Messtechnik

Längenmessung

Du hast dir schon mal die Frage gestellt, welche Möglichkeiten es gibt besonders kleine oder große Werkstücke zu messen? Wir werden dir jetzt alles zu diesem Thema beantworten.

Messschieber und weitere Werkzeuge der Längenmessung

Zu Messung der Länge eines Werkstücks verwendest du am besten einen Messschieber. Er ist genormt nach DIN 862. Das bedeutet, dass er einen Messbereich bis zu 1.000 mm mit einer zulässigen Unsicherheit von                              u = ±(50 + 0, 1 *l) µm besitzt.

Messschieber
Messschieber

Wenn du feiner messen möchtest, dann eignet sich eine Bügelmessschraube, die nach DIN 879 genormt ist. Sie besitzt zwar nur einen Messbereich von 25mm, aber die Unsicherheit ist mit u= ±(4 + 0, 1 * l) µm geringer.

Bügelmessschraube
Bügelmessschraube

Längenaufnehmer

Für eine Rauhigkeitsmessung von Oberflächen oder die Kontrolle einer tolerierten Passung gibt es Längenaufnehmer. Dazu gehören Messuhren und Feinzeiger. Messuhren sind genormt nach DIN 878 mit einem Messbereich von 3mm oder 10mm und mit einer Gesamtabweichung von u ≤ 17 µm. Für eine feinere Messung verwendet man Feinzeiger nach DIN 879 mit einem Messbereich von 50µm und einer Gesamtabweichung von              u ≤ 1,2 µm.

Längenaufnehmer Längenmessung
Längenaufnehmer

Diese Verfahren kennst du bestimmt und eine Messung bis zu 2 Metern sollte für dich kein Problem darstellen. Was ist aber, wenn du etwas bis zu 4 Metern messen musst und das auch noch sehr genau? Da fangen die ersten Schwierigkeiten kann. Für solche Messungen verwendet man elektrische Messlineale. Dabei werden Strichmarken auf dem Lineal bestimmt, deren Abstände zwischen 0,004mm und 0,1mm sein können. Je nach Genauigkeit werden die Abstände vergrößert oder verkleinert. Hier wird das Werkstück bewegt und somit die Länge bestimmt.

Widerstandsaufnehmer und Magnetfeldsensoren

Die genauesten Längenmessgeräte sind die Widerstandsaufnehmer. Du weißt bestimmt, dass jeder Leiter einen elektrischen Widerstand besitzt. Dieser ist durch thermische, magnetische, mechanische oder optische Einflüsse veränderbar. Bei der Widerstandsmessung soll die nichtelektrische Größe, die die Widerstandsänderung verursacht, gemessen werden. Dabei wird eine zweite Spannung angelegt und am Widerstand verschoben. So kann der Weg x als Verhältnis zwischen U_H und U_A ermittelt werden. Die Formel dazu sieht so aus:

U_A=\ U_H\ast\ \frac{x_1}{x} .

Widerstandsaufnehmer
Widerstandsaufnehmer

Du möchtest ein ganz neues Verfahren kennenlernen? Dann sind Magnetfeldsensoren etwas für dich. Diese Verfahren können angewandt werden, wenn die Messgenauigkeit keine so wichtige Rolle spielt. Sie weisen eine Messungenauigkeit von 1% auf, sind sehr kostengünstig und werden verwendet, um geringere Verschiebewege im Bereich von Millimetern zu bestimmen. Dies kann mit einem Manometer realisiert werden. Es besteht aus sogenannten Hall- Sensoren, die nach dem Hall-Effekt arbeiten. Man spricht vom Hall-Effekt, wenn sich ein stromdurchflossener Leiter in einem stationären Magnetfeld befindet und so elektrische Spannung erzeugt wird.

Magnetfeldsensoren  Längenmessung
Magnetfeldsensoren

Schauen wir uns das Bild nochmal genauer an. Durch den Hall-Sensor fließt Strom und senkrecht dazu befindet sich ein Magnetfeld, das bewegbar ist. Durch die Bewegung wird eine Ausgangspannung erzeugt, die in Abhängigkeit von der Strecke angegeben wird. Das kannst du an diesem Graphen ablesen. Die Ausgangsspannung ist proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom.
Du kannst dir aber immer noch nicht vorstellen, wie man dann auf die Länge kommt? Wir führen jetzt einen gedanklichen Versuch durch. Als erstes muss Strom fließen. Wird Druck aufgebaut, fängt das Ende der Röhrenfeder an sich zu bewegen. Dadurch setzt sich auch gleichzeitig der Magnet in Bewegung. So entsteht eine Ausgangspannung, die in Abhängigkeit von der Strecke bestimmt wird. Hier ist die Strecke der verschobene Weg.

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