DE102006027616A1 - Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic - Google Patents
Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006027616A1 DE102006027616A1 DE200610027616 DE102006027616A DE102006027616A1 DE 102006027616 A1 DE102006027616 A1 DE 102006027616A1 DE 200610027616 DE200610027616 DE 200610027616 DE 102006027616 A DE102006027616 A DE 102006027616A DE 102006027616 A1 DE102006027616 A1 DE 102006027616A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- strain gauge
- strain
- electrically conductive
- gauge according
- change
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
- G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmessstreifen (DMS) auf Basis extrinsisch elektrisch leitfähiger Polymerwerkstoffe zur Ermittlung der Dehnung von Bauteilen bzw. Objekten mittels Widerstandsänderung derartiger DMS bei Verformung.The The invention relates to a strain gauge (DMS) based on extrinsic electrically conductive Polymer materials for determining the elongation of components or Objects by resistance change such strain gage upon deformation.
Der Dehnungsmessstreifen auf Basis extrinsisch leitfähiger Polymerwerkstoffe zur Ermittlung der Dehnung von Bauteilen bzw. Objekten mittels Widerstandsänderung derartiger DMS bei Längenänderung hat die Aufgabe Längenänderungen bzw. Dehnungen an Bauteilen bzw. Objekten insbesondere auch an Kunststoffbauteilen mit hohen Verformungen in ein Signal zu übertragen und damit mess- und beschreibbar zu machen.Of the Strain gauges based on extrinsically conductive polymer materials for Determination of the elongation of components or objects by means of resistance change Such strain gauges on length change the task has length changes or expansions of components or objects in particular on plastic components to transmit with high deformations in a signal and thus measuring and to be described.
Durch die zunehmende Forderung der Industrie und dabei insbesondere der Automobil- und Automobilzulieferindustrie nach Gewichtseinsparung und der hierdurch bedingten Anforderung zum Einsatz von leichten Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen, besteht die Notwendigkeit neue Messverfahren, -systeme sowie -mittel, welche für diese Materialen geeignet sind, zu entwickeln. Da der Industrie heute die richtigen „Werkzeuge" zur Beanspruchungsermittlung insbesondere an Kunststoffbauteilen mit hohen Dehnungen bzw. Verformungen fehlen, steht die Herstellung und Nutzung von Messmitteln aus dem Gleichen wie dem zu messenden Werkstoff im Vordergrund des Interesse.By the increasing demand of the industry and in particular the Automotive and automotive supply industry after weight saving and the resulting requirement for the use of lightweight materials, especially plastics, there is a need for new measuring methods, Systems and agents which are for These materials are suitable to develop. Because the industry today the right "tools" for determining the load especially on plastic components with high strains or deformations is missing, is the production and use of measuring equipment from the Same as the material to be measured in the foreground of interest.
Hierbei besteht die Möglichkeit wichtige Informationen des mechanischen Spannungszustands eines Bauteils, mittels gemessenen Dehnungen zu erhalten, wobei sich der hier vorgestellte neuartige Dehnungsmessstreifen insbesondere für Werkstoffe mit hohen den Kunststoffen analogen Verformungen bzw. Dehnungen eignet.in this connection it is possible important information of the mechanical stress state of a Component to obtain by means of measured strains, wherein the here presented new strain gauges especially for materials with high plastic-like deformations or strains suitable.
Hierdurch können nicht nur Spannungszustände in derartigen Bauteilen ermittelt und beschrieben, sondern auch Hinweise zur gezielten Auslegung bzw. Optimierung von Leichtbaustrukturen generiert werden.hereby can not just stress states determined and described in such components, but also Notes on the targeted design and optimization of lightweight structures to be generated.
Für die Messung der mechanischen Dehnung oder anderer mechanischer Größen an metallischen Bauteilen, teilweise auch an Kunststoffen, werden unter anderem Dehnungsmessstreifen (DMS) eingesetzt. Ein DMS ist ein elektrischer Widerstand, der unter mechanischer Belastung seinen Widerstandsbetrag ändert /1/. Wenn ein DMS gedehnt wird, nimmt sein Widerstand zu. Der DMS wird hierzu für die Messung auf der Bauteiloberfläche des zu vermessenden Objektes mit einem geeigneten Klebstoff aufgeklebt. Die Dehnung des Bauteils wird vom Klebstoff auf den Messgitterträger des DMS und damit auf das Messgitter selbst übertragen. Die Dehnungsgrenze eines DMS hängt von den Eigenschaften des Gittermaterials, des Trägers und des zur DMS-Installation verwendeten Klebstoffes ab /2/. Es ist bekannt, dass derzeit die Messung der mechanischen Dehnungen an Kunststoffbauteilen mittels Dehnungsmessstreifen problematisch ist. Der Kunststoff hat spezifische Eigenschaften, die die Messung der Dehnung an der Oberfläche erschwert. Speziell die hohe Dehnung von duro- und thermoplastischen Kunststoffen, thermoplastischen Elastomeren oder Elastomeren steht heutigen DMS entgegen, da diese für derartige Dehnungsbereiche i. d. R. nicht anwendbar sind. Auch erschwert die schlechte Leitfähigkeit der Kunststoffe die Messung elektrischer Signale an der Oberfläche dieser Werkstoffe. Weiterhin erwärmen sich die DMS an Kunststoffoberflächen sehr schnell, so dass nicht mehr die reale Dehnung des Kunststoffbauteils gemessen wird, sondern die Wärmedehnung des Messstreifens. Viele Kunststoffe sind sehr empfindlich gegen Reinigungsmittel und Kleber, die bei der Installation von Dehnungsmessstreifen an der Bauteiloberfläche verwendet werden.For the measurement mechanical elongation or other mechanical quantities of metallic Components, sometimes also on plastics, among others Strain gauges (DMS) used. A DMS is an electrical one Resistance that changes its resistance under mechanical stress / 1 /. When a strain gauge is stretched, its resistance increases. The DMS will this for the measurement on the component surface of the object to be measured glued on with a suitable adhesive. The elongation of the component is from the adhesive on the measuring grid carrier of the strain gauge and thus on the Transfer measuring grid yourself. The strain limit of a strain gage hangs from the properties of the grid material, the vehicle and of the adhesive used for the DMS installation from / 2 /. It is known that currently the measurement of mechanical strains Plastic components by means of strain gauges is problematic. The plastic has specific properties that allow the measurement of Stretching on the surface difficult. Especially the high elongation of duroplastic and thermoplastic Plastics, thermoplastic elastomers or elastomers contrary to today's strain gages, as these are for such strain areas i. d. R. are not applicable. Also, the poor conductivity makes it difficult of plastics measuring electrical signals on the surface of these Materials. Continue to heat up the strain gauges on plastic surfaces very fast, so that no longer the real stretch of the plastic component is measured, but the thermal expansion of the measuring strip. Many plastics are very sensitive to Detergents and adhesives involved in the installation of strain gages on the component surface be used.
Eine weitere unerwünschte Wirkung von Dehnungsmessstreifen auf Kunststoffen ist die örtliche Versteifung des Messobjekts durch die mechanischen Eigenschaften von Klebstoff und Dehnungsmessstreifen. Die Versteifung entsteht, wenn der E-Modul der installierten Messstelle (Kombination Klebstoff/Dehnungsmessstreifen) größer als der E-Modul des Werkstoffs des Messobjekts ist. Dies kann zu unerwünschten Fehlern in der Messwertaufnahme führen /2/.A more unwanted Effect of strain gauges on plastics is the local Stiffening of the test object by the mechanical properties of adhesive and strain gauges. The stiffening arises if the modulus of elasticity of the installed measuring point (combination adhesive / strain gauge) greater than is the modulus of elasticity of the material of the test object. This can be undesirable Errors in the measured value recording lead / 2 /.
Bei der im Rahmen der Vorbereitung dieser Patentschrift durchgeführten Literatur- und Patentrecherche konnten keine dem Einsatz von Dehnungsmessstreifen (DMS) auf Basis elektrisch leitfähiger Polymerwerkstoffe zur Ermittlung der Dehnung von Bauteilen bzw. Objekten mittels Widerstandsänderung derartiger DMS bei Verformung bzw. Längenänderung widersprechenden Anmeldungen recherchiert werden.at the literature used in the preparation of this patent. and patent searches failed to detect the use of strain gages (DMS) based on electrically conductive polymer materials for determining the elongation of components or objects by means of resistance change Such strain gauges for deformation or change in length contradictory applications be researched.
Es
konnten lediglich bestehende Patente (z.B.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist ein Dehnungsmessstreifen auf Basis extrinsisch elektrisch leitfähiger Polymerwerkstoffe zur Ermittlung der Dehnung von Bauteilen bzw. Objekten mittels Widerstandsänderung derartiger DMS bei Verformung.aim The invention is an extrinsic strain gauge electrically conductive Polymer materials for determining the elongation of components or Objects by resistance change such strain gage in deformation.
Hiermit ist einerseits die Verwendung von dehn- bzw. hochdehnfähigen Kunststoffen sowie anderseits die Einarbeitung von leitfähigen Füllstoffen in die Polymermatrix bedingt.Herewith on the one hand is the use of stretchable or highly elastic plastics and on the other hand, the incorporation of conductive fillers in the polymer matrix conditionally.
Die Erfindung stellt somit eine einfache, geeignete sowie wirtschaftliche Möglichkeit dar, um Dehnungsmessstreifen mit hohen Dehnungen und damit entsprechenden Messbereichen herzustellen sowie Bauteile bzw. Objekte mit hohen Dehnraten durch entsprechendes aufbringen derartiger DMS hinsichtlich ihrer Verformung bzw. Längenänderung zu charakterisieren.The Invention thus provides a simple, suitable and economical possibility to strain gauges with high strains and thus corresponding Measuring areas as well as components or objects with high Strain rates by appropriate application of such strain gauges their deformation or change in length characterize.
Hierzu wird ein Kunststoff lokal oder vollständig mit elektrisch leitenden Fasern oder Partikeln gefüllt, wobei diese die Aufgabe haben ein elektrisch leitfähiges Netzwerk im Kunststoff zu erzeugen. Entsprechend des eingesetzten Füllers wird der Kunststoff ab einem definierten Füllstoffanteil elektrisch leitfähig, wobei dieses Netzwerk durch Belastung des Bauteils in seiner Lage bzw. geometrischen Anordnung verändert werden kann und sich somit der elektrische Widerstand des Netzwerkes bzw. des Bauteils verändert. Mittels der hierdurch bedingten messbaren Widerstandsänderung kann die Dehnung des Bauteils bestimmt und im Weiteren die Bauteilspannung berechnet werden.For this is a plastic locally or completely with electrically conductive Filled fibers or particles, these have the task of an electrically conductive network to produce in the plastic. According to the filler used the plastic from a defined filler content electrically conductive, wherein this network by loading the component in its position or changed geometric arrangement can be and thus the electrical resistance of the network or the component changed. By means of the resulting measurable change in resistance the expansion of the component can be determined and subsequently the component voltage be calculated.
Mittels derartiger DMS wird das Problem der Applizierung auf die Oberfläche von z. B. polymeren Werkstoffen herkömmlicher DMS vermieden, weil das Messgitter direkt in das Bauteil eingebaut werden kann. Die Dehnungsgrenze des Meßsystems (mit leitfähigen Werkstoffen gefüllter Kunststoff) erhöht sich hierdurch bedingt, da hier mehrere Messgitter die gleiche Dehnung übernehmen können.through Such strain gage will address the problem of application to the surface of z. B. polymeric materials conventional DMS avoided because the measuring grid built directly into the component can be. The strain limit of the measuring system (with conductive materials filled Plastic) increases Due to this, because here several measuring grids take over the same strain can.
Durch
die Benutzung von Kunststoffen als Träger des Netzwerks, die auch
die Eigenschaft latente Wärme
zu speichern besitzen können,
kann das Problem der schlechten Wärmeleitung von Kunststoffen
partiell oder ganzflächig
gelöst
werden. Dabei können
Latentwärmespeichermaterialien
eine bestimmte Wärmeenergiemenge
absorbieren, ohne die eigene Temperatur zu erhöhen /3/,
Die Dehnungsmessstreifen die aus derartigen Coumponds bestehen, können flexibel auf der Oberfläche zur Messung der lokalen mechanischen Dehnung von komplexen Bauteilen appliziert werden.The Strain gages consisting of such Coumponds, can be flexible on the surface for measuring the local mechanical strain of complex components be applied.
Derzeit sind Dehnungsmessstreifen, die auf Basis extrinsisch elektrisch leitfähiger Polymerwerkstoffe die Ermittlung der Dehnung bzw. Verformung von Bauteilen bzw. Objekten mittels Widerstandsänderung bei Längenänderung erlaubt nicht bekannt.Currently are strain gauges based on extrinsic electric conductive Polymer materials determine the elongation or deformation of Components or objects by means of resistance change with length change not allowed.
Der neu entwickelte DMS stellt somit eine geeignete, einfache sowie wirtschaftliche Methode dar, um die mechanischen Dehnungen an Kunststoffbauteilen zu messen.Of the newly developed DMS thus provides a suitable, simple as well economical method to reduce the mechanical strains on plastic components to eat.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen weiterhin angegebenen Merkmale sowie aus den nachstehenden Zeichnungen.Further Features and advantages of the invention will be apparent from the in the claims further specified features and from the drawings below.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiment described in more detail and explained.
Fasern können in verschiedenen Ebenen des Kunststoffs eingefügt werden (x, y, z), so das die mechanische Dehnung in jeder Ebene gemessen werden kann.fibers can be inserted in different levels of the plastic (x, y, z), so that the mechanical strain in each plane can be measured.
Literaturliterature
- /1/ K. Hoffmann, Eine Einführung in die Technik des Messens mit Dehnungsmessstreifen, Herausgeber: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt 1987; Neuauflage August 2000/ 1 / K. Hoffmann, An Introduction to the Technique of Measurement with strain gauges, published by: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt 1987; New edition August 2000
- /2/ S. Keil, Beanspruchungsermittlung mit Dehnungsmessstreifen, CUNEUS, 1995/ 2 / S. Keil, Stress Determination with Strain Gages, CUNEUS, 1995
- /3/ Hale, Hoover, Neil, Phase change materials Handbook, Nasa technical report 72N19956, Washington DC, 1971/ 3 / Hale, Hoover, Neil, Phase change materials Handbook, NASA technical report 72N19956, Washington DC, 1971
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610027616 DE102006027616A1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200610027616 DE102006027616A1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006027616A1 true DE102006027616A1 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=38720972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200610027616 Withdrawn DE102006027616A1 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102006027616A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2518436A1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | Storz Endoskop Produktions GmbH | Bend sensor |
DE102014200443A1 (en) * | 2014-01-13 | 2015-07-16 | Technische Universität Dresden | Sensor element for determining strains |
-
2006
- 2006-06-13 DE DE200610027616 patent/DE102006027616A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2518436A1 (en) * | 2011-04-28 | 2012-10-31 | Storz Endoskop Produktions GmbH | Bend sensor |
DE102014200443A1 (en) * | 2014-01-13 | 2015-07-16 | Technische Universität Dresden | Sensor element for determining strains |
DE102014200443B4 (en) | 2014-01-13 | 2019-10-10 | Technische Universität Dresden | Sensor element for determining strains |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2445737B1 (en) | Mounting means for a stabiliser bar | |
CN104685316A (en) | Capacitance-type sensor sheet, method for manufacturing capacitance-type sensor sheet, and sensor | |
DE102007040011B4 (en) | Use of net-like arranged, electrically conductive fibers, which are integrated into a component made of a fiber composite material | |
Liu et al. | Flange local buckling of pultruded GFRP box beams | |
DE102016202769B4 (en) | Sensor for the integral or spatially resolved measurement of strains based on pre-damaged carbon fibers | |
DE102007007405A1 (en) | Electrical device for detecting the state of wear of a dynamic sealing element | |
DE10304568A1 (en) | Use for a measuring tube of an inductive flow meter | |
DE102006027616A1 (en) | Strain gauge for determination of strain of components or objects, has extrinsic electrically conductive polymer material, which enables measurement of deformation or length variation by change of resistance of extrinsic conductive plastic | |
DE102004008432B4 (en) | Strain gauges for detecting strains or compressions on deformation bodies | |
DE102011002884A1 (en) | Force-and/or pressure-and/or temperature measuring electronic circuit for use in force-and/or pressure- and/or temperature sensors in brake device of motor car, has semi-bridge elements whose metallic resistors form potential divider | |
DE102012011861A1 (en) | Device for determining frictional coefficient of textile material, comprises friction element that is arranged and configured, such that frictional force of friction element is introduced into textile material receiving element | |
DE102013013634A1 (en) | Torque measuring device for measuring large torques | |
DE102009044627B4 (en) | Air spring with QTC switch | |
Nag-Chowdhury et al. | Interfacial nanocomposite sensors (sQRS) for the core monitoring of polymer composites’ fatigue and damage analysis | |
EP2821771A1 (en) | Test piece and testing method | |
EP2100723A1 (en) | Film assembly | |
DE102006004285A1 (en) | Sensor arrangement for detection of mechanical forces and pressure for example for load detection and measurment in motor vehicles, has expansion-measuring strip and measuring cell is welded with bending beam in recess of bending beam | |
Lazaridou et al. | Damage monitoring of different concentration carbon nanotube/epoxy glass fiber reinforced composites under quasi-static incremental loadings | |
DE102018007710A1 (en) | Device for determining thermal damage to a component made of CFRP | |
DE102008041771A1 (en) | Sensor assembly, for measurement of a physical value, has a Wheatstone bridge with resistances sensitive to membrane distortion and non-sensitive resistances in series with them | |
DE102019105273A1 (en) | ADHESIVE WITH ADJUSTABLE ELECTRICAL CONDUCTIVITY FOR MONITORING THE MECHANICAL PROPERTIES OF THE ADHESIVE COMPOUND IN POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS | |
DE102019214026A1 (en) | Process for sealing or connecting components | |
DE102010026659A1 (en) | Hybrid carrier component i.e. cross beam for passenger car, has inductive sensor detecting deformation of carrier component and producing characterizing signal, where characterizing signal is transferred to evaluating device | |
DE102018133010A1 (en) | Fiber composite component with an integrated structural condition sensor arrangement | |
DE102017111790B4 (en) | Method and device for the detection of imperfections in fiber layers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8105 | Search report available | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licenses declared | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FRORMANN, LARS, PROF. DR.-ING., 08451 CRIMMITS, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120103 |