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DE4033133A1 - Last-messfuehler - Google Patents

Last-messfuehler

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DE4033133A1
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DE
Germany
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temperature
load
sensitive
bridge circuit
resistance element
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Kazufumi Naito
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Ishida Co Ltd
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ISHIDA SCALES Manufacturing Co Ltd KYOTO JP
Ishida Scales Manufacturing Co Ltd
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    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
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    • G01L1/2281Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
    • GPHYSICS
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Last-Meßfühler mit einem auf einem lastempfindlichen Element angebrachten Dehnungsmeßstreifen (Spannungsmesser) und einem temperatur­ empfindlichen Element, mit welchem die Auswirkungen von Temperaturschwankungen am Ausgang der Dehnungsstreifen kompensiert werden können.
Ein Last-Meßfühler zur Umwandlung einer Kraft oder eines Gewichtes in ein elektrisches Signal wird im allgemeinen dadurch erzeugt, daß man eine Mehrzahl (im allgemeinen vier) Dehnungsmeßstreifen auf ein lastempfindliches Element an­ bringt, das gewöhnlich aus einer Alumiumlegierung besteht, wobei diese Dehnungsmeßstreifen mit einer Brückenschaltung verbunden sind und wobei ein temperaturempfindliches Wider­ standselement vorgesehen ist, um Korrekturen am Ausgang der Brückenschaltung vorzunehmen. Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines bekannten Last-Meßfühlers, der eine Brückenschaltung 120, Operationsverstärker 121 und 122, sowie eine Differen­ tialverstärkerschaltung 127 aufweist. Die Brückenschaltung 120 wird dadurch gebildet, daß Dehnungsmeßstreifen 104, 105, 106 und 107 einer Folie aus Kupfer-Nickel-Legierung auf einem lastempfindlichen Element angebracht und ihre Signal­ ausgangsanschlüsse mit den nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 121 und 122 verbunden werden, bei denen die invertierenden Eingänge mit einem temperaturempfind­ lichen Widerstandselement 125 verbunden sind, um die Temperatur des lastempfindlichen Elementes zu erfassen. Die Differentialverstärkerschaltung 127 ist entsprechend ange­ paßt, um die Ausgangsinformationen der Operationsverstärker 121 und 122 zu empfangen. Veränderungen der Lastsignale von einem solchen Last-Meßfühler aufgrund von Temperatureigen­ schaften entsprechend dem Youngschen Modul des Aluminium­ materials des lastempfindlichen Elementes sowie derjenigen der Dehnungsstreifen werden durch Einstellung der Verstär­ kung der Verstärkerschaltung, die mit dem temperaturempfind­ lichen Widerstandselement 125 versehen ist, korrigiert. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 126 einen Präzisions­ widerstand.
Ein Last-Meßfühler dieser Art gestattet Temperaturkorrektu­ ren seiner Lastsignale mit hoher Genauigkeit doch nur für Temperaturänderungen innerhalb eines relativ engen Be­ reiches, der eine Referenztemperatur T0 für die Korrektur einschließt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird der Fehler (in Fig. 7 mit Δ L angezeigt) plötzlich sehr groß, wenn die Temperaturänderung bzw. Temperaturabweichung groß wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Temperaturcharakteristik der Ausgangsinformation der Brückenschaltung und die Aus­ gangsinformation der Verstärkerschaltung, die das tempera­ turempfindliche Widerstandselement 125 aufweist, positive Charakteristiken zweiter Ordnung oder einen positiven Temperaturkoeffizienten zweiter Ordnung aufweisen. Durchwegs hier, falls die Temperaturabhängigkeit einer physikalischen Größe (so z. B. das Ausgangssignal einer Schaltung) annähernd als eine polynomische Funktion der Temperatur geschrieben werden kann, wie sie von einer bestimmten Referenztemperatur gemessen wird und falls der Koeffizient eines Gliedes zweiter Ordnung (oder eines Gliedes erster Ordnung) dieser polynomischen Funktion positiv (oder nega­ tiv) ist, so heißt es, daß die physikalische Größe einen positiven (oder negativen) Temperaturkoeffizienten zweiter Ordnung (oder erster Ordnung) aufweist.
Um dieses bei einem Last-Meßfühler bekannter Art, wie er oben beschrieben wurde, vorhandene Problem zu überwinden, wurde früher bereits versucht, von einem kombinierten Typ eines temperaturempfindlichen Elementes mit einem ersten temperaturempfindlichen Widerstandselement, das keinen posi­ tiven Temperaturkoeffizienten aufweist und einem zweiten temperaturempfindlichen Widerstandselement, das einen posi­ tiven Temperaturkoeffizienten aufweist, Gebrauch zu machen, worduch ein Last-Meßfühler mit einer verbesserten Tempera­ turcharakteristik über einen weiten Temperaturbereich ge­ schaffen wurde (japanische Patentanmeldung Tokugan 1-58 753, angemeldet am 09. März 1989). Wenn man einen solchen Last-Meßfühler verwendet, muß der Bedienende jedoch die Widerstandswerte einstellen, während das Widerstandsverhält­ nis zwischen dem ersten und zweiten temperaturemfpindlichen Element eingestellt wird. Mit anderen Worten, die Korrektur von Auswirkungen aufgrund von Temperaturänderungen war extrem mühsam bei den Vorrichtungen bekannter Art.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Last-Meßfühler mit verbesserten Temperatureigenschaften zu schaffen, bei dem die Folgen der Temperatur auf den Signalausgang leicht korrigiert werden können. Dabei soll ein Last-Meßfühler geschaffen werden, der ein temperaturempfindliches Wider­ standselement einfacher Art aufweist, mit dem genaue Temperaturkorrekturen möglich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein lastempfindliches Element, das vorzugsweise aus einer Alumi­ niumlegierung hergestellt ist und eine Brückenschaltung mit Dehnungsmeßstreifen aufweist, die unter Verwendung von Tantalnitrid auf der Oberfläche des lastempfindlichen Elementes gebildet sind, daß die Brückenschaltung Ausgänge aufweist, daß ein erster Operationsverstärker und ein zweiter Operationsverstärker, die mit ihren nicht invertie­ renden Eingängen jeweils mit einem der Signalausgängen der Brückenschaltung verbunden sind, daß die invertierenden Eingänge des ersten und zweiten Operationsverstärkers über ein temperaturempfindliches Widerstandselement und einen Präzisionswiderstand miteinander verbunden sind, und daß das temperaturempfindliche Widerstandselement einen Temperatur­ koeffizienten zweiter Ordnung aufweist. Mit einem in dieser Weise hergestellten Last-Meßfühler können innerhalb eines Bereiches mit großen Temperaturschwankungen Gewichte genau gemessen werden und zwar durch eine einfache Einstellopera­ tion, da die Temperaturcharkteristik des Brückenausganges durch Einstellen des Wertes des temperaturempfindlichen Widerstandselementes angepaßt werden kann, das aus einem einfachen Material hergestellt ist.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lastelementes gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch das Lastelement nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Schaltbild das den Aufbau des Last-Meßfüh­ lers unter Verwendung des in Fig. 1 dargestell­ ten Lastelementes zeigt;
Fig. 4 ein Schaubild, das die Temperaturcharakteristi­ ken eines bei dem in Fig. 3 gezeigten Last- Meßfühler verwendeten temperaturempfindlichen Widerstandselementes sowie die Temperaturaus­ gangscharakteristiken der Brückenschaltung zeigt;
Fig. 5 ein Schaubild eines weiteren Last-Meßfühlers gemäß der Erfindung;
Fig. 6 ein Schaltbild eines bekannten Last-Meßfühlers;
Fig. 7 ein Schaubild das die Temperatur-Korrektions­ charakteristiken bekannter Art zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein lastempfindliches, aus einer Aluminium­ legierung hergestelltes Element, das ein Durchgangsloch 2 mit hantelförmigem Querschnitt aufweist, welches im Bereich des Zentrums des Elementes ausgebildet ist, so daß die Belastung bzw. Spannung in einfacher Weise an genau bestimmten Teilen des Elementes erzeugt werden kann. Auf einer Oberfläche des lastempfindlichen Elementes 1, auf der eine Last aufgebracht werden soll, ist eine elektrisch isolierende Beschichtung mit einem Material mit hohem Molekulargewicht aufgebracht, wie z. B. Polyimid, welches hitzebeständig ist und seine Elastizität bei hohen Tempera­ turen, bei Dampfabscheidungen und Hitzeeinwirkungen nicht verliert. Ein dünner Tantalnitridfilm (Ta2N) ist mittels Dampfabscheidung auf der Isolationsschicht 3 an vier Stellen der Oberfläche gebildet, die geeignet sind die Belastung zu messen. Meßwiderstandsmuster sind aus diesen dünnen Filmen durch Fotosteindruck gebildet, um unistrukturelle Dehnungs­ meßstreifen 4, 5, 6 und 7 zu schaffen. Andererseits sind Widerstände 8, 9, 10 und 11 für die Nullpunkteinstellung gebildet und zwar an Stellen, wo die Belastung des lastempfindlichen Elementes 1 so klein wie möglich ist. Diese Widerstände für Dehnungsmeßstreifen 4, 5, 6 und 7 sind durch elektrisch leitende Streifen 18 miteinander verbunden, um eine Brückenschaltung, die in Fig. 3 mit 20 bezeichnet ist, zu bilden, derart, daß diese Dehnungsmeßstreifen 4, 5, 6 und 7 die Zweige der Brücke bilden. Die Bezugszeichen 14, 15, 16 und 17 bezeichnen die Brückenanschlüsse.
Bei den so ausgeführten Brückenverbindung werden die Widerstandswerte der Nullpunkteinstellungswiderstände 8, 9, 10 und 11 durch einen Feinabgleichvorgang so eingestellt, daß der Nullpunkt der Brückenschaltung insgesamt eingestellt ist. Anschlußleitungen (nicht in Fig. 1 dargestellt) sind mit den Anschlüssen 14, 15, 16 und 17 verbunden und ein feuchtigkeitsbeständiges Material wird aufgebracht, um die Herstellung des Lastelementes zu vervollständigen, auf dem Dehnungsmeßstreifen und Nullpunktabgleichwiderstände, die in Form einer Brücke verbunden sind, angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Last-Meßfühlers, bei dem ein Lastelement, das in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, zur Anwendung kommt. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Brückenschaltung, die auf dem lastempfindlichen Element 1 gebildet ist. Die Bezugszeichen 21 und 22 bezeichnen Operationsverstärker. Die nicht invertierenden Eingänge dieser Operationsverstärker 21 und 22 sind einzeln mit einem Signalausgang der Brückenschaltung 20 verbunden. Die inver­ tierenden Eingänge und die Ausgänge dieser Operationsver­ stärker 21 und 22 sind jeweils durch Gegenkopplungswider­ stände 23 und 24, die aus einem Präzisionswiderstandsmate­ rial hergestellt sind, verbunden. Die invertierenden Ein­ gänge dieser Operationsverstärker 21 und 22 sind über ein temperaturempfindliches Widerstandselement 25 und einen Präzisionswiderstand 26 miteinander verbunden.
Das temperaturempfindliche Widerstandselement 25 ist aus Nickel oder einer Nickellegierung mit temperaturabhängigem Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten zweiter Ordnung hergestellt und dieses Element ist mit dem lastempfindlichen Element 1 verbunden oder so nah wie möglich an diesem angeordnet, daß es in der Lage ist, die Temperatur zu messen. Der Präzisionswiderstand 26 ist zur Anpassung des Temperaturkoeffizienten erster Ordnung vorge­ sehen, wie dies weiter unten näher erläutert wird und ist in Reihe mit dem temperaturempfindlichen Widerstandselement 25 verbunden. Das Bezugszeichen 27 bezeichnet einen Differen­ tialverstärkerkreis, welcher nicht nur Ausgangssignale von den Operationsverstärkern 21 und 22 erhält, sondern auch mit diesen zusammenwirkt, um einen Differentialverstärkerkreis mit hoher Eingangsimpedanz zu bilden.
Falls Dehnungsmeßstreifen aus Tantalnitrid auf einem last­ empfindlichen Element aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden, so beträgt die Änderungsrate bei dem Meßkoeffizien­ ten (span coifficient) des Ausganges ungefähr 350 PPM/°C. Dies ist ungefähr die halbe Rate von 650 PPM/°C, im Falle eines Dehnungsmeßstreifens, der aus einer Kupfer-Nickelle­ gierung hergestellt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann auf diese Weise die Temperatur-Widerstandscharakteristik des temperaturempfindlichen Widerstandselementes 25, das aus Nickel hergestellt ist, in ausreichender Weise für die Temperaturkompensation verwendet werden.
Praktischerweise wird die Temperatur-Ausgangscharakteristik des Ausganges von der Brückenschaltung 20 durch Messung der Veränderungen bei ihren Ausgangssignalen bei verschiedenen Temperaturen vorläufig bestimmt. Falls die Temperatur-Aus­ gangscharakteristik annähernd in Form von 1+αΔT, wobei ΔT die Temperatur ist die gemessen wird ausgehend von einer vorbestimmten Bezugstemperatur T0, bei welcher Temperatur die Kompensation bewirkt wird, so kann man sich auf den so bestimmten Koeffizienten α als den Temperaturkoeffizienten beziehen.
Nachdem der Wert des Temperaturkoeffizienten α für den Brückenausgang in dieser Weise bestimmt worden ist, wird der Temperaturkoeffizient des Ausgangs von dem vorher erwähnten Differentialverstärker mit hoher Eingangsimpedanz, der zusammengesetzt ist aus den Operationsverstärkern 21 und 22 und dem Differntialverstärkerkreis 27, bestimmt. Danach werden die Widerstandswerte des temperaturempfindlichen Widerstandselementes 25 aus Nickel oder einer Nickellegie­ rung und des Präzisionswiderstandes 26 wie folgt genau angepaßt.
Angenommen die Bezugstemperatur sei 25°C und fSP(T) reprä­ sentiert den Standartausgang der Brückenschaltung 20 bei einer Temperatur von (25+T)°C. Dann kann fSP(T) als
fSP(T) = fSP0(1 + αSP25T)
ausgedrückt werden, wobei der Temperaturkoeffizient des Brückenausganges nahe 25°C (= αSP25) als Funktion von T als
aSP25 = α1SP + α2SP
geschrieben werden kann.
Mit anderen Worten α1SP repräsentiert den Temperaturkoeffi­ zienten des Brückenausganges bei 25°C und α2SP repräsen­ tiert die lineare Temperaturabhängigkeit des Tempera­ turkoeffizienten des Brückenausganges, wenn die Temperatur von 25°C abweicht.
Die Verstärkung fa(T) der Differntialverstärkerschaltung mit hoher Eingangsimpedanz kann ausgedrückt werden als
fa(T) = fa0(1 - αS25C₀T)
worin fa0 und Ca0 wie folgt als Funktionen des Widerstandes R0 des temperaturempfindlichen Widerstandselementes 25, des Widerstandes R1 des Präzisionswiderstandes 26 und des Widerstandes R2 der Gegenkopplungswiderstande 23 und 24 ausgedrückt werden können:
fa0 = (R₀ + R₁ + 2 R₂)/(R₀ + R₁), und
C₀ = 2 R₀R₂/[(R₀ + R₁ + 2 R₂) (R₀ + R₁)]
und αS25 der Temperaturkoeffizient der Verstärkung nahe 25°C ist und kann wie folgt ausgedrückt werden:
aS25 = α₁ + α₂T.
Mit anderen Worten, α1 repräsentiert den Temperaturko­ effizienten der Verstärkung bei 25°C und α2 repräsentiert die lineare Temperaturabhängigkeit des Temperaturkoeffi­ zienten der Verstärkung nahe 25°C.
Auf diese Weise kann der gesamte Ausgang ft(T), wenn das Ausgangssignal der Brückenschaltung 20 durch den Differen­ tialverstärkerschaltkreis mit hoher Eingangsimpedanz hin­ durch ist, in folgender Form ausgedrückt werden:
ft(T) = fSP(T)fa(T)
= fa0fSP0( 1 + C₁T + C₂T² + C₃T³ + C₄T⁴)
worin
C₁ = α1SP - α₁C₀,
C₂ = α2SP - C₀(α1SPα₁ + α₂),
C₃ = -C₀(α2SPα₁ + α1SPα₂) und
C₄ = -C₀α2SPα₂.
Falls angenommen wird, daß die Glieder der dritten und vierten Ordnung bei T unbedeutend sind, so kann die Änderung bei dem gesamten Ausgang ft(T) aufgrund der Temperaturverän­ derungen im wesentlichen unterdrückt werden, in dem man verlangt, daß die Glieder der ersten und der zweiten Ordnung Null werden, d. h. C1=C2=0. Mit anderen Worten sollten die Widerstandswerte R0, R1 und R2 so eingestellt werden, daß diese Bedingungen erfüllt sind.
Bei einem besonderen Beispiel, bei dem eine Aluminiumle­ gierung für das lastempfindliche Element 1 und Tantalnitrid für die Dehnungsmeßstreifen 4, 5, 6 und 7 verwendet wird, ist
α₁ = 5.40 × 10-3/°C,
α₂ = 6.20 × 10-6/°C,
α1SP = 3.57 × 10-4/°C und
α2SP = 5.36 × 10-7/°C.
Dann erfüllt der folgende Satz von Werten die vorher erwähnten Bedingungen:
R₀ = 66 Ohm,
R₁ = 910 Ohm und
R₂ = 2 × 10⁴ Ohm.
Wo, wie hier, R₂ wesentlich größer als R₀ und R₁ ist, ist C₀ annähernd gleich R₀/(R₀+R₁), und die Bedingungen C₁=C₂=0 können wie folgt ausgedrückt werden:
α1SP = α₁R₀/(R₀ + R₁),
α2SP = (α1SPα₁ + α₂)R₀/(R₀ + R₁).
Es sei bemerkt, daß α1 und α2 durch die experimentell bestimmte Temperaturcharakteristik des Ausgangsignals der Brückenschaltung 20 auf einzigartige Weise bestimmt sind. Ihre Werte hängen vom Temperaturkoeffizienten des verwende­ ten temperaturempfindlichen Widerstandselementes 25 ab. Da das Verhältnis unter den Werten R0, R1 und R3 durch den Wert der Verstärkung fa0 bestimmt ist, können die Widerstands­ werte des temperaturempfindlichen Widerstandswertes 25 und des Präzisionswiderstandes 26 nach den obigen beiden Gleichungen bestimmt werden. Auf diese Weise entspricht der Anteil der Änderung beim Ausgangssignal der Brückenschaltung 20 dem positiven Glied zweiter Ordnung der Temperaturände­ rung durch den Anteil an Änderung des Temperaturkoeffizien­ ten der Differentialverstärkerschaltung mit hoher Eingangs­ impedanz der widerum dem negativen Glied der zweiten Ordnung der Temperaturänderung entspricht. Als Ergebnis hiervon kann der Last-Meßfühler gemäß der vorliegenden Erfindung ein Signal ausgeben, das nur dem aufgebrachten Gewicht (Last) proportional ist und zwar unabhängig von Temperaturverände­ rungen in einem ziemlich großen Temperaturbereich um die Referenztemperatur T0 herum.
Es sei ferner erwähnt, daß Dehnungsmeßstreifen die Tantal­ nitrid enthalten wesentlich vorteilhafter sind als Dehnungs­ meßstreifen, die aus einer Kupfer-Nickel-Legierung her­ gestellt sind, da die spezifische Widerstandsfähigkeit von Tantalnitrid sechsmal so groß ist wie diejenige von Kupfer-Nickel-Legierungen und das Meßverhältnis ist 1,5 mal so groß. Als Ergebnis hiervon kann ein genügend großes Meß-Ausgangssignal selbst bei einer relativ geringen Brückenspannung erhalten werden, falls für die Dehnungs­ meßstreifen Tantalnitrid verwendet wird. Mit anderen Worten ist der Last-Meßfühler gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere dann brauchbar, wenn er in Verbindung mit einer Vorrichtung verwendet wird, die hinsichtlich ihrer Energie­ quelle von Batterien abhängt.
Wie weiter oben erwähnt, ist weiterhin gemäß der vorlie­ genden Erfindung der in die Brückenschaltung fließende Strom geringer, weil der spezifische Widerstand der Dehnungsmeß­ streifen, die aus Tantalnitrid hergestellt sind, groß ist. Hierdurch ist es möglich, die Erzeugung Joule′scher Wärme durch die Dehnungsmeßstreifen sowie durch die Widerstände für die Nullpunkteinstellung, zu reduzieren. Dies erbringt wiederum den Vorteil der Reduzierung von Temperaturänderun­ gen in dem lastempfindlichen Element, welches der von diesen Teilen herrührenden Wärme ausgesetzt ist, wodurch eine Reduzierung der Temperaturdrift bei dem Meß-Ausgangssignal erreicht wird.
Das besondere Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung, das weiter oben beschrieben wurde, soll nicht als Einschränkung des Schutzumfanges der vorliegenden Erfin­ dung, sondern nur der Erläuterung dienen. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung selbstverständlich vorteilhafte Wirkungen ebenso erbringen, wenn eine invertierende Verstär­ kerschaltung mit hoher Eingangsimpedanz, wie in Fig. 5 gezeigt, mit Operationsverstärkern 30 und 31 kombiniert wird, obgleich die Erfindung weiter oben in beispielhafter Weise beschrieben wurde in Kombination mit einer Differen­ tialverstärkerschaltung (wie bei 27 gezeigt) und in Anwen­ dung mit einer Verstärkerschaltung mit hoher Eingangsimpe­ danz. Es sollte für Fachleute ebenso klar sein, daß das temperaturempfindliche Widerstandselement 25 und der Präzi­ sionswiderstand 26 nicht in Reihe, wie in Fig. 3 gezeigt, geschaltet werden müssen, sondern sie können auch (obwohl dies nicht gesondert gezeigt ist) parallel geschaltet sein, um wirksam zu sein.
Es sei ebenfalls erwähnt, daß das lastempfindliche Element nicht aus einer Aluminiumlegierung bestehen muß, sondern auch aus einem anderen Material, wie z. B. rostfreiem Stahl, Molybdemstahl und Beryllium-Kupfer-Legierungen hergestellt sein kann, die als Materialien zur Herstellung von Federn verwendet werden können. In ähnlicher Weise ist es nicht notwendig, daß die Dehnungsmeßstreifen aus Tantalnitrid hergestellt werden, sondern sie können aus einem anderen Material wie z. B. einer Kuper-Nickel-Legierung hergestellt sein und eine Nickel-Chrom-Legierung kann verwendet werden, um die Präzisionswiderstände herzustellen. Die Materialien für das lastempfindliche Element und Dehnungsmeßstreifen werden im allgemeinen so ausgewählt, daß die vorher erwähnten Bedingungen C1=C2=0 erfüllt sind, so daß die Änderungsrate des Meßkoeffizienten des Brückenausgangs innerhalb des spezifizierten Bereichs wie z. B. 250 bis 450 PPM/°C bleibt (falls das temperaturempfindliche Widerstands­ element und der Präzisionswiderstand aus Nickel hergestellt sind). Gemäß einem anderen Beispiel können Dehnungsstreifen, die aus einer Kupfer-Nickel-Legierung hergestellt sind, auf einem lastempfindlichen Element aus rostfreiem Stahl ange­ ordnet sein.

Claims (7)

1. Last-Meßfühler dadurch gekennzeichnet, daß er ein last­ empfindliches Element (1) vorzugsweise aus einer Alumi­ niumlegierung und eine Brückenschaltung (20) mit Deh­ nungsmeßstreifen (4, 5, 6, 7) aufweist, die aus Tantal­ nitrid auf der Oberfläche des lastempfindlichen Elementes (1) gebildet sind, daß die Brückenschaltung (20) Ausgänge aufweist, daß ein erster Operationsverstärker (21) und ein zweiter Operationsverstärker (22) mit dem jeweils nicht invertierenden Eingang mit jeweils einem der Signalausgänge der Brückenschaltung (20) verbunden sind, daß die invertierenden Eingänge des ersten und zweiten Operationsverstärkers (21, 22) über ein temperaturemp­ findliches Widerstandselement (25) und einen Präzisions­ widerstand (26) miteinander verbunden sind und daß das temperaturempfindliche Widerstandselement (25) einen Temperaturkoeffizienten zweiter Ordnung aufweist.
2. Last-Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Widerstandselement (25) und der Präzisionswiderstand (26) in Reihe geschaltet sind.
3. Last-Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Widerstandselement (25) und der Präzisionswiderstand (26) Nickel enthalten.
4. Last-Meßfühler dadurch gekennzeichnet, daß er ein last­ empfindliches Element (1) und eine Brückenschaltung (20) mit Dehnungsmeßstreifen (4, 5, 6, 7) aufweist, die auf der Oberfläche des lastempfindlichen Elementes (1) ausgebildet sind, daß die Brückenschaltung (20) Ausgangs­ anschlüsse aufweist, daß ein erster Operationsverstärker (21) und ein zweiter Operationsverstärker (22) mit dem jeweils nicht invertierenden Eingang mit jeweils einem der Signalausgänge der Brückenschaltung (20) verbunden sind, daß die invertierenden Eingänge des ersten und des zweiten Operationsverstärkers (21, 22) über eine Reihen­ schaltung eines temperaturempfindlichen Widerstandsele­ mentes (25) mit dem Widerstand R0 und eines Präzisions­ widerstandes (26) mit dem Widerstand R1 miteinander verbunden sind und daß das temperaturempfindliche Wider­ standselement (25) einen positiven Temperaturkoeffi­ zienten zweiter Ordnung aufweist und R0 sowie R1 derartige Werte aufweisen, daß α1SP = α₁R₀/(R₀ + R₁) und
α2SP = (α1SPα₁ + α₂) R₀/(R₀ + R₁),wobei α₁, α₂, α1SP und α2SP derart bestimmte Konstanten sind, daß (α₁+α₂T), wobei T die von einer Referenztemperatur T₀ aus gemessene Temperatur ist, sich dem Temperatur­ koeffizienten nahe T0 der Verstärkung einer Differential­ verstärkerschaltung nähern, die den ersten Operations­ verstärker (21) und den zweiten Operationsverstärker (22) umfaßt und daß (α1SP2SPT) sich dem Temperaturkoeffizienten des Ausgangs der Brückenschaltung (20) nahe T0 nähert.
5. Last-Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Widerstandselement (25) und der Präzisionswiderstand (26) Nickel enthalten.
6. Last-Meßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien für das lastempfindliche Element (25) und die Dehnungsmeßstreifen (4, 5, 6, 7) so ausgewählt sind, daß die Änderungsrate bei dem Meßkoeffizienten des Ausgangssignals der Brücke innerhalb 250 bis 450 PPM/°C liegt.
7. Last-Meßfühler dadurch gekennzeichnet, daß er ein last­ empfindliches Element (1), eine Brückenschaltung (20) mit Dehnungsmeßstreifen (4, 5, 6, 7), die auf der Oberfläche des lastempfindlichen Elementes (1) ausgebildet sind, wobei die Brückenschaltung (20) Ausgangsanschlüsse auf­ weist, sowie eine Verstärkerschaltung (30, 31) mit hoher Eingangsimpedanz umfaßt, die mit den Ausgangsanschlüssen der Brückenschaltung (20) verbunden sind, wobei die Verstärkerschaltung mit hoher Eingangsimpedanz ein tempe­ raturempfindliches Element (25) aufweist, derart, daß der Koeffizient erster Ordnung und der Koeffizient zweiter Ordnung Null sind, falls die Temperaturabhängigkeit des Ausgangssignals des Last-Meßfühlers einschließlich der Verstärkerschaltung mit hoher Eingangsimpedanz als poly­ nomische Funktion der Temperatur geschrieben wird, die von einem spezifischen Referenztemperaturpegel (T0) gemessen wird.
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