Druckmessung in Hydraulikanwendungen erfordert besondere Sensoren

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Um einer Zerstörung des Sensors oder einer Verfälschung der Messwerte durch eine dauerhafte Verformung der Membrane vorzubeugen, bietet Baumer ein integriertes Dämpfungselement im Druckanschluss oder einen Vorschraubadapter für den Druckanschluss, um auftretende Druckspitzen seitlich durch eine dünne Bohrung abzulenken, so dass sie nicht direkt auf die Membrane treffen (Bild 1).

Messgeräte müssen schnell und stabil sein

Andere Herausforderungen an die Messgeräte sind schnelle Messzyklen, kleine Anstiegszeiten (< 1ms) und Langzeitstabilität. Besonders robuste Sensoren, die eine gute Langzeit- und Temperaturstabilität bieten, basieren auf der Metall-Dünnfilm-Technik.

Mehrere dünne Schichten unterschiedlicher Metalle sind zwischen einer Isolationsschicht und einer Schutz- oder Passivierungsschicht eingebettet. Die einzelnen Schichten sind mit einigen hundert Ångström (1 Å = 10-10 m) so dünn und so hoch-ohmig, dass sich alle vier für eine Wheatstone’sche Brücke erforderlichen Dehnungsmessstreifen (DMS) auf einer sehr kleinen Fläche unterbringen lassen.

Membrantechnik gewährleistet linearen Signalverlauf der Sensoren

Die auf Dünnfilm basierenden Baumer-Sensoren unterscheiden sich im Vergleich zu den Produkten anderer Hersteller unter anderem durch die Membranmechanik, die einen linearen Signalverlauf gewährleistet. Die Dehnungsstreifen werden direkt auf der dem Messmedium abgewandten Seite der druckaufnehmenden Membrane appliziert, und zwar genau dort, wo die Dehnung des Materials am größten ist (Bilder 2 und 3 – siehe Bildergalerie).

Auch die Wahl des Membranwerkstoffs hat einen elementaren Einfluss auf die erzielbaren Werte für das Langzeitverhalten und die Temperaturdrift. Baumer entschied sich dabei für den Einsatz einer bruchzähen und korrosionsbeständigen Stahlsorte, welche eine große Bandbreite an Anwendungen ermöglicht. Im Ergebnis erzielt Baumer mit seinem Sensor-Design hohe Überlastbarkeit, hohe Reproduzierbarkeit, kein Kriechen zum Messwert sowie eine hohe Dynamik.

Temperaturverhalten des Sensors ist entscheidend

Bei der Beurteilung der Messgenauigkeit spielt das Temperaturverhalten des Sensors eine wichtige Rolle. Temperaturveränderungen von wenigen Grad haben oftmals Signaländerungen zur Folge, die das Toleranzband der Kennlinienabweichung merklich überschreiten.

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