DE3042506C2 - Dehnungsmeßstreifenwandler - Google Patents

Dehnungsmeßstreifenwandler

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Description

a) eine Dünnschicht (70) aus elektrisch isolierendem Material auf dem Verformungsteil (10) wenigstens zwischen dem Verformungsteil und dem/den Dünnschicht-Widerstandselement(en) (R1, R2, Ri, &t), den Dünnschicht-Zuleitungen (38, 42, 62, 66) und dem/den Temperatur-Kompensations-Dünnschicht-Widerstandselementjen) (Rs\,R*\,Rs2,Rz2) vorhanden ist;
b) eine Dünnschicht (72) aus dem ersten Material zwischen der Isoliermaterial-Dünnschicht (70) und den Dünnschichtzuleitungen (38,42,62,66) sowie dem/den Temperatur-Kompensations-Dünnschicht-Widerstandselement(en) (R5 1, R2 1, Rs2, Ri2) vorhanden ist; und
c) die Dünnschicht-Zuleitungen (38,42,62,66) und das/die Temperatur-Kompensations-Dünnschicht-Widerstandselement(e) (Rs\, Rz\, RS2, R22) aus einem zweiten Material bestehen, dessen Wärme/Widerstands-Koeffizient ein entgegengesetzt algebraisches Vorzeichen zum Wärme/Widerstands-Koeffizienten des ersten Materials aufweist.
2. Dehnungsmeßstreifenwandler nach Anspruch 1, wobei wenigstens vier in Form einer Wheatstone'schen Brücke geschaltete Dünnschicht-Widerstandselemente vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Temperatur-Kompensations-Dünnschicht-Widerstandselement in der zu dieser Brückenschaltung führenden Stromzuführungsleitung und/oder ein anderes Temperatur-Kompensations-Dünnschicht-Widerstandselement in einem Zweig der Brückenschaltung vorgesehen ist.
3. Dehnungsmeßstreifenwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Temperatur-Kompensations-Dünnschicht- Widerstandselement serpentinenförmig ausgebildet ist.
4. Dehnungsmeßstreifenwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material ein metallisches Material ist.
Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmeßstreifenwandler mit einem Verformungsteil, das auf einer bei dessen Verformung mechanisch beanspruchten Stelle wenigstens ein Dünnschicht-Widerstandselement aus einem ersten Material aufweist, ferner mit wenigstens zwei Dünnschicht-Zuleitungen in elektrisch leitender Verbindung mit dem/den Dünnschicht-Widerstandselement(en), und ferner mit wenigstens einem Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement auf dem Verformungsteil an einer bei dessen Verformung mechanisch nicht beanspruchten Stelle und in Schaltungsverbindung mit den Dünnschicht-Zuleitungen.
Ein Dehnungsmeßstreifenwandler dieser Art ist aus Sovjet Inventions Illustrated, SU-S Week D 14 (OkL 1979), S. 2, bekannt Beim bekannten Dehnungsmeßstreifenwandler besteht das Verformungsteil aus einer Schicht oder Platte aus Saphirmaterial. Unmittelbar auf diesem Saphirmaterial befinden sich die Schaltungselemente, nämlich die auf Zug beanspruchte Schaltung, die Widerstandselemente einer Korrekturschaltung und die Zuleitungen. Mangels anderer Hinweise muß davon ausgegangen werden, daß sämtliche Schaltungselemente aus dem gleichen Material bestehen. Beim bekannten Dehnungsmeßstreifenwandler wird sich eine Temperaturänderung in gleicher Richtung auf das als Dehnungsmeßstreifen dienende Schaltungselement wie auf das als Temperaturkorrekturglied dienende Schaltungselement auswirken. Deshalb vermag die bekannte Anordnung die bei Temperaturänderungen von den Schaltungselementen selbst ausgehenden Faktoren nicht zu kompensieren. Eine Verbesserung der Temperaturkompensation ist weiterhin wünschenswert.
Zur Kompensation der Temperatureffekte sind verschiedene Vorschläge bekannt geworden. Nach der US-Patentschrift 29 30 224 ist ein bezüglich der Beanspruchungen unempfindliches Thermoelement vorgesehen, das einen Strom entgegengesetzter Polarität zur Polarität des vom Widerstandselement erzeugten Stroms erzeugt. Dennoch befinden sich die zur Temperaturkompensation vorgesehenen Elemente auf dem mechanisch beanspruchten Abschnitt des Verformungsteils, und werden Widerstandsänderungen als Folge der einwirkenden Beanspruchung erfahren. Entsprechend dem Vorschlag der US-Patentschrift 30 34 346 sind Maßnahmen zur Kompensation der Nicht-Linearität vorgesehen, wozu auf dem mechanisch beanspruchten Abschnitt des Verformungsteils Kompensations-Widerstandselemente vorhanden sind. Die US-Patentschrift 38 86 799 offenbart einen Halbleiter-Druckwandler, auf dessen Verformungsteil Kompensationselemente zusammen mit den Widerstandselementen einer Meßbrücke vorhanden sind.
Auch mit dem Beitrag in »Messen + Prüfen/Automatik« (Okt. 1978), S. 655—660, wird auf die Bedeutung der Kompensation der Einflüsse von Temperaturänderungen hingewiesen. Eine wesentliche, an Meßwertaufnehmer zu stellende Forderung soll gerade in der weitgehenden Unabhängigkeit der Meßwerte von der Temperatur in einem möglichst großen Temperaturbereich liegen. Eine konkret dargestellte Meßschaltung innerhalb eines Meßwertaufnehmers (vgl. Schaltbild auf S. 657) enthält mehrere Zusatzwiderstände für konstanten Nullpunkt. Zumindest einige Zusatzwiderstände für konstanten Nullpunkt und die Widerstände des dehnungsabhängigen Widerstandselementes sind auf dem gleichen Abschnitt eines Verformungsteiis untergebracht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem Dehnungsmeßstreifenwandler der oben angegebenen Art die Temperaturkompensation mittels einfacher Maßnahmen zu verbessern.
Ausgehend von einem Dehnungsmeßstreifenwandler mit den oben angegebenen Merkmalen ist die erfin-
dungsgemäße Lösung dieser Aufgabe gekennzeichnet durch eine Kombination nachstehender Merkmale a) bis c):
a) Eine Dünnschicht aus elektrisch isolierendem Material ist auf dem Verformungsteü wenigstens zwischen dem Verformungsteil und dem/den Dünnschicht- Widerstandselement(en), den Dünnschicht-Zuleitungen und dem/den Temperaturkompensa-Iions-Dünnschicht-Widerstandselement(en) vorhandcis;
b) eine Dünnschicht aus dem ersten Material ist zwischen der Isoliermaterial-Dünnschicht und den Dünnschicht-Zuieitungen sowie dem/den Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandsele- ment(en) vorhanden; und
c) die Dünnschicht-Zuleitungen und das/die Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement(en) bestehen aus einem zweiten Material, dessen Wärme/Widerstands-Koeffizient ein entgegengesetzt algebraisches Vorzeichen zum Wärme/ Widerstands-Koeffizienten des ersten Materials aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So dient als zweites Material vorzugsweise ein metallisches Material.
Weiterhin kann vorzugsweise wenigstens ein Temperaturkompensations-Dünnschicht- Widerstandselement serpentinenförmig ausgebildet sein.
Schließlich kann bei einem erfindungsgemäßen Dehnungsmeßstreifenwandler, der wenigstens vier in Form einer Wheatstone'schen Brücke geschaltete Dünnschicht-Widerstandselemente aufweist, vorzugsweise wenigstens ein solches Temperatrkompensations-Dünnschicht- Widerstandselement in der zu dieser Brükkenschaltung führenden Stromzuführungsleitung und/ oder ein anderes Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement in einem Zweig der Brükkenschaltung vorgesehen sein.
Somit weist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dehnungsmeßstreifenwandlers ein Verformungsteü auf, auf dem an einer bei dessen Verformung mechanisch beanspruchten Stelle wenigstens ein Dünnschicht-Widerstandselement aus einem ersten Material aufgebracht ist. Zu diesem Widerstandselement führen wenigstens zwei Dünnschicht-Zuleitungen aus einem zweiten Material, dessen Wärme/Widerstands-Kocffizient ein entgegengesetztes algebraisches Vorzeichen zum Wärme/Widerstands-Koeffizienten des ersten Materials aufweist. Ferner sind die Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselemente in diesen Zuleitungen ausgebildet und an solchen Stellen bzw. Abschnitten auf dem Verformungsteü aufgebrecht, an denen bestimmungsgemäßen Gebrauch keine mechanischen Beanspruchungen auftreten. Eine Dünnschicht aus elektrisch isolierendem Material befindet sich auf dem Verformungsteü wenigstens zwischen dem Verformungsteü und dem/den Dünnschicht-Widerstandselement(en), den Dünnschicht-Zuleitungen und dem/den Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement(en). Die Dünnschicht aus dem ersten Material befindet sich zwischen der Isoliermaterial-Dünnschicht und den Dünnschichl-Zuleitungen sowie dem/den Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widcrslandselement(en).
Zur Herstellung kann vorzugsweise auf dem Verformungsteü nacheinander vollflächig zuerst eine isolierende Schicht, daraufhin eine Widerstandsschicht und daraufhin eine metallisch leitende Schicht aufgebracht werden. Nach bekannten photolithographischen Verfahren werden daraufhin die für die Widerstandselemente, die Zuleitungen und die Temperaturkompensations- Widerstandselemente vorgesehenen Abschnitte abgedeckt, und die restlichen Abschnitte der Metallschicht und der Widerstandsschicht weggeätzt Daraufhin wird auf den vorgesehenen Widerstandselementsn die Metallschicht weggeätzt. Die danach zurückbleibenden Schaltungselemente bestehen aus verschiedenen Materialien, nämlich die Dünnschicht-Widerstandselemente aus dem ersten Material und die Dünnschicht-Zuleitungen sowie die Temperaturkompensations-Dünnschicht- Widerstandselemente aus dem zweiten Material, vorzugsweise einem metallischen Material, welches einen Wärme/ Widerstands-Koeffizienten mit entgegengesetzt algebraischem Vorzeichen zum Wärme/Widerstands-Koeffizienten des ersten Materials aufweist.
Als Folge des vereinfachten Herstellungsverfahrens befinden sich die Zuleitungen auf einer Dünnschicht-Unterlage aus dem Material der Widerstandselemente.
Im Rahmen dieser Unterlagen wird die Angabe »Dünnschicht« zur Bezeichnung von Schichten mit solchen geringer Dicke verwendet, wie sie bei Sputter-Technik oder bei der Vakuum-Abscheidung erhalten werden. Verschiedene, aus einer Anzahl solcher »Dünnschichten« aufgebaute Schichten weisen typischerweise eine Gesamtdicke von lediglich 4 bis 30 um auf; die Schichtdicke einer einzelnen »Dünnschicht« beträgt typischerweise 0,02 bis 1 um. Solche Dünnschicht-Bauelemente werden in integrierten Schaltungen verwendet, und sind leicht unterscheidbar von diskreten Elementen, wie gebondeten Meßstreifen oder Meßdrähten, bei anders aufgebauten Dehnungsmeßstreifenwandler.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf die Figuren erläutert; es zeigt
F i g. 1 in einer stark vergrößerten, perspektivischen Darstellung ausschnittsweise einen erfindungsgemäßen Dehnungsmeßstreifenwandler mit einem Verformungsteü, auf dem eine temperaturkompensierte Widerstands-Meßbrücke abgeschieden ist;
Fig.2 anhand eines Schaltbildes die Brückenschaltung nach Fig. 1;und
Fig.3 in einer stark vergrößerten Darstellung einen Schnitt längs der Linie 3-3 aus F i g. 1, wobei Abschnitte der einzelnen abgeschiedenen Dünnschichten zur Bildung der Widerstandselemente und der elektrischen Zuleitungen zu erkennen sind.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Dehnungsmeßstreifenwandler weist ein Verformungsteü 10 in Form eines Biegestabes oder dergleichen auf. Zu diesem Verformungsteü 10 gehört ein bei mechanischer Beanspruchung unbewegt bleibender Abschnitt 12 und ein bei einer solchen Beanspruchung bewegbarer Abschnitt 14, welcher über einen biegsamen Abschnitt 16 mit jenem unbeweglichen Abschnitt 12 verbunden ist. Typischerweise besteht das Verformungsteü 10 aus einem federelastischen Material. heUnjeisweise Stahl, und weist eine quaderförmige Gestalt, etwa in Form eines rechteckigen Parallelepipeds auf, wie das in F i g. 1 zu erkennen ist. Darüber hinaus können jedoch auch andere geeignete federelastische Materialien sowie eine andere Gestalt des Verformungsteils vorgesehen werden. Bei der hier dargestellten Gestalt des Verformungsteils 10 sind in dem biegsamen Abschnitt 16 in zwei Löcher 18,20 seit-
lieh durch das Verformungsteil 10 gebohrt oder in sonstiger Weise ausgebildet. Diese Löcher 18 und 20 sind über einen Schlitz 22 miteinander verbunden. Ferner führt ein weiterer Schlitz 24 von dem Loch 20 zur Unterseite des Verformungsteils 10. Wenn nun der unbewegliche Abschnitt 12 fest eingespannt ist, und eine Kraft auf den bewegbaren bzw. verformbaren Abschnitt 14 einwirkt wie das in F i g. 1 mit dem Pfeil angedeutet ist, dann verformt sich die Oberseite 26 des biegsamen Abschnittes 16 in einer wellenförmigen Gestalt, so daß der dünne Abschnitt 28 oberhalb des Loches 18 eine Zugbeanspruchung und der dünne Abschnitt 30 oberhalb des Loches 20 eine Druckbeanspruchung erfährt.
Auf der Oberseite 26 sind in einer Weise, wie das nachstehend beschrieben ist, vier Dünnschicht-Widerstandselemente R\, R2, Rj und Ra abgeschieden. Im einzelnen ist eine solche Anordnung dieser Widerstandselemente vorgesehen, daß sich die Widerstandselemente R\ und R2 oberhalb des dünnen Abschnitts 28 sowie die Widerstandselemente R2 und A4 oberhalb des dünnen Abschnittes 30 befinden. Die F i g. 2 deutet schematisch an, welche Widerstandselemente auf Zug beansprucht werden (T) und welche auf Druck beansprucht werden (C); ferner zeigt die F i g. 2 die elektrische Schaltung dieser Widerstandselemente untereinander in Form einer Wheatstone'schen Brückenschaltung. Die Widerstandselemente Ri und Ra sind am Knotenpunkt 32 mit den metallischen Dünnschicht-Zuleitungen 34,36 verbunden. Ferner verläuft eine lange Dünnschicht-Bahn 38 von diesem Knotenpunkt 32 im bewegbaren Abschnitt 14 bis zu dem unbeweglichen Abschnitt 12 und ist dort mit einem serpentinenförmigen Temperaturkompensations-Dünnschicht- Widerstandselement
R1 1 verbunden, das aus dem gleichen Metall wie diese Bahn 38 besteht. Das andere Ende des Widerstandselementes Rs 1 ist mit einer Anschlußfläche 40 verbunden. Weiterhin verläuft eine Dünnschicht-Bahn 42 von dem Widerstandselement Ra im bewegbaren Abschnitt 14 bis zu dem unbeweglichen Abschnitt 12 und ist dort mit einem serpentinenförmigen Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement /?zt verbunden, das wiederum aus dem gleichen Metall wie diese Bahn 42 besteht. Das andere Ende dieses Widerstandselementes R/1 ist mit einer zweiten Anschlußfläche 44 verbunden. Die Widerstandselemente R\ und R2 sind über die metallischen Dünnschicht-Zuleitungen 48, 50 am Knotenpunkt 46 miteinander verbunden. Von diesem Knotenpunkt 46 führt eine Dünnschichtbahn 52 zu einer Anschlußfläche 54, die auf dem unbewegbaren Abschnitt 12 aufgebracht ist. Vom Widerstandselement R2 führt eine Dünnschicht-Zuleitung 56 zum Knotenpunkt 58, von dem wiederum eine weitere Dünnschicht-Zuleitung 60 zum Widerstandselement R3 führt Ferner verläuft von diesem Knotenpunkt 58 eine lange Dünnschichtbahn 62 zu einem weiteren serpentinenförmigen Temperaturkompensations-Dünnschicht- Widerstandselement Rs2, das auf dem unbewegbaren Abschnitt 12 aufgebracht ist Das andere Ende dieses Widerstandselementes Rs 2 ist mit der Anschlußfläche 64 verbunden. Schließlich führ! eine lange Dünnschichtbahn 66 vom Widerstandselement Ri zu einem weiteren Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement RZ2, das auf dem unbewegbaren Abschnitt 12 aufgebracht ist und aus dem gleichen Metall wie die Bahn 66 besteht Schließlich ist das Widerstandselement R72 an eine zweite dieser Anschlußflächen 68 angeschlossen.
Die Widerstandselemente R\ bis R4 sowie die Elemente 32 bis 68 sind vorzugsweise durch Anwendung eines einzigen, vierschichtigen Aufbaus zur Bearbeitung mittels photolithographischen Maßnahmen zur Herausbildung der Geometrie der Widerstandselemente und der Zuleitungen auf der Oberfläche 26 des Verformungsteils 10 aufgebracht worden. Wie aus der Schnittdarstellung nach F i g. 3 ersichtlich, sind im Anschluß an eine geeignete Reinigung dieses Abschnittes 12 des Verformungsteils 10 nacheinander auf der Oberfläche 26 eine elektrisch isolierende Schicht 70, eine Widerstandsschicht 72 und eine elektrisch leitfähige Schicht 74 aufgebracht worden, so daß die gesamte Oberfläche 26 von drei übereinanderliegenden Schichten bedeckt ist. Dann werden unter Anwendung einer geeigneten Photomaske Teile der Schicht 74 weggeätzt, so daß lediglich solche Abschnitte der Schicht 74 zurückbleiben, weiche zur Ausbildung des Zuleitungs- und Anschlußmusters sowie zur Erzeugung der Temperaturkompensations-Widerstandselemente benötigt werden. Anschließend werden, unter Anwendung einer anderen geeigneten Photomaske, Teile der Schicht 72 weggeätzt, so daß von dieser Schicht 72 lediglich solche Abschnitte zurückbleiben, die zur Ausbildung der Widerstandselemente R1, R2, Ri und Ra benötigt werden, welche über ihre entsprechenden Zuleitungen miteinander verbunden sind. Wie das in F i g. 3 dargestellt ist, besteht tatsächlich jede Zuleitung und jedes Temperaturkompensations-Widerstandseiement aus zwei übereinanderliegenden Schichten von übereinstimmender Geometrie, von denen die obere Metallschicht aus der Schicht 74 zurückgeblieben ist, und die untere Widerstandsmaterialschicht aus der Schicht 72 zurückgeblieben ist Vorzugsweise wird auf der gesamten Dehnungsmeßstreifenwandler-Anordnung eine Passivierungsschicht 76 aufgebracht, in der (nicht dargestellte) öffnungen oder Durchgänge ausgespart sind, um einen Zugang zu den Anschlußflächen 40, 44 (2), 54,64 und 68 (2) zu erzeugen.
Die isolierende Schicht 70 kann aus Tantaloxid (Ta2Ü5) bestehen. Die Widerstandsschicht 72 kann aus einem üblichen Cermet-Material bestehen (»Cermet« bezeichnet einen metallkeramischen Werkstoff oder einen Keramik-Metall-Verbundwerkstoff). Die elektrisch leitende Schicht 74 kann aus Gold bestehen. Ferner sind andere bekannte Materialien geeignet, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Fosterit für die isolierende Schicht 70, Nichrom, MOSI oder CRSI für die Widerstandsschicht 72 und Nickel für die elektrisch leitende Schicht 74. Im einzelnen besteht hinsichtlich der Materialien für einerseits die Widerstandsschicht 72 und andererseits die elektrisch leitende Schicht 74 diejenige Bedingung, daß die Widerstandsschicht 72 aus einem ersten Material besteht, dessen Wärme/Widerstands-Koeffizient ein entgegengesetzt algebraisches Vorzeichen zum Wärme/Widerstands-Koeffizienten des (zweiten) Materials der elektrisch leitenden Schicht 74 aufweist.
Bei der Benutzung eines solchen Dehnungsmeßstreifenwandiers wird der bewegbare bzw. verformbare Abschnitt 14 unter der Wirkung der einwirkenden Kraft nach oben verformt bzw. abgebogen. Der Brückenschaltung wird elektrische Energie über die Anschlußflächen 40,64 zugeführt während die von der Brückenschaltung erzeugten Ausgangssignale in bekannter Weise über die Anschlußflächen 54 und 44 bis 68 abgenommen werden. Sollte sich die Temperatur der verschiedenen Widerstandselemente gegenüber demjenigen Wert verändern, bei welchem der Meßgrößenumformer kalibriert bzw. geeicht worden ist dann verändern sich die Widerstandswerte der Elemente R\ bis Rt in einer Rieh-
tung, und die Widerstandswerte der Widerstandselemente Rs ι und Rs2 sowie der Widerstandselemente Rz ι und/oder R,2 (in der Schaltung links dargestellt) verändern sich in der anderen Richtung. Der bestimmte Faktor, ob die Widerstandselemente R,\ und R,2 in der Schaltung verbleiben, oder im Verlauf der Kalibrierung elektrisch kurzgeschlossen oder überbrückt werden, hängt von den Anforderungen an die Nulleinstellung der Kalibrierung ab. Die Änderung der Widerstandswerte in den Widerstandselementen Rs\ und RS2 wirken dahingehend, eine relativ konstante Brückencharakteristik oder einen entsprechenden Meßfaktor aufrechtzuerhalten. Demgegenüber wirken die Änderungen der Widerstandselemente Rz\ und/oder R22 dahingehend, eine relativ konstante Nulleinstellung aufrechtzuerhalten, sofern keine Kraft bzw. Belastung einwirkt, selbst wenn Temperaturschwankungen auftreten.
Bei der dargestellten Ausführungsform befinden sich die Widerslandselemente /?si und RS2 in dem zur Brükkenschaltung führenden Schaltungseingang. Alternativ könnten diese Widerstandselemente Rs\ und A12 auch in dem von der Brückenschaltung wegführenden Schaltungsausgang vorgesehen werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In gleicher Weise befinden sich bei der dargestellten Ausführungsform die Widerstandselemente R,\ und RZ2 in Reihe geschaltet mit den Dünnschicht-Widerstandselementen in den Zweigen der Brückenschaltung.
Diese Widerstandselemente Rx 1 und Rz 2 könnten jedoch auch parallel zu diesen Beanspruchungs-Wider-Standselementen geschaltet werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die dargestellte serpentinenförmige Geometrieform der Temperaturkompensations-Widerstandselemente kann durch andere geometrische Formen ersetzt sein. Alternativ kann der Widerstandswert der Temperaturkompensations-Widerstandselemente durch eine Veränderung ihrer Schichtdicke beeinflußt werden, beispielsweise durch Änderung der Schichtdicke einer entsprechenden Goldschicht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (1)

Patentansprüche:
1. Dehnungsmeßstreifenwandler mit einem Verformungsteil, das auf einer bei dessen Verformung mechanisch beanspruchten Stelle wenigstens ein Dünnschicht-Widerstandselement aus einem ersten Material aufweist,
ferner mit wenigstens zwei Dünnschicht-Zuleitungen in elektrisch leitender Verbindung mit dem/den Dünnschicht-Widers tandselement(en), und
ferner mit wenigstens einem Temperaturkompensations-Dünnschicht-Widerstandselement auf dem Verformungsteil an einer bei dessen Verformung mechanisch nicht beanspruchten Stelle und in Schaltungsverbindung mit den Dünnschicht-Zuleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59230101A (ja) * 1983-06-13 1984-12-24 Tokyo Electric Co Ltd 歪センサ
JPS59230131A (ja) * 1983-06-13 1984-12-24 Tokyo Electric Co Ltd ロ−ドセル
DE3678063D1 (de) * 1985-08-08 1991-04-18 Hottinger Messtechnik Baldwin Dehnungsmessstreifen-aufnehmer.
DE3810456C2 (de) * 1988-03-26 1994-09-01 Hottinger Messtechnik Baldwin Verfahren zur Verringerung eines Fehlers eines Meßumformers und Einrichtung hierzu
DE19909042A1 (de) * 1999-03-02 2000-09-07 Hbm Waegetechnik Gmbh Dehnungsmeßstreifen für Meßgrößenaufnehmer
DE102005060106B4 (de) 2005-12-16 2016-03-03 Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg Präzisionskraftaufnehmer mit Dehnungsmesselementen
JP2017150931A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 株式会社タニタ ひずみゲージ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1648724C3 (de) * 1967-02-09 1974-02-14 Statham Instruments Inc., Los Angeles, Calif. (V.St.A.) Meßbrückenanordnung zur Messung mechanischer Spannungen
US4104605A (en) * 1976-09-15 1978-08-01 General Electric Company Thin film strain gauge and method of fabrication
US4188258A (en) * 1978-05-18 1980-02-12 Gulton Industries, Inc. Process for fabricating strain gage transducer
US4267724A (en) * 1979-01-08 1981-05-19 Bofors America, Inc. Strain-gage transducer bridge gages with integral calibration resistors

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DE3042506A1 (de) 1982-06-16

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