DE69308277T2 - Dehnungsmessstreifen auf weichem Träger und ausgerüstet mit dem genannten Messstreifen - Google Patents

Dehnungsmessstreifen auf weichem Träger und ausgerüstet mit dem genannten Messstreifen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meßstreifen auf weichem Träger sowie einen mit diesem Meßstreifen ausgerüsteten Sensor.
  • Die auf einem weichen Träger angeordneten Meßstreifen werden benutzt, um die Verformungen von mechanischen Teilen zu messen. Ihre Anwendungen sind zahlreich. Sie werden vor allem benutzt zum wiegen (z.B. Warenwaagen und Personenwaagen), zum Druckmessen, zum Messen von Spannungen an mechanischen Teilen wie Transmissionswellen, diversen Teilen eines Flugzeugflügels oder Konkavitäten. Sie werden ebenfalls in der Extensiometrie benutzt, zur Kontrolle von Betonstrukturen wie z.B. Staumauern oder Brücken. Schließlich können mit diesen Meßstreifen auch Torsions-, Drehmoment-, Schwingunqs- oder Beschleunigungsmessungen durchgeführt werden.
  • In seiner einfachsten Form wird der Meßstreifen 1 gebildet durch eine sehr feine Ader 3, die auf einen dünnen Träger 5 geklebt ist, schleifenartig angebracht wie dargestellt in der beigefügten Figur 1, d. h. daß der größte Teil ihrer Länge parallel zu einer feststehenden Richtung (Pfeil X) angeordnet ist. Stärkere Adern 7 dienen dazu, die Ausgänge mit den Verbindungskabeln zu den Instrumenten zu verlöten.
  • Wenn man die Verlängerung einer Struktur in einer bestimmten Richtung messen will, klebt man den Meßstreifen 1 mit den Adern parallel zu dieser Richtung auf.
  • Außerdem dienen die Meßstreifen 1 der Herstellung von Sensoren 9, wie in der beigefügten Figur 2 dargestellt. Ein Sensor ist eine mechanische Vorrichtung zur Umwandlung irgendeiner physikalischen Größe A (Druck, Kraft, Beschleunigung, etc...) durch Verformung eines Teils 11, Prüfungs- bzw. Probenkörper genannt. Die auf den Probenkörper geklebten Meßstreifen detektieren seine Verformungen hinsichtlich der Messung der physikalischen Größe A oder um auf Regelungsvorrichtungen einzuwirken.
  • In dem in Figur 2 dargestellten Fall reagieren die beiden Meßst reifen 1c auf Druck und die beiden Meßstreifen 1e auf Zug. Dies ergibt sehr genaue Messungen in der Größenordnung von 10&supmin;&sup4; des Anzeige- bzw. Meßbereichs. Dieselbe Anordnung kann auf allen möglichen Strukturarten erfolgen, wie beschrieben in "L'encyclopédie Vishay d'analyse des contraintes" (Vishay- Spannungsanalysenenzyklopädie), Vishay-Micromessungen, Malakoff, France, 282-284.
  • Schließlich können die Meßstreifen in Form einer Wheatstonebrücke angeordnet sein, wie z.B. beschrieben in dem Patent EP-0 053 059.
  • Unabhängig von der Anordnung der Meßstreifen basieren die Messungen alle auf den Veränderungen des Widerstands der Ader 3, wobei diese Veränderungen abhängig sind von der Art des Materials, aus dem sie besteht und von ihren Längen- und Querschnittsausbildungen.
  • Man kennt schon einen Meßstreifen nach dem Patent EP-A- 0 053 059, hergestellt durch die Abscheidung einer Metalllegierungsschicht von 50 bis 500 nm auf einem Glassubstrat von 100 bis 250 µm Dicke im Vakuum. Nun ist Glas äußerst zerbrechlich und in bestimmten Fällen schwierig zu verwenden. Infolgedessen kann dieser Meßstreifen wegen der Bruchgrenze des Glases nur für Druck eingesetzt werden und nicht für Zug.
  • Nach der vorhergehenden Technik kennt man auch Meßstreifen, die sowohl bei Druck als auch bei Zug eingesetzt werden können und zu diesem Zweck auf einem weichen Träger angebracht werden. Diese Meßstreifen umfassen einen dünnen Film aus Polyimid oder Epoxyphenolharz mit einer Dicke von 25µm, auf den man eine sehr dünne Folie von ungefähr 5µm aus einem resistiven gewalzten Material wie z.B. einer Nickel-Chrom-, Kupfer-Nickel- oder Platin-Wolfram-Legierung klebt.
  • In diesem Fall wird die resistive Schicht anschließend zu feinen Streifen geätzt, um einen Widerstand zu erhalten, dessen Form die beigefügte Figur 1 zeigt. Die so erhaltenen Widerstände können Werte zwischen 120 und 6000 Ohm aufweisen.
  • Diese Art von Meßstreifen weist eine gewisse Anzahl Nachteile auf. Die Herstellung dieser Meßstreifen ist teuer, denn das Kleben der sehr dünnen Folien aus resitivem Material ist eine delikate und nur schwer reproduzierbare Operation. Außerdem ist die Herstellung der Metallfolien mit einer Dicke von 5µm zeitaufwendig und schwierig und erfordert eine Folge von Walz- und von Glühschritten zum Stabilisieren des Materials zwischen den Walzschritten. Schließlich begrenzt die Dicke der resistiven Metallschicht von 5µm die Werte der erhaltenen Widerstände, die im allgemeinen nicht höher als 6000 Ohm sind.
  • Man kennt aus dem Patent US-A4,786,887 einen Meßstreifen, der ein weiches Substrat umfaßt, beschichtet mit einer isolierenden Polymerschicht und einer resistiven Schicht aus Nickel-Chrom-Legierung, wobei außerdem eine leitende Goldschicht nur auf den Ausgangsklemmen abgeschieden ist, um Kontaktstellen zu bilden. Dieses Dokument schlägt vor, das Kriechen des Probenkörpers anzupassen, indem man die Charakteristika der Isolierschicht modifiziert.
  • Das Dokument EP-A-0 087 665 beschreibt einen Meßstreifen fur einen Drucksensor. Dieser Sensor umfaßt:
  • - einen Träger, der den Verformungen ausgesetzt ist und mit einem isolierenden Harz überzogen ist, dem Siliciumdioxidpulver beigemengt ist,
  • - einen Widerstand, ausgebildet auf der genannten Harzschicht und hergestellt aus Nickel-Chrom bzw. Chromnickel, und schließlich
  • - eine Goldschicht, die diesen Widerstand partiell bedeckt.
  • Dieses Dokument beschreibt tatsächlich einen einschichtigen Widerstand, denn die Teile in Widerstandsform umfassen nur eine einzige Ni-Cr-Legierungsschicht und keine zusätzliche Goldschicht.
  • Man stellt außerdem fest, daß der Probenkörper 11 und der Meßstreifen 1 sich unter der Einwirkung einer konstanten Kraft im Moment der Kraftanwendung sofort verformen und sich dann im Lauf der Zeit progressiv verformen, wobei man dieses Phänomen "Kriechen" nennt. Wenn die auf den Probenkörper 11 wirkende Kraft aufgehoben wird, kehrt dieser in seine ursprüngliche Stellung zurück. Der Kriechwert wird gemessen, indem das Verhältnis aus der Längenveränderung des Elements, das der Kriechbelastung ausgesetzt ist, und seiner ursprünglichen Länge ermittelt wird.
  • Ebenso wird der Meßstreifen 1, nach seiner augenblicklichen Verformung, die der des Probenkörpers 11 folgt, einer Kraft ausgesetzt, die bestrebt ist, sich dieser Verformung zu widersetzen, wobei es sich um die sogenannte Relaxationserscheinung handelt. Diese entspricht einer Verringerung der Spannung, die auf den Meßstreifen ausgeübt wird, solange die Verformung konstantgehalten wird.
  • Generell ist ein Meßstreifen 1, der auf einem Probenkörper 11 befestigt ist, auf den eine Last A wirkt, drei unterschiedlichen Verformungen ausgesetzt:
  • - einer sofortigen, dem Angreifen der Last entsprechenden Verformung,
  • - einer dem Kriechen des Probenkörpers entsprechenden Verformung, und
  • - einer seiner eigenen Relaxation entsprechenen Verformung.
  • Das Resultat der mit Hilfe des Meßstreifens durchgeführten Messung entspricht der Resultierenden der drei Verformungen. Jedoch sind die Kriech- oder Relaxationscharakteristika angepaßt in Abhängigkeit von den Anwendungen der Meßstreifen.
  • Im Falle des Meßstreifens der Figuren 1 und 2 erfolgt die Übertragung der Verformungen des Probenkörpers 11 auf den Meßstreifen insbesondere durch Scherbeanspruchung der Verbindungsschleifen bzw. -windungen 15 zwischen den aufeinanderfolgenden Adern 3, an deren Enden.
  • Wenn man die Entwicklung des Kriechens einer Struktur unter einer konstanten Last messen will, z.B. bei einer Brücke, muß der Meßstreifen frei von Relaxation sein. Nun hängt die Relaxation des Meßstreifens 1 von der Länge der Windungen 15 ab: je kürzer die Windungen 15 sind, um so größer ist die Relaxation des Meßstreifens. Man paßt folglich die Relaxation des Meßstreifens an, indem man die Länge der Windungen wählt. Dies zwingt dazu, vor der Herstellung für jeden benutzten Probenkörper die Länge der Windungen zu berechnen. Es ist dann nötig, eine Dehnstreifenzeichnung pro Probenkörper und eine Ätzmaske pro Probenkörper zu haben. Das Herstellungsverfahren ist also teuer.
  • Man stellt fest, daß es in dem Patent EP-A0 053 059 keinen Hinweis auf das Problem der Regelung des Kriechens gibt, denn die angestrebte Anwendung betrifft hauptsächlich die große Öffentlichkeit (Haushaltswaagen, Personenwaagen), wo die Genauigkeitsanforderungen kleiner sind als auf dem professionellen Sektor. Bei den Sensoren dieser Waagen für die große Öffentlichkeit sind die auf das Kriechen zurückzuführenden Fehler in den Meßtoleranzen enthalten.
  • Hingegen, wenn man die Meßstreifen für eine genaue Messung benutzt, muß die Zeichnung des Meßstreifens 1 eine Relaxation ermöglichen, die das Kriechen des Probenkörpers 11 vollkommen kompensiert, um ein konstantes Ausgangssignal zu erhalten. Eine solche Genauigkeit ist nötig, damit die Gewichtsangabe unabhängig von der Dauer der Messung konstant ist.
  • Man kennt auch einen Drucksensor-Meßstreifen aus dem Patent US-A-4 876 893. Dieser Meßstreifen umfaßt eine elektrisch isolierende Basisplatte (Glas oder isoliertes Metall), überzogen mit einem einzigen dünnen Legierungsfilm. Die bevorzugte Zusammensetzung dieser Legierung ist folgende: (NiaCr100-a)100-bSib, mit zwischen 40 und 60 Gew.-% und zwischen 3 und 8 Gew.- % enthalten. Dieses Dokument behandelt das Problem des Kriechens überhaupt nicht.
  • Generell sind die Kriech- und Relaxationserscheinungen bei Umgebungstemperatur unbedeutend, können aber nicht mehr negiert werden, wenn der Probenkörper und/oder der den Meßstreifen mit dem Probenkörper verbindende Klebstoff auf Temperaturen nahe ihren Anwendungsgrenzen erwärmt werden. Man reduziert diese Wirkung, indem man das Ganze einer Wärmebehandlung mit einer höheren als der späteren Benutzungstemperatur unterzieht. Dies ist wichtig, vor allem bei Sensoren die häufig eine Genauigkeit besser als 0,1% haben müssen. Jedoch sind diese Wärmebehandlungen teuer.
  • Außerdem ist es möglich, daß der Probenkörper 11 einen sehr viel anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Meßstreifen 1 aufweist. Da die Klebung mit der Verarbeitungstemperatur des Klebstoffs stattfand, erleidet der Meßstreifen eine Verformung, wenn man zur Umgebungstemperatur zurückkehrt. Der wahre Nullpunkt entspricht also nicht dem Fall des Nichtvorhandenseins einer Belastung, sondern dem einer Belastung, die zurückkehrt zu den Bedingungen der Klebung. Folglich kriechen gewisse Vorrichtungen bei Nichtvorhandensein von Belastung., aber nicht aufgrund einer gegebenen Verformung.
  • Schließlich weiß man, daß ein Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändern kann nach der folgenden Formel:
  • R = Ro (1 + αT)
  • in der Ro den Wert des Widerstands des Meßstreifens bei einer Bezugstemperatur darstellt, T die Temperatur zum Zeitpunkt der Messung darstellt und α den Widerstandstemperaturkoeffizienten (TCR) des Materials darstellt, aus dem der Widerstand gefertigt ist (Adern 3). Wenn TCR nahe bei 0 ist, verändert sich der Widerstandswert nicht in Abhängigkeit von der Temperatur.
  • Es wäre also wünschenswert, Meßstreifen aus Materialien herzustellen, deren TCR fast Null ist.
  • Die Beherrschung dieser Kriecherscheinungen hängt zum großen Teil von den metrologischen Qualitäten eines Meßstreifens und eines Sensors ab.
  • Ziel der Erfindung ist es also, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und vor allem die Anpassung des Kriechens des Meßstreifens an verschiedene Probenkörper zu ermöglichen und dabei einen Widerstandstemperaturkoeffizienten nahe Null zu haben und insbesondere ein unverändertes Maskenmuster zur Herstellung der Windungen für alle Probenkörper beizubehalten.
  • Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf einen Meßstreifen, der auf einer der Flächen bzw. Seiten eines Probenkörpers befestigt wird, der sich unter der Wirkung einer zu messenden Größe verformen kann, wobei dieser Meßstreifen eine auf Verformungen reagierende Dünnschicht umfaßt, die in Form eines Widerstands geätzt und auf einem weichen Träger befestigt ist.
  • Nach den Charakteristika der Erfindung besteht besagte Dünnschicht über ihre gesamte Fläche aus wenigstens zwei Teilschichten, die unterschiedliche Kriechwerte aufweisen.
  • Vorteilhafterweise hat die Dünnschicht eine vielschichtige Struktur, die mehrere Schichten mit unterschiedlichen Kriechwerten und unterschiedlichen Dicken umfaßt.
  • Es ist also möglich, den Relaxations- oder Kriechgrad der Meßstreifen anzupassen, indem man die Art, Anzahl und Dicke der Dünnschichten variiert.
  • Vorteilhafterweise weist eine der Teilschichten einen positiven Kriechwert auf, wobei es sich um eine Legierung im amorphen Zustand mit einem TCR nahe Null handelt, während die andere Teilschicht einen negativen Kriechwert aufweist, wobei es sich um eine Legierung im kristallinen Zustand handelt, deren TCR ebenfalls fast null ist.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Meßsensor einer Größe. Nach den Charakteristika der Erfindung umfaßt er wenigstens einen erfindungsgemäßen Meßstreifen, befestigt auf einem Probenkörper, der sich unter der Wirkung der zu messenden Größe verformen kann.
  • Die Erfindung wird besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung einer nur beispielhaften und keinesfalls einschränkenden Ausführungart der Erfindung, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
  • - die Figur 1 ist ein Schema, das einen Meßstreifen nach der vorhergehenden Technik zeigt, als Draufsicht,
  • - die Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Sensors mit mehreren Meßstreifen der vorhergehenden Technik,
  • - die Figur 3 ist eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Meßstreifens, und
  • - die Figur 4 ist eine Kurve, die für erfindungsgemäß hergestellte Meßstreifen und für Bezugsmeßstreifen das Kriechen als Funktion der Zeit zeigt.
  • Nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung weist der in Figur 3 dargestellte Meßstreifen eine längliche Form auf, gleich wie diejenige der Figur 1, beschrieben in der Einführung.
  • Dieser Meßstreifen umfaßt einen weichen Träger 20, vorzugsweise hergestellt aus einem warmaushärtenden Polymer, das Temperaturen von wenigstens ungefähr 400ºC aushält wie z.B. ein Polyimid.
  • Dieser weiche Träger 20 ist überzogen mit einer auf Verformungen reagierenden dünnen Schicht 22. Diese Schicht 22 weist die Form des bezüglich Figur 1 beschriebenen Widerstands auf. Nach den Charakteristika der Erfindung umfaßt sie auf ihrer gesamten Fläche wenigstens zwei Teilschichten 24, 26, die unterschiedliche Kriechwerte aufweisen.
  • Die erste Teilschicht 26 ist vorzugsweise aus einer Legierung hergestellt, die einen positiven Kriechwert hat und sich im amorphen Zustand befindet. Diese dünne Teilschicht ist aus einem Material hergestellt, das ausgewählt wird unter den Legierungen auf der Basis von Nickel-Chrom, Platin-Wolfram oder Kupfer-Nickel. Genauer ausgedrückt hat es die Formel: NixCrySiz, mit 5< z< 11 und x+y+z=100. Noch genauer umfaßt es gewichtsmäßig ungefhr 72% Nickel, 18% Chrom und 10% Silicium. Sein Widerstandstemperaturkoeffizient (TCR) ist nahezu 0.
  • Die zweite Teilschicht 24 wird vorzugsweise durch eine Legierung gebildet, die einen negativen Kriechwert aufweist, d.h. die eine große Relaxation des Meßstreifens in bezug auf den Probenkörper, auf dem sie angebracht ist, zur Folge hat. Vorzugsweise ist diese Legierung im kristallinen Zustand. Sie wird ausgewählt unter den Legierungen auf der Basis von Nickel-Chrom, Platin-Wolfram oder Kupfer-Nickel. Vorteilhafterweise wird sie durch Konstantan gebildet, d.h. einer Legierung, die gewichtsmäßig ungefähr 55% Kupfer, 44% Nickel und 18% Magnesium enthält. Ihr Widerstandstemperaturkoeffizient (TCR) ist nahezu null.
  • Man kann zwei Arten von Konstantan verwenden, dotiert durch mehrere Fremdstoffe, von denen die hauptsächlichen in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben sind. Es wäre auch möglich, als Dotierstoff Zink, Silber oder Titan zu verwenden. Tabelle 1
  • Die erste Konstantanlegierung (Nr.1) besitzt einen TCR nahe 0. Die zweite Konstantanlegierung (Nr.2) hat einen größeren TCR aber eine kleinere Relaxation.
  • Eine Konstantanlegierung mit einem niedrigen Fremdstoffanteil hat einen höheren TCR und umgekehrt. Folglich wird die in der Legierung vorhandene Fremdstoffmenge angepaßt in Abhängigkeit von dem gewünschten TCR.
  • Vorteilhafterweise und wie dargestellt in Figur 3, scheidet man die Teilschicht 26 aus Legierung in amorphem Zustand vorzugsweise direkt auf dem weichen Träger 20 ab und anschließend die Teilschicht 24 auf der Teilschicht 26. Es ist ebenfalls möglich, es umgekehrt zu machen, aber die erhaltenen Resultate sind weniger homogen.
  • Festzustellen ist, daß nicht unbedingt eine der Teilschichten einen positiven Kriechwert haben muß und die andere einen negativen, sondern es ganz einfach genügt, daß diese Werte verschieden sind.
  • Der Kriechgrad des Meßstreifens oder genauer der Dünnschicht 22 hängt nicht nur ab von dem jede der Teilschichten 24, 26 betreffenden Kriechwert, sondern ebenfalls von der relativen Dicke und der Anzahl der Teilschichten 24, 26. Die anschließend beschriebenen Versuche wurden mit drei und fünf Schichten durchgeführt.
  • Nun wird das Herstellungsverfahren der Meßstreifen mehr im Detail beschrieben. Die mehrschichtigen Abscheidungen aus amorphen (NiCrSi) und kristallinen (CuNiMn) Legierungen wurden durch Sputtern erzeugt, auf einem weichen Polyimidträger von 25µm Dicke. Dieser Abscheidungsverfahrenstyp erklärt, warum das Polymer Polyimid Temperaturen von ca. 400ºC oder mehr aushalten muß, die bei der Herstellung der Dünnschichten erreicht werden. Selbstverständlich kann dieser Temperaturwert gesenkt werden, indem man der Abscheidungsanlage ein Kühlsystem hinzufügt. Die Wahl des Polymers hängt von der bei der Abscheidung erreichten Temperatur ab. Diese Wahl ist dann für den Fachmann kein Problem.
  • Diese Dünnschichten-Abscheidungstechniken ermöglichen, Schichten mit Dicken zwischen 50.10&supmin;¹&sup0;m und 10000.10&supmin;¹&sup0;m abzuscheiden und sehr hohe Widerstände pro Längeneinheit zu erhalten. Schließlich werden die Widerstände durch chemischen Angriff geätzt und entsprechend der Geometrie der Figuren 1 und 3 mit einer einzigen Maske für die verschiedenen Teilschichten geätzt (d.h. einer einzige Windungslänge 15). Anschließen werden z.B. die Verbindungskontaktstellen 28 durch eine Maske an den beiden Enden von jedem Meßstreifen abgeschieden, durch Vakuumaufdampfung einer Dicke von 100 Å Chrom, 3000 Å Nickel und 3000 Å Gold. Die erhaltenen Meßstreifen werden schließlich auf den Probenkörper geklebt, um einen Sensor zu bilden. Sie können, wie dargestellt in Figur 2, in Form einer Wheatstonebrücke angeordnet werden. Verbindungsdrähte werden anschließend mit dem Lötkolben und einer Zinn-Blei-Legierung auf die Kontaktstellen gelötet.
    • Test, durchgeführt an Meßstreifen. die die erfindungsgemäße Struktur aufweisend
  • Die Meßstreifen wurden entsprechend einer Wheatstonebrücke auf einem Probenkörper angebracht. Der Probenkörper ist ausgelegt für das Wiegen zwischen 0 und 3 kg. Dieser Probenkörper weist bezüglich aller üblicherweise beim Wiegen benutzten Probenkörper einen mittleren Kriechwert auf. Die Figur 4 zeigt die durchgeführten Messungen, indem sie eine Höchstlast anwendet und während 30 Minuten Ablesungen der Unsymmetrie der Wheatstonebrücke durchführt. Die Kurven stellen das Kriechen als Funktion der Zeit dar (d.h. die Verformung in der maximalen Verformung). Die Versuche wurden mit einem Meßstreifen durchgeführt, der einen weichen Träger aus Polyimid umfaßt, überzogen mit einer oder mehreren Teilschichten aus amorphem NiCrSi oder kristallinem Konstantan. Jeder Kurve gegenüber ist auch der entsprechende Querschnitt des jeweiligen Meßstreifens dargestellt, ohne die Trägerschicht 20, und die relativen Dicken des Konstantans und der NiCrSi-Legierung.
  • Die Kurve C1 stellt die mit einer einzigen Konstantanschicht erhaltene Resultierende dar und bildet einen Bezug. Das Kriechen beträgt -1.10&supmin;³ nach 30 Minuten.
  • Die Kurven C2, C3 und C4 zeigen das Nachlassen der Relaxationswirkung (Erhöhung des Kriechwerts), zurückzuführen auf die Zunahme der Dicke der NiCrSi-Teilschicht in bezug auf die des Konstantans. Die Kurve C4 entspricht einem Kriechen des Meßstreifens, das genau das Kriechen des Probenkörpers kompensiert.
  • Die Kurven C5, C6 und C7 stellen die Resultate dar, die zu den positiven Kriechwerten hin verschoben sind, erhalten mit abwechselnden Teilschichten aus NiCrSi-Legierungen und Konstantan.
  • Festzustellen ist, daß man dieselben Kurven mit nur zwei Teilschichten erhalten kann, indem man die Dicke der Nicrsi-Legierung erhöht in bezug auf die des Konstantan.
  • Schließlich zeigt die Kurve C8 das Kriechen des Probenkörpers, erhalten mit nur einer Schicht aus NiCrSi- Legierung. Dieser Wert beträgt 1,4.10&supmin;³ nach 30 Minuten. In diesem Fall folgt die Metallschicht dem Probenkörper vollkommen und der Meßstreifen hat keine Relaxation.
  • Die erfindungsgemäßen Meßstreifen findet eine spezielle Anwendung in den Gewicht/Preis-Waagen, insbesondere beim Präzisionswiegen.
  • Die Anzahl und die Dicke der verschiedenen Legierungs- Teilschichten wählt man in Abhängigkeit von den speziellen realisierten Anwendungen und vor allem vom gewünschten Kriechwert.

Claims (16)

1. Dehnungsmeßstreifen zum Festmachen auf einer der Flächen eines Probe- bzw. Prüfkörpers, der sich unter der Wirkung einer zu messenden Größe verformen kann, wobei dieser Meßstreifen eine dünne, auf Verformungen ansprechende Schicht (22) umfaßt, geätzt in Form eines Widerstands und befestigt auf einem biegsamen Träger (20), dadurch gekennzeichnet, daß besagte dünne Schicht (22) über ihre gesamte Oberfläche wenigstens zwei Unterschichten (24, 26) umfaßt, die unterschiedliche Kriech- bzw. Fließwerte aufweisen.
2. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Unterschichten gebildet wird durch eine Legierung (26), die einen positiven Fließwert aufweist, und die andere Unterschicht durch eine Legierung (24), die einen negativen Fließwert aufweist.
3. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen negativen Fließwert aufweisende Legierung (24) eine Legierung im kristallinen Zustand ist.
4. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einen positiven Fließwert aufweisende Legierung (26) eine Legierung im amorphen Zustand ist.
5. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im kristallinen Zustand (24) und die Legierung im amorphen Zustand (26) ausgewählt werden unter den Legierungen auf der Basis von Nickel-Chrom, Platin-Wolfram oder Kupfer-Nickel.
6. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung einen Widerstandstemperaturkoeffizienten nahe 0 aufweist.
7. Dehnungsmeßstreifen nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mit dem positiven Fließwert (26) eine Legierung der Zusammensetzung NixCrySiz mit 5< z< 11 und x+y+z=100 ist.
8. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung (26) in Gewichtsanteilen etwa 72% Nickel, 18% Chrom und 10% Si enthält.
9. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen negativen Fließwert aufweisende Legierung (24) eine Kupfer-, Nickel-, Mangan-Legierung ist.
10. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung (24) in Gewichtsanteilen etwa 55% Kupfer, 44% Nickel und 1% Mangan enthält.
11. Dehnungsmeßstreifen nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einen negativen Fließwert aufweisende Legierung (24) dotiert ist mit einem Element, ausgewählt unter Calcium, Blei, Silicium, Eisen, Aluminium, Magnesium, Zink, Silber oder Titan.
12. Dehnungsmeßstreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Träger (20) aus einem Polymid hergestellt ist, das Temperaturen höher oder gleich ungefähr 400ºC aushält.
13. Dehnungsmeßstreifen nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einen positiven Fließwert aufweisende Legierungs-Unterschicht (26) in direktem Kontakt ist mit dem biegsamen Träger (20).
14. Dehnungsmeßstreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der unterschiedliche Fließwerte aufweisenden Unterschichten (24, 26) eine Dicke zwischen 50.10&supmin;¹&sup0;m und 10000.10&supmin;¹&sup0;m hat.
15. Dehnungsmeßstreifen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht (22) eine Vielschichtenstruktur hat, mehrere Unterschichten (24, 26) umfassend, die verschiedene Fließwerte und verschiedene Dicken aufweisen.
16. Meßfühler einer Größe, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens einen Dehnungsmeßstreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt, festgemacht auf einem Prüfkörper (11), der sich unter der Wirkung von besagter, zu messender Größe verformen kann.
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