Dehnungssensoren

Dehnungssensoren erfassen Dehnung oder Verformung von Bauteilen und Strukturen. Sie werden in der strukturellen Überwachung, in der Materialprüfung und in der Qualitätssicherung eingesetzt, um Lastverläufe, Spannungen und Ermüdung zu beobachten.

Die gängigsten Techniken sind Dehnungsmessstreifen (DMS) aus Metallfolie oder Halbleiter, die Widerstandsänderungen infolge Dehnung erfassen; optische Fasersensoren (z. B. faseroptische Dehnungssensoren mit Bragg- oder interferometrischen Methoden); kapazitive Dehnungssensoren; MEMS- und piezoelektrische Sensoren. Bei DMS erfolgt der Messwert über den Gauge Factor, typischerweise GF etwa 2–3 für Metall, höher bei Halbleitern. Optische Sensoren liefern Dehnung über Verschiebungen optischer Eigenschaften wie der Bragg-Wellenlänge. Typische Messbereiche reichen von wenigen Mikrodehnungen bis zu mehreren tausend Mikrodehnungen pro Längeneinheit (με); die Auflösung hängt vom System ab und kann in den Bereich von Mikro- oder Nanodehnungern fallen.

Wichtige Praxisaspekte sind korrekte Befestigung (Klebstoffe, Oberflächenvorbereitung), Temperaturkompensation, Kalibrierung und Schutz vor Umwelteinflüssen. Elektrische oder optische Verdrahtung, Mehrkanalmessung und Datenakquisition sind häufig integriert und beeinflussen Aufbau und Kosten.

Anwendungen umfassen Brücken- und Gebäudemonitoring, Luft- und Raumfahrt, Automobil- und Maschinenbau sowie Belastungstests und Validierung von Simulationen. Die Wahl des Sensors richtet sich nach Messbereich, Temperaturumgebung, Abmessungen und benötigter Datenrate.