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Der althergebrachte DMS bleibt unverzichtbar

Eng verbunden mit der Verfügbarkeit der ersten DMS war die Notwendigkeit des Abbaus der Hemmschwelle bei den meisten der potenziellen Anwender. Nur durch gezielte Aufklärung war es möglich, die an die bisher verfügbaren Messmittel gewöhnten Techniker mit den neuen elektrischen Geräten vertraut zu machen.

Hier haben in Deutschland die Hersteller Erstaunliches geleistet. Heute sind Dehnungsmessstreifen zu unentbehrlichen Hilfsmitteln in kaum noch überschaubaren Anwendungsbereichen geworden. Trotz bemerkenswerter Schritte bei der Entwicklung alternativer Messverfahren ist heute noch nicht abzusehen, wie lange der DMS seine dominierende Stellung als Sensor beim Messen mechanischer Größen noch halten wird.

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Auf der Suche nach Methoden und Sensoren, die den DMS ersetzen und aus seinen Anwendungsgebieten verdrängen könnten, war man bis heute noch nicht umfassend erfolgreich. Die mit Laserstrahlen arbeitende ESPI (Elektrische Speckle-Pattern-Interferometrie) ist zwar ausgereift und kann erfolgreich angewendet werden, ist aber sehr aufwendig und bringt nur in einigen speziellen Randgebieten Vorteile gegenüber dem DMS. Optische DMS, die auf der Faser-Bragg-Technik basieren, sind heute für praktische Anwendungen verfügbar und für Einsätze in starken elektromagnetischen Feldern und im Ex-Schutz-Bereich dem herkömmlichen DMS überlegen.

Erfolgreiche Anwendungen erfolgten z.B. bei Bauwerküberwachungen und für Kraftermittlungen an Radsätzen der Deutschen Bundesbahn. Neben optischen Messverfahren haben sich speziell für Messungen bei hohen Temperaturen kapazitive Dehnungsmessstreifen etabliert. Magnetoelektrische und piezoelektrische Messstreifen sind entwickelt und versuchen sich im Markt zu bewähren.

Bei allen positiven Eigenschaften steht fast immer die Frage der Wirtschaftlichkeit im Vordergrund, und da besitzt der althergebrachte DMS in Kombination mit moderner Signalverarbeitungstechnik zurzeit nur schwer überbietbare Vorteile.

Heutige Entwicklungsarbeiten befassen sich mit der Optimierung von Fertigungsverfahren und der Anwendung neuer Werkstoffe für Messgitter und Träger. Man experimentiert z.B. mit auf einen Träger aufgesputterten granularen hochohmigen Widerstandsschichten auf Basis von Nickel-Kohlenstoff und Schichten aus Pt-SiO₂. In Versuchsstadien werden hohe Widerstände bis zu 50 kΩ und k-Faktoren bis zu 20 erreicht. Das herkömmliche Ätzen der Widerstands-Folien wird vermieden, die Strukturierung erfolgt mittels Ultrakurzzeitlaser. Miniaturisierte Aufnehmerkörper stellt man aus Zirkon-Oxyd her, auf die direkt ohne Isolierschicht aufgesputtert wird.

Schaut man auf die bisherige Entwicklung zurück, so ist festzustellen, dass die wesentlichsten Fortschritte für das Messen mit DMS auf dem Gebiet der Signalverarbeitung erzielt worden sind. Das recht simple physikalische Wirkungsprinzip des DMS hat sich seit nunmehr 80 Jahren nicht verändert

Heute besteht das wesentliche Ziel, den nach wie vor ein analoges Ausgangssignal liefernden DMS in das moderne Umfeld der digitalen Datenverarbeitung einzubeziehen. Durch enorme Fortschritte auf dem Gebiet der digitalen Signalkonditionierung sind heute Messaufgaben lösbar, besonders im Hinblick auf zeitlich schnell veränderliche Messgrößen, die der analogen Gerätetechnik verschlossen blieben. Mit Hilfe rechnergesteuerter Geräteeinheiten sind heute sehr schnelle vielkanalige synchrone online-Messungen an dynamisch belasteten Bauteilen problemlos geworden.

* Prof. Dr.-Ing. Stefan Keil gibt nach über 30 Jahren messtechnischer Praxis seine Erfahrungen in Vorlesungen und Seminaren an nächste Generationen weiter.

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