Zuverlässig messen – Piezosensoren: perfekte Messergebnisse vom höchsten Messbereich bis zum kleinsten Teilbereich

Piezosensoren werden zur zuverlässigen Bestimmung von Druck, Beschleunigung, Spannung oder Kraft eingesetzt. Sie basieren auf dem piezoelektrischen Effekt, der auf der Tatsache beruht, dass Kristalle unter Druckbelastung elektrische Ladung erzeugen.

Da die einwirkende Kraft zur elektrischen Ladung immer absolut proportional ist (Piezoelektrizität) ermöglicht dieser Effekt das sichere Erfassen von Prozesskräften im industriellen Einsatz.

Funktionsweise von Piezosensoren


Mechanische Belastungen werden bereits im Quarz in elektrische Ausgangssignale gewandelt. Im Gegensatz zu anderen Messprinzipien wie der DMS-Technologie arbeitet das Quarz-Messelement des Piezosensors daher als mechatronische Komponente: Durch eine Ladungsänderung bei Belastung des Quarzes wird die eingeleitete Kraft in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt.

Vorteile der Piezo-Messtechnik

Ein Vorteil der Piezotechnologie besteht in der Tatsache, dass nur eine sehr geringe elastische Verformung des Quarzes von wenigen Mikrometern auftritt. Extrem steife mechanische Konstruktionen sind damit problemlos realisierbar. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit der Piezosensoren in der Regel unabhängig vom Messbereich und bleibt auch über lange Zeit konstant hoch. 5kN können daher mit einem 140kN Sensor so genau gemessen werden wie mit einem 5kN Sensor. Der positive Effekt: eine extrem hohe Überlastsicherheit der Sensoren ohne Genauigkeitsverlust. Mithilfe der Piezotechnologie kann also über einen weiten Messbereich bis in kleinste Teilbereiche genau und zuverlässig gemessen werden. Ein weiterer technologiebedingter Vorteil der piezoelektrischen Messtechnik besteht darin, auch bei großen Grundlasten kleinste Schwankungen genau und präzise zu erfassen. Die Grundlast kann sehr einfach „genullt“ werden. Der Vorteil: Das Ausgangssignal des Piezosensors, sprich die Ladungsverschiebung, wird garantiert gelöscht.

Zusammenfassung

  • Die Piezoelektrische Kraftmesstechnik bietet überragende Eigenschaften zur sicheren Überwachung von Montage und Prüfvorgängen in der Fertigung:
  • Die Messbereichsunabhängige Auflösung und Empfindlichkeit ermöglicht einen überlastsicheren Betrieb.
  • Der sehr kompakte Aufbau gestattet den Einsatz der piezoelektrischen Sensoren in beengten Einbauräumen.
  • Die extrem hohe Steifigkeit bei quasi wegloser Messung ermöglicht eine hohe Anzahl von Messungen mit großer Sicherheit.
  • Ladungssignale lassen sich einfach summieren.