Nennen Sie drei Auswahlkriterien, die bei der Applikation von Dehnmessstreifen berücksichtigt werden müssen.
Messaufgabe
Mechanische Bedingungen an der Messstelle
Nebenbedingungen
Elektrische Bedingungen
Applikationsbedingungen
Nennen sie dei Formel für Spannung bei einer Wheatstone Brücke
Welche Bewegungachsen können unterschieden werden?
Nennen Sie zwei Gründe, weshalb auf die Wheatstone'sche Brückenschaltung bei der DMS Applikation zurückgegriffen werden sollte.
Die Wheatstone'sche Brückenschaltung hat sowohl + als auch - Vorzeichen wodurch:
Automatische Verstärkung des Signals bei richtiger Anordnung möglich
Möglichkeit durch die Anordnung die Effekte von Wärmedehnung auszugleichen / zu negieren. z.B in dem man einen DMS oben und einen unten anbringt
Was können Sie unternehmen, wenn die anfallenden Dehnungen zu groß für den DMS sind?
Allgemein: Verlagern des DMS in richtung neutrale Faser
Bei Biegebalken:
Man kann die Steifigkeit des Systems/Balkens erhöhen oder
Bei Sportgerät:
den DMS an einer anderen Position mit geringerer Dehnung anbringen.
Welchen Vorteil haben Kistler-Platten?
in Kistler Kraftmessplatten werden Piezos statt DMS verwendet.
Piezos sind Kristalle welche für genaue Messungen deutlich weniger Verformung benötigen als DMS. Dadurch kann ein steiferes System entwickelt werden welches eine höhere Eigenfrequenz hat.
Die Impulsdauer in Sportanwendungen ist oft sehr kurz weshalb Messsysteme mit hocher Eigenfrequenzen benötigt werden (Eigenfrequenz Messsystem ≈ 5x max Frequenz des Signals)
Mithilfe von Dehnmessstreifen (DMS) können Verformungen durch Änderungen des ohm'schen Widerstandes gemessen werden. Dabei gibt es verschiedenste Bauformen an DMS, um möglichst viele Lastfälle abbilden zu können. Nennen Sie drei verschiedene Bauformen von DMS!
Was versteht man unter dem K-Faktor eines Dehnmessstreifens?
Gibt das Verhältnis von Widerstandsänderung zu Widerstand und Dehnung an. Charakterisiert somit wie sensitiv ein Dehmmessstreifen auf Dehnung reagiert
Was sollte man bei einer Druckverteilungsmessung bezüglich der Drucksensorpositionierung und Drucksensorgröße beachten?
Bei Messen mit Drucksensoren werden die vorherschenden Drücke gemittelt
-> Bei zu großem Sensor geht die Ortsauflösung verloren und nur der durchschnittliche Druck wird gemessen
Für genaue Messungen (mit viel Info über die Druckverteilung) möglichst kleine Sensoren an Stellen mit homogener Druckverteilung verwenden
Größe des Sensors: Bezogen auf die Ortsauflösung sollte möglichst viele kleine Sensoren genutzt werden, da somit ein besserer Überblick über die komplette Lastverteilung möglich ist. Zu beachten ist jedoch dabei, dass dies einen negativen Einfluss auf die Zeitauflösung hat. Je mehr Sensoren Daten aufnehmen, desto mehr Daten müssen in kürzerer Zeit in Echtzeit ausgewertet werden.
Positionierung des Sensors: Der Sensor sollte in einer Fläche platziert werden, wo der Druck groß ist und möglich homogen
Bugs Bunny hat sich bei den Dreharbeiten zum Basketballfilm Space Jam einen Kreuzbandriss zugezogen, weil er im Training versucht hat, Michael Jordan mit einem "Crossover" auszudribbeln. Während seiner Genesung überlegt Bugs, wie er eine solche Verletzung in Zukunft vermeiden könnte, damit er für den zweiten Teil mit LeBron James wieder topfit ist. Zur Untersuchung hat er sich Druckverteilungs-Messsohlen gekauft, mit denen er die Normalkräfte beim Basketballspielen und insbesondere beim Dribbeln messen kann. Reicht die Messtechnik aus, um Aufschluss über die Verletzung von Bugs Bunny zu liefern? Wenn nicht, begründen Sie wieso!
Diese Messtechnik reicht nicht aus, da bei normalen Druckverteilungs-Messsohlen lediglich die Vertikalkräfte aufgezeichnet werden. Bei Kreuzbandrissen sind jedoch häufig horizontale Kräfte und vor allem Momente kritisch, welche am Knie ankommen. Eine Druckmessplatte könnte hierbei genutzt werden, um auch diese Lasten zu erfassen.
Wieso werden Wägezellen mit einem Mehrfach-Biegebalken im Vergleich zum Einfach-Biegebalken bevorzugt? Nennen Sie zwei Vorteile!
Rein vertikale Absenkung des Lasteinleitungspunktes
S-förmige Verformung der beiden Balken: dadurch treten positive und negative Dehnungen dicht beieinander auf, die das Anbringen und Verschalten der DMS erheblich vereinfachen
Wesentlich weniger empfindlich gegen Verschiebung des Lasteinleitungspunkt (geringer Einfluss des Hebelarms)
Wieso müssen Kraftmessplatten bei Sportanwendungen eine ausreichend hohe Eigenfrequenz haben? Wie lässt sich dies konstruktiv realisieren?
Damit die Messplatten auch nur die Frequenzanteile durch die Belastung der Sportler*in aufnehmen. Bei zu niedrigen Eigenfrequenzen der Kraftmessplatten werden auch die Eigenbewegungen der Platte infolge der Belastung aufgezeichnet. Diese sollten jedoch nicht berücksichtigt werden.
Als Faustformel: Eigenfrequenz muss 5 mal höher sein als die Maximalen Frequenzanteile des Signals
Konstruktiv lösbar durch eine ausreichende Steifigkeit des Systems (Bspw durch hohes Gewicht des Systems)
Warum eignen sich Kraftmessplatten nicht gut für Langzeit-Gleichgewichtsermittlungen? Welche Technologie kann man stattdessen nutzen?
Kraftmessplatten enthalten piezoelektrische Sensoren welche ein Driftverhalten aufweisen und daher nicht für Langzeitmessungen anwendbar sind. Stattdessen kann man Stabilometrieplatten nutzen.
Nenne einen Nachteil der Verwending einfacher Biegebalken zur Reaktionskraftmessung.
Wie kann man dieses Problem umgehen?
Die Ausrichtung des Lasteinleitungspunktes verändert sich durch die Verformung (aber unterschiedlich viel für verschiedene Positionen). Deshalb ist der Messwert abhängig von der Position des Lasteinleitungspunktes und nicht nur von dem Betrag der Last.
Durch einen Mehrfach-Biegebalken kann man dieses Problem umgehen, weil dieser sich S-förmig verformt und der Lasteinleitungspunkt sich somit rein vertikal absenkt. Dadurch ist der Messwert unabhängig von der Position des Lasteinleitungspunktes.
Nenne drei kommerzielle Anwendungen von Dynamometern im Sports Engineering
Isokinet (Kraftmessung Beine)
Handkraftmssung (Startgriff beim Skicross)
Fingerkraftmessung (z.B. Klettergriff)
Startblockmessung (z.B. Sprint oder Schwimmen, oder Einstechkasten im Stabhochsprung)
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