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Dehnungsmessstreifen (DMS) gehören zu den Standardsensoren beim Messen mechanischer Größen.
Sie finden Ihre Anwendung auf unterschiedlichen Gebieten, als sensorische Komponente in
Messaufnehmern (z.B. Wägezelle, Kraftaufnehmer) oder für Dehnungsmessungen im Bereich der
Strukturüberwachung unter anderem an Brücken oder Bauwerken. Sie werden in verschiedenen Größen
geliefert und mit entsprechenden Klebstoffen auf der Objektoberfläche des Messobjekts an der jeweiligen
Messstelle angebracht und an das Messsystem angeschlossen. Dieser Aufbau wird bei den
verschiedenen Anwendungen unterschiedlichen Temperaturen und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dabei
wird das System DMS/Klebstoff in seinen Eigenschaften verändert und das Ergebnis der
Dehnungsmessung beeinflusst. Beispielsweise kann es zu einer Verfälschung der Messergebnisse
kommen, wenn der Klebstoff die Dehnung des Messobjekts nicht vollständig auf den DMS überträgt, oder
es kann eine Nullpunktverschiebung der Dehnungsmessung auftreten.
An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung werden Fallversuche von Lager- und
Transportbehältern durchgeführt. Für diese werden Dehnungsmessstreifen auf den Behälter angebracht
um die Dehnung bzw. Verformung zu messen. Bei den Versuchen werden verschiedene Parameter
berücksichtigt: Neben unterschiedlichen Fallhöhen (u.a. 9 m und 1 m) wird auch der Temperatureinfluss
auf den Fallversuch z.B. bei -40 °C oder +100 °C untersucht. Zur Applizierung von DMS auf
Objektoberflächen gibt es für verschiedene Anwendungsbedingungen (DMS-Typ, Objektoberflächenbeschaffenheit,
Einsatztemperatur) von den DMS-Herstellern jeweils empfohlene Klebstoffe.
Insbesondere für Anwendungsfälle mit hochdynamischer Belastung (Fallversuche, Crash-Tests) und
großem Temperaturbereich ist es erforderlich, dass die Dehnungsmessstreifen zuverlässige Werte
ausgeben. Dies ist nur gegeben, wenn der Klebstoff eine gute Verbindung zwischen Messobjekt und
Dehnungsmessstreifen herstellt.
Multichannel measuring systems are used to measure strains and accelerations during drop tests of containments for dangerous goods. Conventional systems require cabling of each sensor and co-falling of the cable harness, causing problems in the test preparation and execution. Promising results of a single cable measuring system, consisting of measuring modules with data bus connection and local data acquisition were obtained in laboratory investigations and full-scale drop tests.
Berlin Main Station is the largest multi-level station in Europe. Its daily passenger number amounts to over 300.000. Structures built for such a large number of people require a high-level safety standard. The station was built on the inner city site of the historic Lehrter Bahnhof. The conditions for building and start of operation were challenging by several reasons. The typical sandy ground with a high level of groundwater makes the permanent static stability of such a complex structure difficult. Several completed, ongoing, and planned construction activities in the immediate vicinity of the station influence the ground settlement of the whole area. On basis of the structural design an impact prediction was calculated, which expected certain vertical displacements particularly between the single columns of the outer concrete bridges of the building. These columns support the glass roof construction, which only allows a defined limit of displacement. In order to avoid damage, a concept for monitoring and adjusting potentially occurring displacements was developed for installation at the outer bridges of the station.
Piezoresistive accelerometers use a strain-sensing element, generally made of semiconductor material, e.g., silicon to convert the mechanical motion into an electrical signal. This element is usually designed in form of a cantilever beam loaded with a mass. Acceleration causes bending of the beam, which produces a change of electrical resistance proportional to the applied acceleration.
Main advantages of piezoresistive accelerometers in comparison to other types, e.g., piezoelectric and capacitive, is their robust and highly dynamic behavior, which qualifies them for application in high impact shock applications. Mechanical damping is typically implemented with silicon oil in a way that the output signal is undistorted over a wide frequency range. These characteristics principally qualify them for the application in drop tests carried out at BAM, for which they are calibrated over the frequency range from 1 to 4 kHz. However, using silicon oil for damping, has the drawback of temperature dependent change of its viscosity, leading to temperature dependent deviation of the accelerometer’s sensitivity.
This study presents experimental results of the temperature behavior of a piezoresistive accelerometer with a dynamic range up to ±5000 g.
This type of accelerometer is applied for drop tests which are partially performed at temperatures of -40 or +100 °C.