Mechanische Messungen mit dem Digitizer Von Sensoren und Mikrofonen

Messungen an mechanischen Systemen können gut mit einem Digitizer erfolgen.
Messungen an mechanischen Systemen können gut mit einem Digitizer erfolgen.

Messungen an mechanischen Geräten und Systemen mit einem Digitizer erfordern den Einsatz diverser Transducer oder Sensoren, um mechanische Parameter wie Kraft, Beschleunigung, Druck und andere in messbare elektrische Signale umwandeln zu können. Worauf muss bei solchen Messungen geachtet werden?

Die für mechanische Messungen erforderliche Bandbreite liegt in der Regel bei unter 100 kHz. Abtastraten von 200 kHz und mehr sind daher passend. Die Auflösung sollte 16 bit betragen, um dem Dynamikbereich häufig eingesetzter piezoelektrischer Transducer gerecht zu werden. Der Kasten enthält einige Tipps zur Auswahl des Digitizer.

Transducer

Altbewährte Transducer sind in unterschiedlichen Formfaktoren und mit diversen Anschlussmöglichkeiten erhältlich. Sie bieten ausgereifte Technologie und hohe Zuverlässigkeit und werden allgemein für Messungen in der Entwicklung eingesetzt. Neuere Sensoren auf Basis mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) sind kostengünstiger, mit geringeren Abmessungen erhältlich und für Massenmarktanwendungen vorgesehen. Die Auswahl des Transducer hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Zu berücksichtigen sind unter anderem der Dynamikbereich (maximale und minimale Werte der gemessenen Parameter), die Bandbreite, die Umgebung (feucht, trocken, explosiv und so weiter), die Belastung (das heißt, wie der Transducer die Messung beeinflusst), die Anschlussmethode und die Kosten.

Für die Verwendung der meisten Transducer sind Stromversorgungen, Signalkonditionierung und Verkabelung erforderlich. Die Hersteller von Transducern bieten die gesamte, für den Anschluss des Transducers an den Digitizer oder andere Messinstrumente erforderliche Hardware an. Die Verkabelung kann mitunter lästig sein, da viele Transducer mit Steckverbindern versehen sind, die man in der Elektronik nicht gerade häufig antrifft. Beispiel piezoelektrischer Beschleunigungssensor: Der Standard-Steckverbinder ist ein winziger Koaxialsteckverbinder mit einem 10-32-UNF-Gewinde. Die Hersteller von Transducern bieten Adapter und Kabel an, mit denen man eine Konfektionierung mit den eher gewohnten BNC-Steckverbindern vornehmen kann.