- und Augangsimpedanzen (bei Modellen ohne integr. Verstärker) sowie die Isolation. Die Resultate dieser Messungen geben Ihnen sofort eine Auskunft über den Zustand der Sensoren.

    Bei Beschleunigungssensoren mit niedrigem Messbereich können Sie zusätzlich noch „am Tisch“ die Erdbeschleunigung messen und erhalten somit schon eine ungefähre Auskunft über die korrekte Funktionsweise. Die Sensoren haben einen aufgedruckten Wirkungspfeil. Legen Sie den Aufnehmer auf den Tisch, so dass der Pfeil parallel dazu liegt. Schliessen Sie die Versorgungsspannung an und klemmen Sie ein Voltmeter an die Ausgangsdrähte. Sie messen nun den Offset, der sich nach ein paar Minuten auf einen Wert stabilisiert. Wenn Sie den Sensor nun um 90° drehen, bis der aufgedruckte Pfeil senkrecht zum Tisch (also zum Erdmittelpunkt zeigt), messen Sie die Erdbeschleunigung von 1g. Dies sollte das Voltmeter entsprechend der Sensitivität desAufnehmers (z.B. 20mV/g) anzeigen.

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D: Sensoren für Modalanalyse

  • Die Modalanalyse ist ein rechnergestütztes Verfahren und dient u.a. zur Bestimmung von Eigenfrequenzen, Dämpfungen etc. mechanische Aufbauten (Beispiel: Getriebegehäuse).
    Einfach ausgedrückt wird der zu untersuchende Aufbau wird mittels einer definierten Krafteinleitung in Schwingung versetzt, die an verschiedenen Stellen gemessen werden wird.
    SENSOCON bietet für diese Messungen geeignete Sensoren an. Hierbei handelt es sich um Aufnehmer, die nach dem piezoelektrischen Verfahren arbeiten. Zur Einleitung der Kraft werden z.B. sogenannte Impulshämmer eingesetzt. Auch hier haben wir entsprechende Produkte im Lieferumfang.

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  • Was versteht man unter den Abkürzungen oder auch Bezeichnungen in den Spezifikationen der Hersteller?
Damping Dämpfung (bei Beschleunigungsaufnehmern)
Die Dämpfung wird in einem Wert von 0 (ungedämpft) bis 1 angegeben. Man unterscheidet zwischen Luft- und Öldämpfung, wobei letztere bei unseren sensoren verwendet wird bei einem Dämpfungsfaktor von 0,7.
FS FullScale (Messbereich)
FSO FullScaleOutput (Ausgangssignal bei max. Messsignal)
H Hysteresis (Hysterese)
NL NonLineraity (Nichtlinerität), Abweichung von der Idealkennlinie
Offset Nullpunktverschiebung bzw. -Offset(bei der angegebenen Temperatur, meist 20°C).
Dies ist das Ausgangssignal im unbelasteten Zustand (bitte bei Bescheunigungsaufnehmern die Erdbeschleunigungsrichtung beachten). Dieses Signal hat je nach Ausführung der DMS einen bestimmten Wert, der in der Spezifikationen angegeben ist. Den idealen Wert von OV (bei 4-Leiterschaltung) erreicht man natürlich nicht. So hat jeder Sensor einen mehr oder weniger grossen Offset, den Sie zunächst auch vor dem Einsatz messen sollten.
Thermischer Offset:
Durch Anschluss der Speisung entsteht eine Erwärmung des Sensors. Dies bewirkt wiederum eine Änderung des Offsets. Sie sollten daher mit der Einstellung des Nullpunktes warten, bis der Sensor „warm“ geworden ist (Richtwert: ca. 15-20 Minuten)
OT Operating Temperature (Betriebstemperaturbereich)
Overrange stops Mechanische Überlastanschläge (Beschleunigunssensoren)
CT Compensated Temperature (kompensierter Temperaturbereich)
TS Transverse Sensitivity (Querempfindlichkeit)
TSS Thermal Sensitivity Shift (thermische Sensitivitätstrift)
hierunter versteht man die Signalabweichung bei zunehmender Temperatur. Angegeben werden meist Werte in % des FSO je 50°C

 

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