Kraftmesstechnik (Piezo

Kraftmesstechnik (Piezo-Waage)
Messgrößen
Kraft
Moment
Prinzip
Piezo-Kraftmesselemente nutzen die
Eigenschaft von Quarz, bei mechanischer
Beanspruchung (Druck, Zug,
Schubspannung) eine elektrische Ladung
abzugeben (piezoelektrischer Effekt).
Die Wirkungsrichtung, d.h. die Richtung
der größten Empfindlichkeit der
Messelemente hängt davon ab, in
welcher Ebene die Scheiben aus dem
Kristall geschnitten wurden.
Für einen 3-Komponenten Kraftsensor
werden zwei Schubquarzpaare (Fx und Fy)
und ein Druckquarzpaar (Fz) ein einem
Gehäuse montiert. Die Quarzpaare sind
unter hoher Vorspannung
zusammengepresst, um die Übertragung
von Schubspannungen bei den
Querkräften zu gewährleisten.
Piezo-Kraftmesselemente besitzen eine
hohe Steifigkeit und somit eine hohe
Eigenfrequenz. Dadurch eignen sie sich
gut zur Erfassung schneller Vorgänge
(instationäre Messungen).
Weiterhin sind 3-Komponenten
Kraftmesselemente mit einem
Messbereich von +/- 2 kN vorhanden, die
bei Bedarf auch zu 6Komponentenwaagen
zusammengeschaltet werden können.
Kontakt
Dr.rer.nat. Uwe Fey, DLR-Institut für
Aerodynamik und Strömungstechnik,
Tel: +49 551 709 2490
Jochen Krampe,
Technologiemarketing, Tel: +49 2203
601 3665, Fax: +49 2203 695689
Dr. Frank Holtmann,
Technologiemarketing, Tel: +49 531
295 3420, Fax: +49 531 295 3422
Dieses Handout sowie Querverweise zu
verwandten Messtechniken und Anlagen
finden Sie unter: http://messtec.dlr.de/
link-499-de.
Anwendung
Piezo-Waagen eignen sich hervorragend
für dynamische Kraftmessungen. Für
statische Messungen sind sie auf Grund
des exponentiellen Ladungsabfalls bei
konstanter Belastung nur bedingt
geeignet (Messdauer ca. 10 – 15
Minuten).
Es ist eine 6-Komponentenwaage
vorhanden, die bei
Windkanalexperimenten zur Kraft- und
Momentenmessung zum Einsatz kommt.
Der Messbereich beträgt für Fx, Fy und Fz
jeweils +/- 5 kN bei einem
Kraftangriffspunkt max. 25 mm über der
Waage. Bei größeren Hebelarmen
verringert sich die maximale Belastbarkeit.
Deutsches Zentrum
für Luft- und Raumfahrt e.V.
German Aerospace Center
DLR-Institut für Aerodynamik und
Strömungstechnik
Dr.rer.nat. Uwe Fey
Telefon: +49 551 709 2490
Uwe.Fey dlr.de
www.dlr.de