Extensometer

In diesem Artikel beschäftigen wir uns mit Extensometern. Dabei wird eine Definition für ein Extensometer gegeben, auf verschiedene Typen eingegangen und deren Funktionsweise erläutert. Auch wird erklärt, wie man diese bei einem Zugversuch einsetzt. Einige Extensometer können auch bei hoher Temperatur (high temperature) der Probe eingesetzt werden. Dieser Artikel gehört zu unserem Bereich Physik.

Extensometer sind Messgeräte, die in der Materialprüfung zum Messen von Längen bzw. Dehnungen an Materialproben eingesetzt werden. Man unterscheidet dabei zwischen berührender und berührungsloser Messung.  Eine berührende Messung kann mit einem Ansetzaufnehmer durchgeführt werden; er hat mindestens zwei Messspitzen bzw. Messschneiden, die an der Probe angesetzt werden. Bei Dehnung der Probe verändert sich der Abstand zwischen den Messschneiden und man erhält dadurch die Längenänderung der Probe. Zum berührungslosen Messen werden optische Extensometer eingesetzt, über deren Einsatz wir im nächsten Abschnitt mehr erfahren.

Optische Extensometer

Es gibt analoge und digitale Extensometer, die meisten arbeiten optisch. Um Dehnungen an Materialproben zu messen wird in vielen Fällen die Probe mit einer Farbmarkierung versehen (siehe nächstes Bild). Der Sensor bzw. die Kamera im Extensometer ist in der Lage, die Bewegung dieser Markierung auf der Probe zu erfassen und dadurch die Dehnung während eines Zugversuchs (tensile test) zu bestimmen. Es gibt Extensometer,  die sehr schnelle Dehnungen beim Zugversuch erfassen können bzw. Dehnungen an sehr heißen Materialien messen können (high temperature extensometer). 

Das Bild zeigt eine markierte Probe. Der Hersteller eines Extensometers liefert in der Regel Informationen zum Aufbringen der Markierung.

Zugversuch und technische Grenzen

Bei einem Zerreißversuch bzw. Schnellzerreißversuch haben berührungslose Messgeräte den Vorteil, dass sie mit etwas Abstand zum Prüfkörper aufgebaut werden können und so normalerweise wegfliegende Prüfkörperteile die berührende Mechanik nicht beschädigen (ggf. kann ein zusätzlicher mechanischer Schutz aufgebaut werden). Sie eignen sich also auch für zerstörende Zugversuche, egal ob sie mit Laser oder helligkeitsempfindlichem Sensor arbeiten.

Wo liegen die Grenzen solcher Messgeräte? Nach meinem aktuellem Wissensstand können je nach Typ des optischen Extensometers Messungen bis 250 KHz (live und kalibriert) durchgeführt werden. Messungen gelingen bis 5000 Meter pro Sekunde Zerreißgeschwindigkeit. Je nach Versuchsaufbau können auch Proben mit einer Temperatur von über 1000 Grad Celsius noch in ihrer Ausdehnung erfasst werden. Die Auflösungen erreichen den µm-Bereich.

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