Sensorfasern auf Basis von Ni:a-C:H-Dünnschichten und zugehörige Messelektronik

Konferenz: Mikrosystemtechnik 2013 - Von Bauelementen zu Systemen
14.10.2013 - 16.10.2013 in Aachen, Deutschland

Tagungsband: Mikrosystemtechnik 2013

Seiten: 4Sprache: DeutschTyp: PDF

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Autoren:
Vollberg, D.; Uhlig, S.; Schultes, G. (HTW des Saarlandes, Goebenstr. 40, 66117 Saarbrücken, Deutschland )
Göttel, D. (Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik - ZeMA gGmbH, Gewerbepark Eschberger Weg, 66121 Saarbrücken, Deutschland)

Inhalt:
Bei den hier vorgestellten Untersuchungen handelt es sich um ein neuartiges Sensorkonzept, welches auf einem faserartigen Substrat basiert und mit einer hoch dehnungssensitiven Dünnschicht beschichtet ist. Aufgrund der faserartigen Struktur der Sensorgeometrie sollen die Sensorelemente später in Faserverbundwerkstoffen eingebettet und dort zur Strukturüberwachung eingesetzt werden. Das verwendete Fasersubstrat ist ein Federstahldraht, der zur elektrischen Isolation gegenüber der leitfähigen Dünnschicht (Ni:a-C:H) mit Polyimid beschichtet ist. Die Charakterisierung der Sensorfasern bezüglich ihrer Dehnungsempfindlichkeit (k-Faktor) ergab bei einer mechanischen Dehnung des Federstahldrahtes von 1‰ Werte bis 12. Die Sensorelemente in dem hier dargestellten Beispiel zeigten Temperaturkoeffizienten des Widerstandes (TKR) zwischen 200 und 460 ppm/K. Um die Praxistauglichkeit zu demonstrieren, wurden zudem anwendungsorientierte Aufbauten entwickelt. Zusätzlich entstand im Rahmen dieser Studie eine Messelektronik, um eben diese Sensorelemente (mit Widerständen > 20 kOmega) in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung messen zu können.