Thermische Drift in aufgeklebten, auf Folien-DMS basierenden Sensoren

Aufgrund ihrer hohen Stabilität und Genauigkeit in Kombination mit robusten mechanischen Eigenschaften spielen aufgeklebte Foliendehnungsmessstreifen inzwischen bei Sensoranwendungen in der Öl- und Gasindustrie eine bedeutende Rolle.  Wie bei jeder Sensortechnologie können jedoch auch diese Sensoren durch Umweltfaktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit beeinflusst werden, wodurch es in Anwendungen, die eine genaue und zuverlässige Sensorleistung erfordern zu einer thermischen Drift kommt. Durch die sorgfältige Auswahl von Sensoren und zugehörigem Material können die Ursachen für die Drift jedoch abgeschwächt werden, sodass sie in unterschiedlichen Anwendungen, in denen es auf zuverlässige Last-, Drehmoment-, Spannungs- und Druckmessung ankommt, zuverlässige Ergebnisse liefern. 

Aufgeklebte Folien-DMS nutzen den resistiven Effekt, der auf der Veränderung des spezifischen Widerstands eines Leiters durch mechanische Dehnung beruht. Diese DMS bestehen aus einem aus Metallfolie geätzten Messgitter, das so auf einen dünnen Träger aufgeklebt wird, dass es die Wirkung einer mechanischen Verformung in eine Veränderung des Widerstands des Folienleiters überträgt. Wenn der DMS auf einem Messobjekt installiert ist, ändert sich der Folienwiderstand proportional zur Größenordnung der auf dieses Objekt wirkenden Kräfte. Durch sorgfältiges Überwachen dieser Widerstandsänderung können DMS-basierte Sensorsysteme auf Geräte und Strukturen wirkende Kräfte genau messen.

Da aufgeklebte Folien-DMS auch bei hohen Beanspruchungen in rauer Umgebung mit großer Genauigkeit funktionieren, sind sie bestens für die Anforderungen der Öl- und Gasindustrie geeignet (Abb. 1). Und tatsächlich spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung des optimalen Betriebs und der Sicherheit in Anwendungen mit hohen Beanspruchungen. Dazu gehören Sensoren für Pumpensteuerung und Kolbenstangenkopf von Tiefpumpen (auch Gestänge- oder Kolbentiefpumpen genannt) und Sensoren für den Anker. Dank ihrer robusten Eigenschaften werden sie ebenfalls in Hochdruckanwendungen eingesetzt, z.B. Hammer-Union-Drucksensoren sowie Flüssigkeits- und Gasdruckmessungen, beispielsweise an Dieselmotoren, Hydraulikaggregaten und Stickstoffpumpen.