Resistive Messverfahren

Wie funktionieren metallische Dehnungs­messstreifen (DMS)?

Metallische DMS sind elektrische Widerstände auf einem Trägermaterial. Der Widerstandswert wird durch Länge und Querschnitt der Leiterbahn definiert. Das Trägermaterial besteht meist aus einem Grundkörper mit einer abgeschwächten Fläche, die der Verformung durch den Druck ausgesetzt ist: der Membran.

Die DMS sind fest mit der Membran verbunden und geben die mechanische Verformung als Änderung ihres Widerstandswertes wieder. Bei Dehnung wird die Leiterbahn in die Länge gezogen und der Querschnitt verjüngt sich – der elektrische Widerstand nimmt zu. Bei Stauchung wird der Querschnitt der Leiterbahn vergrößert und die Länge nimmt ab – der Widerstand verringert sich.


Auf der Membran befinden sich meist vier DMS, welche zu einer Wheatstoneʼschen Messbrücke verschaltet werden. Sie wirken gegensätzlich, d. h., bei Verformung der Membran werden die äußeren DMS gestaucht und die inneren gedehnt. Durch die Brückenschaltung ist das Ausgangssignal um das Vierfache stärker, als es bei einem einzelnen DMS der Fall wäre.

Abb. 2 Wheatstoneʼsche Messbrücke

Zusätzlich werden temperaturbedingte Widerstandsänderungen kompensiert. Die Brückenspannung ist in Ruhelage der Membran Ud = 0 V. Im Falle einer Temperaturerhöhung an der Membran werden alle Widerstände gleichmäßig erwärmt. Das Verhältnis der Brücke ist immer noch ausgeglichen – die Brückenspannung bleibt 0 V.

Wird die Membran mit Druck beaufschlagt, dehnen sich die inneren Widerstände R1 und R3 – ihr Widerstand steigt an. Gleichzeitig werden die äußeren Widerstände R2 und R4 gestaucht – der Widerstand verringert sich. Das Verhältnis der Messbrücke wird so in beide Richtungen verändert. Die Spannung Ud nimmt zu.

Abb. 3 Prinzipdarstellung Membran mit DMS