Messen kleiner Kräfte mittels Dünnschichtsensorik

Abstract:
Vor allem beim Messen kleiner Kräfte ist eine Verwendung von herkömmlichen Folien-Dehnungsmesstreifen (DMS) nur begrenzt möglich, da etwa der Kraftnebenschluss mit dem DMS oder die Feuchteempfindlichkeit der Polymerfolie die Messgenauigkeit limitieren. DMS in Dünnschichttechnik sind auf Grund ihres direkten Kontakts zum Messkörper eine potentielle Möglichkeit, diese zu erhöhen, bzw. die Messunsicherheit zu verringern. Für die Messung von Kräften bis 1 N wurde mit Hilfe der FE-Analyse ein passender Verformungskörper entworfen. Dieser ist auf eine Dehnung von ca. 1 ‰ bei dieser Nennlast ausgelegt. Das Dünnschichtsystem wird mittels Magnetronsputtern aufgebracht. Anschließend werden durch die Anwendung fotolithographischer Techniken die DMS-Strukturen hergestellt. Der mit den Dünnschicht-DMS bestückte Kraftaufnehmer wurde anschließend bei verschiedenen Laststufen untersucht und dementsprechend statisch bestimmt. Somit konnte die Funktionsfähigkeit der Sensortechnologie und die Linearität des Kraftaufnehmers gezeigt werden.