DE102021120522A1 - sensor arrangement - Google Patents

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    • G01L1/125Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1), umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse (3) erstreckenden Magnetkern (4), einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse (5) Magnetkern (6) und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse (7) erstreckenden Magnetkern (8), wobei die erste Längsachse (3), die zweite Längsachse (5) und die dritte Längsachse (7) parallel zueinander verlaufen, wobei der erste Magnetkern (4) und der zweite Magnetkern (6) über ein Flussleitelement (9) voneinander beabstandet sind, und der dritte Magnetkern (8) ein orthogonal zu diesem verlaufendes zweites Flussleitelement (10) aufweist, wobei das erste Flussleitelement (9) und das zweite Flussleitelement (10) sich in einem gemeinsamen Sternpunkt (12) berührungslos überkreuzen, wobei der erste Magnetkern (4) von einer ersten Sendespule (13) umwickelt ist, der zweite Magnetkern (6) von einer ersten Empfangsspule (14) umwickelt ist, und der dritte Magnetkern (8) von einer zweiten Empfangsspule (15) umwickelt ist, und die Längsachsen (3,5,7) der Magnetkerne (4,6,8) jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die Sensoranordnung (1) eine Steuereinheit (21) aufweist, welche mit der ersten Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen (14,15) elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit (21) eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagt ist.The invention relates to a sensor arrangement (1), comprising a first magnetic core (4) extending along a first longitudinal axis (3), a second magnetic core (6) extending along a second longitudinal axis (5), and a third magnetic core (6) extending along a third longitudinal axis (7 ) extending magnetic core (8), wherein the first longitudinal axis (3), the second longitudinal axis (5) and the third longitudinal axis (7) run parallel to one another, wherein the first magnetic core (4) and the second magnetic core (6) have a flux-guiding element ( 9) are spaced apart from one another, and the third magnetic core (8) has a second flux-guiding element (10) running orthogonally thereto, the first flux-guiding element (9) and the second flux-guiding element (10) crossing over one another without contact at a common star point (12), A first transmitting coil (13) is wound around the first magnetic core (4), a first receiving coil (14) is wound around the second magnetic core (6), and a second E receiving coil (15) is wrapped, and the longitudinal axes (3,5,7) of the magnetic cores (4,6,8) are offset by 90 ° to each other, wherein the sensor arrangement (1) has a control unit (21) which with is connected to the first transmission coil (13) so that it can be charged with alternating current and is electrically connected to the receiver coils (14, 15), the control unit (21) being set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmission coil (13) is charged with alternating current.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer ersten Sendespule umwickelt ist, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse erstreckenden Magnetkern, und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer zweiten Empfangsspule umwickelt ist, wobei der erste Magnetkern und der zweite Magnetkern über ein erstes Flussleitelement voneinander beabstandet sind, und im magnetischen Flusspfad zwischen dem ersten Magnetkern und dem zweiten Magnetkern dieser Flusspfad von einer ersten Empfangsspule umwickelt ist und der dritte Magnetkern mit einem zweiten Flussleitelement verbunden ist, wobei das erste Flussleitelement und das zweite Flussleitelement sich in einem gemeinsamen Sternpunkt berührungslos überkreuzen, wobei die Sensoranordnung eine Steuereinheit aufweist, welche mit der ersten Sendespule wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen elektrisch verbunden ist.The present invention relates to a sensor arrangement for the contactless measurement of normal and shear stresses in a component, comprising a first magnetic core extending along a first longitudinal axis, around which a first transmitting coil is wound, a second magnetic core extending along a second longitudinal axis, and a third magnetic core extending along a third longitudinal axis, around which a second receiving coil is wound, the first magnetic core and the second magnetic core being spaced apart from one another via a first flux-guiding element, and in the magnetic flux path between the first magnetic core and the second magnetic core, this flux path from a first receiving coil is wound around and the third magnet core is connected to a second flux-guiding element, wherein the first flux-guiding element and the second flux-guiding element intersect without contact at a common star point, the sensor arrangement having a control unit, which is connected to the first transmitting coil so that it can be subjected to alternating current and is electrically connected to the receiving coils.

Magnetostriktive Messverfahren zur kontaktlosen Bestimmung von Normal- oder Schubspannungen in einem Bauteil sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind „passive“ magnetostriktive Messverfahren bekannt, bei denen ein Bauteil permanent magnetisiert und anschließend das lastabhängige äußere Magnetfeld gemessen wird. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, dass spezielle Werkstoffe mit spezieller Wärmebehandlung erforderlich sind, wodurch der Messaufbau vergleichsweise teuer wird.Magnetostrictive measurement methods for the non-contact determination of normal or shear stresses in a component are basically known from the prior art. For example, "passive" magnetostrictive measuring methods are known in which a component is permanently magnetized and the load-dependent external magnetic field is then measured. A major disadvantage of this method is that special materials with special heat treatment are required, which makes the measurement setup comparatively expensive.

Darüber hinaus sind auch sogenannte „aktive“ magnetostriktive Messanordnungen bekannt, mit denen Normal- oder Schubspannungen in einen Bauteil ermittelt werden können. Diese nutzten den Effekt, dass sich die magnetische Permeabilität eines Materials lastabhängig ändert. Um die magnetische Permeabilität, oder genauer die Suszeptibilität, zu messen, ist keine Permanentmagnetisierung des Bauteils erforderlich, wodurch preisgünstigere Werkstoffe und eine kostengünstigere Wärmebehandlung verwendet werden können.In addition, so-called "active" magnetostrictive measuring arrangements are also known, with which normal or shear stresses in a component can be determined. These used the effect that the magnetic permeability of a material changes depending on the load. Measuring magnetic permeability, or more specifically susceptibility, does not require the device to be permanently magnetized, allowing the use of less expensive materials and heat treatment.

Beim aktiven Verfahren werden außerhalb des Bauteils Magnetkerne so platziert, dass diese zusammen mit dem Bauteil einen magnetischen Kreis bilden. Auf die Magnetkerne sind Spulen gewickelt. Ein Strom i durch eine sog. Sendespule bewirkt im Bauteil ein magnetisches Wechselfeld, das in einer oder mehreren Empfangsspulen eine permeabilitäts- und damit lastabhängige elektrische Spannung U induziert. Weitere Einflussgrößen auf die in dem Empfangsspulen induzierte Spannung sind beispielsweise Eigenschaften der übrigen Komponenten des Magnetkreises, insbesondere Luftspalte. Bei einer Messung wird entweder die Spannung oder der Strom fest eingestellt, während die jeweils andere Größe gemessen wird.In the active process, magnetic cores are placed outside the component in such a way that they form a magnetic circuit together with the component. Coils are wound on the magnetic cores. A current i through a so-called transmitter coil causes an alternating magnetic field in the component, which induces a permeability- and thus load-dependent electrical voltage U in one or more receiver coils. Other variables influencing the voltage induced in the receiving coil are, for example, properties of the other components of the magnetic circuit, in particular air gaps. During a measurement, either the voltage or the current is fixed while the other variable is measured.

Zur Messung der an einem Bauteil wirkenden Drehmomente, sind bereits verschiedene magnetostriktive Messverfahren bekannt, die nachfolgend kurz erläutert werden.Various magnetostrictive measuring methods are already known for measuring the torques acting on a component, which are briefly explained below.

DE102018221206 zeigt beispielsweise eine aktive magnetostrikive Messanordnung in einem sogenannten Branch Design. Hierbei wird mit Hilfe einer Sendespule und einem verzweigten Magnetkern Magnetfelder in ±45° Richtung erzeugt und die induzierte Spannung in zwei oder vier Empfangsspulen gemessen. DE102018221206 shows, for example, an active magnetostrictive measuring arrangement in a so-called branch design. With the help of a transmitter coil and a branched magnetic core, magnetic fields are generated in a ±45° direction and the induced voltage is measured in two or four receiver coils.

Als eine weitere Konfigurationsmöglichkeit einer magnetostriktiven Messanordnung ist das sogenannte Cross Design bekannt, wie es beispielsweise in der US 4 939 937 offenbart ist. Hier werden zwei voneinander getrennte Magnetkerne in 0° und 90° Richtung verwendet. Auf einem Kern befindet sich die Sendespule, auf dem anderen die Empfangsspule. Im unbelasteten Fall ist die induzierte Spannung in der Empfangsspule gleich Null. Liegt jedoch eine Schubspannung an, wird das Magnetfeld im Bauteil so „verbogen“, dass in der Empfangsspule eine Spannung induziert wird.As a further configuration option for a magnetostrictive measuring arrangement, the so-called cross design is known, as is the case, for example, in U.S. 4,939,937 is revealed. Two separate magnetic cores are used here in 0° and 90° directions. The transmitting coil is on one core and the receiving coil is on the other. In the unloaded case, the induced voltage in the receiving coil is zero. However, if there is a shear stress, the magnetic field in the component is "bent" in such a way that a voltage is induced in the receiving coil.

Schließlich ist auch eine magnetostriktive Messanordnung in einem sogenannten Solenodial Design bekannt, wie es auch in der DE 39 40 220 beschrieben ist. Hier weist die Welle, an der eine Drehmomentmessung erfolgen soll, Elemente auf, die das Magnetfeld in ±45°-Richtung lenken. Dies können z.B. Nuten im Material oder Beschichtungen an bzw. auf der Welle sein. Infolge der in der ±45° Richtung vorhandenen Hauptnormalspannungen ändert sich die Permeabilität in diesen Richtungen, was eine Änderung der Amplituden der in den Empfangsspulen induzierten Spannungen hervorruft.Finally, a magnetostrictive measuring arrangement in a so-called Solenodial design is also known, as is also the case in DE 39 40 220 is described. Here, the shaft on which a torque measurement is to take place has elements that steer the magnetic field in a ±45° direction. This can be, for example, grooves in the material or coatings on or on the shaft. As a result of the principal normal stresses present in the ±45° direction, the permeability changes in these directions, causing a change in the amplitudes of the voltages induced in the receiving coils.

Es sind ferner Methoden und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt, welche eine Messung von Zug- und Druckkräften an bzw. in Bauteilen mittels magnetostriktiven Sensoren und Verfahren erlauben.Methods and devices are also known from the prior art which allow tensile and compressive forces to be measured on or in components using magnetostrictive sensors and methods.

Beispielsweise beschreibt A. Bienkowski, R. Szewczyk, „The possibility of utilizing the high permeability magnetic materials in construction of magnetoelastic stress and force sensors“, Sensors and Actuators A 113 (2004) Seite 270-276, ein magnetostriktives Verfahren bei dem die Permeabilitätsänderung des mit Normalspannungen beaufschlagten Bauteils mit Sende- und Empfangsspulen ermittelt wird, die um das belastete Bauteil gewickelt sind.For example, A. Bienkowski, R. Szewczyk, "The possibility of utilizing the high permeability magnetic materials in construction of magnetoelastic stress and force sensors", Sensors and Actuators A 113 (2004) page 270-276, describes a magnetostrictive method in which the permeability change of the one subjected to normal stresses component is determined with transmitting and receiving coils that are wound around the loaded component.

Ferner ist ein unter dem Markennamen „Pressductor“ von der Fa. ABB vertriebener magnetostriktiver Sensor bekannt, bei dem eine Sende- und eine Empfangsspule in ±45°-Richtung zur zu messenden Kraft angeordnet ist.Also known is a magnetostrictive sensor marketed by ABB under the brand name “Pressductor”, in which a transmitting coil and a receiving coil are arranged in a ±45° direction to the force to be measured.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aktive magnetostriktive Sensoranordnung bereitzustellen, die eine Messung der Normal- wie auch Schubspannungen innerhalb eines Bauteils bei möglichst kompakter sowie kostengünstiger Ausführung zu bestimmen.The object of the invention is to provide an active magnetostrictive sensor arrangement that determines a measurement of the normal and shear stresses within a component with the most compact and cost-effective design possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, Sensoranordnung zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil, umfassend einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer ersten Sendespule umwickelt ist, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse erstreckenden Magnetkern, und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse erstreckenden Magnetkern, der von einer zweiten Empfangsspule umwickelt ist, wobei der erste Magnetkern und der zweite Magnetkern über ein erstes Flussleitelement voneinander beabstandet sind, und im magnetischen Flusspfad zwischen dem ersten Magnetkern und dem zweiten Magnetkern dieser Flusspfad von einer ersten Empfangsspule umwickelt ist, und der dritte Magnetkern mit einem zweiten Flussleitelement verbunden ist, wobei das erste Flussleitelement und das zweite Flussleitelement sich in einem gemeinsamen Sternpunkt berührungslos überkreuzen, wobei die Sensoranordnung eine Steuereinheit aufweist, welche mit der ersten Sendespule wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist.This object is achieved by a sensor arrangement for contactless measurement of normal and shear stresses in a component, sensor arrangement for contactless measurement of normal and shear stresses in a component, comprising a first magnetic core extending along a first longitudinal axis, around which a first transmitting coil is wound , a second magnetic core extending along a second longitudinal axis, and a third magnetic core extending along a third longitudinal axis, around which a second receiving coil is wound, the first magnetic core and the second magnetic core being spaced apart from one another via a first flux-guiding element, and in the magnetic flux path between the first magnetic core and the second magnetic core, this flux path is wrapped by a first receiving coil, and the third magnetic core is connected to a second flux-guiding element, the first flux-guiding element and the second flux-guiding element being in a common Ste Cross over at a point without contact, the sensor arrangement having a control unit which is connected to the first transmission coil in a manner that can be subjected to alternating current and is electrically connected to the receiver coils, the control unit being set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmission coil is subjected to alternating current.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sensoranordnung lassen sich sowohl Normal- als auch Schubspannungen eines ebenen Spannungszustandes in einem Bauteil ermitteln. Durch die Verwendung von lediglich drei Spulen, kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung besonders kostengünstig hergestellt werden. Ferner können durch die berührungslos überkreuzenden Flussleitelemente eine höhere Anzahl möglicher Gleichteile bereitgestellt werden, was die Fertigungskosten weiterhin positiv beeinflusst.With the help of the sensor arrangement according to the invention, both normal and shear stresses of a plane stress state in a component can be determined. By using only three coils, the sensor arrangement according to the invention can be manufactured particularly inexpensively. Furthermore, a higher number of possible identical parts can be provided by the non-contact intersecting flux guide elements, which also has a positive effect on the production costs.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Sensoranordnung kann beispielsweise eine Torsions- und Biegebelastung an einer Welle, beispielsweise innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, ermittelt werden.The sensor arrangement according to the invention can be used, for example, to determine a torsional and bending load on a shaft, for example within a drive train of a motor vehicle.

Eine Steuereinheit, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung einer oder mehrerer erfindungsgemäßer Sensoranordnungen.A control unit, as used in the present invention, is used, in particular, for the electronic control and/or regulation of one or more sensor arrangements according to the invention.

Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher eines Kraftfahrzeugs.A control unit has in particular a wired or wireless signal input for receiving electrical signals, in particular, such as sensor signals. Furthermore, a control unit likewise preferably has a wired or wireless signal output for the transmission of, in particular, electrical signals, for example to electrical actuators or electrical consumers of a motor vehicle.

Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.Control operations and/or regulation operations can be carried out within the control unit. It is particularly preferred that the control unit includes hardware that is designed to run software. The control unit preferably comprises at least one electronic processor for executing program sequences defined in software.

Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.The control unit can also have one or more electronic memories in which the data contained in the signals transmitted to the control unit can be stored and read out again. Furthermore, the control unit can have one or more electronic memories in which data can be stored in a changeable and/or unchangeable manner.

Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.A control unit can include a plurality of control devices, which are arranged in particular spatially separated from one another in the motor vehicle. Control units are also referred to as electronic control units (ECU) or electronic control modules (ECM) and preferably have electronic microcontrollers for carrying out computing operations for processing data, particularly preferably using software. The control devices can preferably be networked with one another, so that a wired and/or wireless data exchange between control devices is made possible. In particular, it is also possible to network the control units with one another via bus systems present in the motor vehicle, such as a CAN bus or LIN bus.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass innerhalb des ersten Messzyklus eine Spannungsamplitude Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule, eine Spannungsamplitude Ux im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannungsamplitude Uy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, wobei die Steuereinheit eine in dem Bauteil vorliegende Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 2 α ( U x U x 0 1 )

Figure DE102021120522A1_0001
und eine in dem Bauteil vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U y α U x
Figure DE102021120522A1_0002
ermittelt und jeweils ein die ermittelte Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellt. In der oben genannten Gleichung zur Ermittlung von σx gilt der vorangestellte Faktor 2, wenn das magnetische Feld und Sigma parallel verlaufen. Wenn Sigma und das magnetische Feld senkrecht aufeinander stehen, muss der Faktor 2 durch 1 ersetzt werden.According to an advantageous embodiment of the invention it can be provided that within the first measurement cycle, a voltage amplitude U x0 in the unloaded state of the component at the first receiving coil, a voltage amplitude U x im loaded state of the component at the first receiver coil and a voltage amplitude U y in the loaded state of the component at the second receiver coil are determined, the control unit present in the component normal voltage according to the function σ x = 2 a ( u x u x 0 1 )
Figure DE102021120522A1_0001
and a shear stress present in the component according to the function τ = u y a u x
Figure DE102021120522A1_0002
determined and in each case provides an output signal representing the determined normal stress and the determined shear stress. In the above equation for determining σ x , the preceding factor 2 applies if the magnetic field and sigma are parallel. If sigma and the magnetic field are perpendicular to each other, the factor 2 must be replaced by 1.

Hierdurch kann insbesondere die Ermittlung eines Torsionsmoments und eines Biegemoments in bekannter Richtung in einem Bauteil realisiert werden. Da die Berechnung einfach ist, kann diese auch ohne zu große Anforderungen an die Prozessorleistung in Echtzeit ausgeführt werden, wodurch auch eine besonders kostengünstige Ausbildung der Sensoranordnung ermöglicht wird.In this way, in particular, a torsional moment and a bending moment can be determined in a known direction in a component. Since the calculation is simple, it can also be carried out in real time without too great a demand on processor performance, which also enables a particularly cost-effective design of the sensor arrangement.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Sensoranordnung einen sich entlang einer vierten Längsachse vierten Magnetkern aufweist, wobei der vierte Magnetkern von einer zweiten, mit der Steuereinheit elektrisch verbundenen, Sendespule umwickelt und mit dem zweites Flussleitelement verbunden ist, und die erste Längsachse und die vierte Längsachse parallel zueinander verlaufen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule, eine Spannung Uxx im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannung Uxy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, und einen zweiten Messzyklus durchzuführen, indem die zweite Sendespule wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Uy0 im unbelasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule, eine Spannung Uyx im belasteten Zustand des Bauteils an der ersten Empfangsspule und eine Spannung Uyy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule ermittelt werden, wobei die Steuereinheit eine in dem Bauteil vorliegende erste Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 1 α ( 2 U x x U x 0 + U y y U y 0 3 )

Figure DE102021120522A1_0003
eine in dem Bauteil vorliegende zweite Normalspannung entsprechend der Funktion σ y = 1 α ( 2 U y y U y 0 + U x x U x 0 3 )
Figure DE102021120522A1_0004
und eine in dem Bauteil vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U x y α U x x = U y x α U y y
Figure DE102021120522A1_0005
ermittelt und jeweils ein die ermittelte erste Normalspannung, die ermittelte zweite Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellt.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the sensor arrangement has a fourth magnetic core along a fourth longitudinal axis, the fourth magnetic core being wound by a second transmission coil which is electrically connected to the control unit and connected to the second flux-conducting element. and the first longitudinal axis and the fourth longitudinal axis run parallel to one another, with the control unit being set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmitting coil is charged with alternating current and a voltage U x0 in the unloaded state of the component at the first receiving coil, a voltage U xx in the loaded state State of the component at the first receiver coil and a voltage U xy in the loaded state of the component at the second receiver coil are determined, and carry out a second measurement cycle by the second transmitter coil is acted upon by alternating current and a voltage U y0 in the unloaded state d of the component at the second receiving coil, a voltage U yx in the loaded state of the component at the first receiving coil and a voltage U yy in the loaded state of the component at the second receiving coil are determined, with the control unit determining a first normal voltage present in the component in accordance with the function σ x = 1 a ( 2 u x x u x 0 + u y y u y 0 3 )
Figure DE102021120522A1_0003
a second normal stress present in the component according to the function σ y = 1 a ( 2 u y y u y 0 + u x x u x 0 3 )
Figure DE102021120522A1_0004
and a shear stress present in the component according to the function τ = u x y a u x x = u y x a u y y
Figure DE102021120522A1_0005
determined and in each case provides an output signal representing the determined first normal stress, the determined second normal stress and the determined shear stress.

Mit Hilfe dieser bevorzugten Ausführung einer magnetostriktiven Sensoranordnung im Cross-Design und den zwei nacheinander ausgeführten Messzyklen lassen sich Normal- und Schubspannungen eines ebenen Spannungszustandes in einem Bauteil auf kostengünstige und sichere Weise ermitteln.With the help of this preferred embodiment of a magnetostrictive sensor arrangement in cross design and the two measurement cycles carried out one after the other, normal and shear stresses of a plane stress state in a component can be determined in a cost-effective and reliable manner.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen Signalausgang umfasst über den ein die erste Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die zweite Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die Schubspannung ┬ repräsentierendes Signal abgegriffen werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein oder mehrere Stecker oder Buchsen vorgesehen sein, die eine einfache und sichere elektrische Verbindung zur Signalweiterleitung aus der Steuereinheit bereitstellen.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the control unit comprises a signal output via which a signal representing the first normal stress and/or the second normal stress and/or the shear stress − signal can be picked up. For this purpose, for example, one or more plugs or sockets can be provided, which provide a simple and secure electrical connection for signal transmission from the control unit.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Bauteil eine Welle ist, für welche sich die Sensoranordnung als besonders geeignet herausgestellt hat, insbesondere für schnell drehende Wellen.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for the component to be a shaft, for which the sensor arrangement has proven to be particularly suitable, in particular for rapidly rotating shafts.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Sensoranordnung in einem Gehäuse aufgenommen ist, so dass die Sensoranordnung als Modulbauteil an einem Bauteil angeordnet werden kann.Furthermore, the invention can also be further developed such that the sensor arrangement is accommodated in a housing, so that the sensor arrangement can be arranged as a modular component on a component.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.

Es zeigt:

  • 1 eine erste Ausführungsform einer Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild,
  • 2 eine zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild,
  • 3 einen ersten Messzyklus der zweiten Ausführungsform der Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild, und
  • 4 einen zweiten Messzyklus der zweiten Ausführungsform der Sensoranordnung in einem schematischen Blockschaltbild.
It shows:
  • 1 a first embodiment of a sensor arrangement in a schematic block diagram,
  • 2 a second embodiment of a sensor arrangement in a schematic block diagram,
  • 3 a first measurement cycle of the second embodiment of the sensor arrangement in a schematic block diagram, and
  • 4 a second measurement cycle of the second embodiment of the sensor arrangement in a schematic block diagram.

Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Sensoranordnung 1 zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil 2, welches in den gezeigten Beispielen eine Welle ist.The 1 shows a first embodiment of a sensor arrangement 1 for the contactless measurement of normal and shear stresses in a component 2, which is a shaft in the examples shown.

Die Sensorabordnung 1 besitzt einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse 3 erstreckenden Magnetkern 4, einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse 5 Magnetkern 6 und einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse 7 erstreckenden Magnetkern 8, wobei die erste Längsachse 3, die zweite Längsachse 5 und die dritte Längsachse 7 parallel zueinander verlaufen.The sensor assembly 1 has a first magnetic core 4 extending along a first longitudinal axis 3, a second magnetic core 6 extending along a second longitudinal axis 5, and a third magnetic core 8 extending along a third longitudinal axis 7, with the first longitudinal axis 3, the second longitudinal axis 5 and the third longitudinal axis 7 run parallel to one another.

Der erste Magnetkern 4 und der zweite Magnetkern 6 sind über ein sich linearerstreckendes Flussleitelement 9 voneinander beabstandet und bilden ein U-förmiges Bauteil. Der dritte Magnetkern 8 weist ein orthogonal zu diesem verlaufendes und einstückig mit diesem ausgebildetes zweites Flussleitelement 10 auf, wobei das erste Flussleitelement 9 und das zweite Flussleitelement 10 sich in einem gemeinsamen Sternpunkt 12 berührungslos überkreuzen.The first magnet core 4 and the second magnet core 6 are spaced apart from one another by a linearly extending flux guide element 9 and form a U-shaped component. The third magnetic core 8 has a second flux-guiding element 10 that runs orthogonally to it and is configured in one piece with it, with the first flux-guiding element 9 and the second flux-guiding element 10 crossing in a common star point 12 without contact.

Der erste Magnetkern 4 ist von einer ersten Sendespule 13, der zweite Magnetkern 6 von einer ersten Empfangsspule 14 und der dritte Magnetkern 8 von einer zweiten Empfangsspule 15 umwickelt. Die Längsachsen 3,5,7 der Magnetkerne 4,6,8 sind jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet.A first transmitting coil 13 is wound around the first magnetic core 4 , a first receiving coil 14 is wound around the second magnetic core 6 , and a second receiving coil 15 is wound around the third magnetic core 8 . The longitudinal axes 3,5,7 of the magnetic cores 4,6,8 are each offset by 90° to one another.

Die Sensoranordnung 1 weist eine Steuereinheit 21 auf, welche mit der ersten Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen 14,15 elektrisch verbunden ist, was in der 1 durch die gepunkteten Verbindungslinien angedeutet ist.The sensor arrangement 1 has a control unit 21, which is connected to the first transmission coil 13 and is electrically connected to the receiver coils 14,15, which can be subjected to alternating current 1 indicated by the dotted connecting lines.

Die Steuereinheit 21 ist eingerichtet, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagt ist. Innerhalb dieses ersten Messzyklus werden eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14, eine Spannung Ux im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt.The control unit 21 is set up to carry out a first measurement cycle in that the first transmission coil 13 is charged with alternating current. Within this first measurement cycle, a voltage U x0 in the unloaded state of component 2 at the first receiving coil 14, a voltage U x in the loaded state of component 2 at the first receiving coil 14 and a voltage U y in the loaded state of the component at the second receiving coil 15 determined.

Mit diesen Größen wird durch die Steuereinheit 21 eine in dem Bauteil 2 vorliegende Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 2 α ( U x U x o 1 )

Figure DE102021120522A1_0006
und eine in dem Bauteil 2 vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U y α U x
Figure DE102021120522A1_0007
ermittelt und jeweils ein die ermittelte Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellt.With these variables, a normal voltage present in the component 2 is determined by the control unit 21 in accordance with the function σ x = 2 a ( u x u x O 1 )
Figure DE102021120522A1_0006
and a shear stress present in the component 2 according to the function τ = u y a u x
Figure DE102021120522A1_0007
determined and in each case provides an output signal representing the determined normal stress and the determined shear stress.

In der 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Sensoranordnung 1 gezeigt, die einen sich entlang einer vierten Längsachse 40 vierten Magnetkern 41 aufweist, wobei der vierte Magnetkern 41 von einer zweiten, mit der Steuereinheit 21 elektrisch verbundenen, Sendespule 42 umwickelt und mit dem zweites Flussleitelement 10 verbunden ist. Die erste Längsachse 3 und die vierte Längsachse 40 verlaufen parallel zueinander. Das Flussleitelement 10, der vierte Magnetkern 41 und der dritte Magnetkern 8 bilden ein U-förmiges Bauteil.In the 2 a second embodiment of a sensor arrangement 1 is shown, which has a fourth magnetic core 41 along a fourth longitudinal axis 40, wherein the fourth magnetic core 41 is wound by a second transmission coil 42, which is electrically connected to the control unit 21, and is connected to the second flux-guiding element 10. The first longitudinal axis 3 and the fourth longitudinal axis 40 run parallel to one another. The flux-guiding element 10, the fourth magnetic core 41 and the third magnetic core 8 form a U-shaped component.

Die Steuereinheit 21 der zweiten Ausführungsform ist eingerichtet, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule 13 wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14, eine Spannung Uxx im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uxy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt werden. Die Bestromung und Verschaltung in dem ersten Messzyklus ist auch in der 3 gezeigt.The control unit 21 of the second embodiment is set up to carry out a first measurement cycle in which the first transmitting coil 13 is supplied with alternating current and a voltage U x0 in the unloaded state of the component 2 at the first receiving coil 14, a voltage U xx in the loaded state of the component 2 at the first receiving coil 14 and a voltage U xy in the loaded state of the component at the second receiving coil 15 can be determined. The energization and interconnection in the first measurement cycle is also in the 3 shown.

Darüber hinaus ist die Steuereinheit 21 eingerichtet, einen zweiten Messzyklus durchzuführen, indem die zweite Sendespule 42 wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Uy0 im unbelasteten Zustand des Bauteils 2 an der zweiten Empfangsspule 15, eine Spannung Uyx im belasteten Zustand des Bauteils 2 an der ersten Empfangsspule 14 und eine Spannung Uyy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule 15 ermittelt werden. Die Verschaltung und Bestromung des zweiten Messzyklus ist in der 4 gezeigt.In addition, the control unit 21 is set up to carry out a second measurement cycle in that the second transmitting coil 42 is charged with alternating current and a voltage U y0 in the unloaded state of the component 2 at the second receiving coil 15, a voltage U yx in the loaded state State of the component 2 at the first receiver coil 14 and a voltage U yy in the loaded state of the component at the second receiver coil 15 are determined. The interconnection and energization of the second measurement cycle is in the 4 shown.

Nach der Durchführung der beiden Messzyklen kann die Steuereinheit 21 eine in dem Bauteil 2 vorliegende zweite Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 1 α ( 2 U x x U x o + U y y U y o 3 ) ,

Figure DE102021120522A1_0008
eine in dem Bauteil 2 vorliegende zweite Normalspannung entsprechend der Funktion σ y = 1 α ( 2 U y y U y o + U x x U x o 3 ) ,
Figure DE102021120522A1_0009
und eine in dem Bauteil 2 vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U x y α U x x = U y x α U y y
Figure DE102021120522A1_0010
ermitteln und jeweils ein die ermittelte erste Normalspannung, die ermittelte zweite Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellen.After the two measurement cycles have been carried out, the control unit 21 can calculate a second normal voltage present in the component 2 in accordance with the function σ x = 1 a ( 2 u x x u x O + u y y u y O 3 ) ,
Figure DE102021120522A1_0008
a second normal voltage present in the component 2 according to the function σ y = 1 a ( 2 u y y u y O + u x x u x O 3 ) ,
Figure DE102021120522A1_0009
and a shear stress present in the component 2 according to the function τ = u x y a u x x = u y x a u y y
Figure DE102021120522A1_0010
determine and in each case provide an output signal representing the determined first normal stress, the determined second normal stress and the determined shear stress.

Wie in der 2 dargestellt ist, besitzt die Steuereinheit 21 einen Signalausgang 25, über den ein die erste Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die zweite Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die Schubspannung τ repräsentierendes Signal abgegriffen werden kann.Like in the 2 is shown, the control unit 21 has a signal output 25, via which a signal representing the first normal stress and/or the second normal stress representing signal and/or the shear stress τ representing signal can be tapped.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteReference List

11
Sensoranordnungsensor arrangement
22
Bauteilcomponent
33
Längsachselongitudinal axis
44
Magnetkernmagnetic core
55
Längsachselongitudinal axis
66
Magnetkernmagnetic core
77
Längsachselongitudinal axis
88th
Magnetkernmagnetic core
99
Flussleitelementflow guide
1010
Flussleitelement flow guide
1212
Sternpunktstar point
1313
Sendespuletransmitter coil
1414
Empfangsspulereceiving coil
1515
Empfangsspule receiving coil
2121
Steuereinheit control unit
2525
Signalausgang signal output
4040
Längsachselongitudinal axis
4141
Magnetkernmagnetic core
4242
Sendespuletransmitter coil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (6)

Sensoranordnung (1) zur kontaktlosen Messung von Normal- und Schubspannungen in einem Bauteil (2), umfassend • einen ersten sich entlang einer ersten Längsachse (3) erstreckenden Magnetkern (4), der von einer ersten Sendespule (13) umwickelt ist, • einen zweiten sich entlang einer zweiten Längsachse (5) erstreckenden Magnetkern (6), und • einen dritten sich entlang einer dritten Längsachse (7) erstreckenden Magnetkern (8), der von einer zweiten Empfangsspule (15) umwickelt ist, • wobei der erste Magnetkern (4) und der zweite Magnetkern (6) über ein erstes Flussleitelement (9) voneinander beabstandet sind, • und im magnetischen Flusspfad zwischen dem ersten Magnetkern (4) und dem zweiten Magnetkern (5) dieser Flusspfad von einer ersten Empfangsspule (14) umwickelt ist, und • der dritte Magnetkern (8) mit einem zweiten Flussleitelement (10) verbunden ist, • wobei das erste Flussleitelement (9) und das zweite Flussleitelement (10) sich in einem gemeinsamen Sternpunkt (12) berührungslos überkreuzen, wobei • die Sensoranordnung (1) eine Steuereinheit (21) aufweist, welche mit der ersten Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagbar verbunden ist sowie mit den Empfängerspulen (14,15) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagt ist.Sensor arrangement (1) for contactless measurement of normal and shear stresses in a component (2), comprising • a first along a first longitudinal axis (3) extending magnetic core (4), which is wrapped by a first transmitting coil (13), • a second magnetic core (6) extending along a second longitudinal axis (5), and • a third magnetic core (8) extending along a third longitudinal axis (7), around which a second receiver coil (15) is wound, • the first magnetic core ( 4) and the second magnetic core (6) are spaced apart from each other by a first flux-guiding element (9), • and in the magnetic flux path between the first magnetic core (4) and the second magnetic core (5), this flux path is wrapped by a first receiving coil (14). , and • the third magnet core (8) is connected to a second flux-guiding element (10), • wherein the first flux-guiding element (9) and the second flux-guiding element (10) are in a common neutral point (12) without contact kreuzen, wherein • the sensor arrangement (1) has a control unit (21) which is connected to the first transmission coil (13) so that it can be charged with alternating current and is electrically connected to the receiver coils (14, 15), characterized in that the control unit (21) is set up is to carry out a first measurement cycle in that the first transmission coil (13) is subjected to alternating current. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Messzyklus eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils (2) an der ersten Empfangsspule (14), eine Spannung Ux im belasteten Zustand des Bauteils (2) an der ersten Empfangsspule (14) und eine Spannung Uy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule (15) ermittelt werden, wobei die Steuereinheit (21) eine in dem Bauteil (2) vorliegende Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 2 α ( U x U x o 1 )
Figure DE102021120522A1_0011
und eine in dem Bauteil (2) vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U y α U x
Figure DE102021120522A1_0012
ermittelt und jeweils ein die ermittelte Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellt.
Sensor arrangement (1) after claim 1 , characterized in that within the first measurement cycle a voltage U x0 in the unloaded state of the component (2) at the first receiving coil (14), a voltage U x in the loaded state of the component (2) at the first receiving coil (14) and a Voltage U y are determined in the loaded state of the component at the second receiving coil (15), the control unit (21) in the component (2) present normal voltage according to the function σ x = 2 a ( u x u x O 1 )
Figure DE102021120522A1_0011
and a shear stress present in the component (2) according to the function τ = u y a u x
Figure DE102021120522A1_0012
determined and in each case provides an output signal representing the determined normal stress and the determined shear stress.
Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) einen sich entlang einer vierten Längsachse (40) erstreckenden vierten Magnetkern (41) aufweist, wobei der vierte Magnetkern (41) von einer zweiten, mit der Steuereinheit (21) elektrisch verbundenen, Sendespule (42) umwickelt und mit dem zweites Flussleitelement (10) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (21) eingerichtet ist, einen ersten Messzyklus durchzuführen, indem die erste Sendespule (13) wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Ux0 im unbelasteten Zustand des Bauteils (2) an der ersten Empfangsspule (14), eine Spannung Uxx im belasteten Zustand des Bauteils (2) an der ersten Empfangsspule (14) und eine Spannung Uxy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule (15) ermittelt werden, und einen zweiten Messzyklus durchzuführen, indem die zweite Sendespule (42) wechselstrombeaufschlagt ist und eine Spannung Uy0 im unbelasteten Zustand des Bauteils (2) an der zweiten Empfangsspule (15), eine Spannung Uyx im belasteten Zustand des Bauteils (2) an der ersten Empfangsspule (14) und eine Spannung Uyy im belasteten Zustand des Bauteils an der zweiten Empfangsspule (15) ermittelt werden, wobei die Steuereinheit (21) eine in dem Bauteil (2) vorliegende erste Normalspannung entsprechend der Funktion σ x = 1 α ( 2 U x x U x o + U y y U y o 3 )
Figure DE102021120522A1_0013
eine in dem Bauteil (2) vorliegende zweite Normalspannung entsprechend der Funktion σ y = 1 α ( 2 U y y U y o + U x x U x o 3 )
Figure DE102021120522A1_0014
und eine in dem Bauteil (2) vorliegende Schubspannung entsprechend der Funktion τ = U x y α U x x = U y x α U y y
Figure DE102021120522A1_0015
ermittelt und jeweils ein die ermittelte erste Normalspannung, die ermittelte zweite Normalspannung und die ermittelte Schubspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitstellt.
Sensor arrangement (1) after claim 1 , characterized in that the sensor arrangement (1) has a fourth magnetic core (41) extending along a fourth longitudinal axis (40), the fourth magnetic core (41) being controlled by a second transmitting coil (42 ) is wrapped around and connected to the second flux-guiding element (10), the control unit (21) being set up to carry out a first measurement cycle in that the first transmission coil (13) is charged with alternating current and a voltage U x0 in the unloaded state of the component (2). the first receiving coil (14), a voltage U xx in the loaded state of the component (2) at the first receiving coil (14) and a voltage U xy in the loaded state of the component at the second receiving coil (15), and a second measurement cycle carried out by the second transmitting coil (42) is acted upon by alternating current and a voltage U y0 in the unloaded state of the component (2) at the second receiving coil (15), a span ung U yx in the loaded state of the component (2) at the first receiving coil (14) and a voltage U yy in the loaded state of the component at the second receiving coil (15), the control unit (21) having a built-in component (2 ) existing first normal stress according to the function σ x = 1 a ( 2 u x x u x O + u y y u y O 3 )
Figure DE102021120522A1_0013
a second normal voltage present in the component (2) according to the function σ y = 1 a ( 2 u y y u y O + u x x u x O 3 )
Figure DE102021120522A1_0014
and a shear stress present in the component (2) according to the function τ = u x y a u x x = u y x a u y y
Figure DE102021120522A1_0015
determined and in each case provides an output signal representing the determined first normal stress, the determined second normal stress and the determined shear stress.
Sensoranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) einen Signalausgang (25) umfasst über den ein die erste Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die zweite Normalspannung repräsentierendes Signal und/oder die Schubspannung τ repräsentierendes Signal abgegriffen werden kann.Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (21) comprises a signal output (25) via which a signal representing the first normal stress and/or the second normal stress representing signal and/or the shear stress τ signal representing can be picked up. Sensoranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) eine Welle ist.Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the component (2) is a shaft. Sensoranordnung (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (1) in einem Gehäuse aufgenommen ist.Sensor arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor arrangement (1) is accommodated in a housing.
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