Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Quecksilber Dehnungsmesstreifen Bezugsquelle


von Markus T. (tueftler2)


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Hallo,

könnt ihr mir hier weiterhelfen? Ich hatte leider bislang noch kein 
Glück! Würde gerne über einen Arduino oder ESP32 eine Dehnungsmessung 
durchführen und bräuchte nun am besten einen Quecksilber 
Dehnungsmesstreifen. Wo gibt es denn solche?

MFG

von Grummler (Gast)


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Markus T. schrieb:

> könnt ihr mir hier weiterhelfen? Ich hatte leider bislang
> noch kein Glück! Würde gerne über einen Arduino oder ESP32
> eine Dehnungsmessung durchführen und bräuchte nun am besten
> einen Quecksilber Dehnungsmesstreifen. Wo gibt es denn
> solche?

Zeige mal bitte ein Datenblatt eines solchen Bauteiles,
oder ein Photo bzw. einen Scan der Baubeschreibung, in
der ein solches Teil verwendet wird.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Sofern es um den Einsatz für plethysmografische Zwecke geht, ist der 
Quecksilberdehnungsmessstreifen kein einfaches Bauteil, das man von der 
Stange kauft und in den Sensor einbaut, sondern wird konstruktiv durch 
den Sensor selbst dargestellt. Folglich benötigt man nur ein paar 
Elektroden und eine Tüte Quecksilber.

von Wolfgang (Gast)


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Markus T. schrieb:
> ... bräuchte nun am besten einen Quecksilber Dehnungsmesstreifen.

Dürfen die noch in Verkehr gebracht werden? RoHS lässt grüßen.

Beitrag #7330574 wurde vom Autor gelöscht.
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Scheint eine ziemlich alte Technik zu sein. Die Suche nach "mercury 
strain gauge" findet nichts. Auch mit "Dehnungsmesstreifen" finde ich 
nichts das mit Quecksilber/mercury/Hg zu tun hat.

In der Baumesstechnik gibt es Druckmesskissen die mit Quecksilber oder 
Öl gefüllt sind, damit wird anscheinend Beton überwacht oder gemessen:
https://www.yumpu.com/de/document/read/21522531/produktkatalog-teil-1-deutsch-9-mb-glotzl-gesellschaft-fur-

Das Wort, das Andreas genannt hat:
https://de.wikipedia.org/wiki/Plethysmografie
"ein Messverfahren, mit dem Volumenschwankungen eines Körperteils oder 
Organs gemessen werden."
Die hier verlinkten Museumsstücke sind von 1876 bis 1928
https://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/technology/search?-max=10&-title=1&-op_varioid=numerical&varioid=9&-skip=10

https://medlexi.de/Plethysmograph
"die Bestimmung des Volumens mittels Dehnungsmessstreifen zurückgreifen. 
In der Regel handelt es sich bei ihnen um 
Quecksilber-Dehnungsmessstreifen. Sie sind auch in der Architektur bzw. 
im Bauwesen verbreitet, um zum Beispiel Materialschwankungen und 
-veränderungen erkennen zu können."

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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Quecksilber als Dehnmessstrifen macht eher nur unterhalb -30 grad oder 
so einen Sinn. Oberhalb ist Quecksilber fluessig und sollte eher 
vermieden werden.
Allenfalls waere der Wunsch danach zu hinterfragen. Worum geht's denn ?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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So kalt ist kein Beton und Volumina im Körper sind eher auf +37°C. Der 
Ausdruck ist irreführend, da dehnt sich kein Quecksilberstreifen.
Ich habe auch keine Vorstellung, wie das aussieht.

>Pneumologie
Dazu fällt mir Loriots "Professor für Plasmatische Pneutologie / 
pneumatische Plastologie" ein.

von Silvio K. (exh)


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Hallo Markus,
deine Frage ist dein 3. Beitrag seit deiner Anmeldung vor 8,5 Jahren. 
Mich interessieren die anderen beiden auch.

Ich beobachte seit einiger Zeit, dass gefühlt jeder Thread, zu noch so 
banalen Themen regelmäßig eskaliert. Warum ist das so? Haben die Leute 
Langeweile oder ist das die schwierige gesellschaftliche Gesamtlage?

Ich ein Quecksilbermessstreifen habe ich leider nicht.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>eskaliert
davon sehe ich hier noch nichts.

Hat Quecksilber eine druckabhängige Leitfähigkeit, die ausgenutzt wird?

Die bauphysikalische Anwendung benutzt das Quecksilber nur als flüssiges 
Medium, das mit einem Drucksensor ausgewertet wird. Es kann auch ein Öl 
sein. Hier vier Seiten aus dem oben verlinkten Katalog. Ein Hg- oder 
ölgefülltes "Druckmesskissen" mit angeschlossenem Drucksensor.

Auch im Medizinlexikon heisst es:
"Zur Ermittlung des Volumens ermittelt der Plethysmograph die Füllmenge 
eines verdrängten anderen Stoffs."
Die Art der Flüssigkeit ist dabei also uninteressant.

Nur für die
https://de.wikipedia.org/wiki/Verschlussplethysmografie
werden alternativ Quecksilber-Dehnungsmessstreifen benutzt

die einzige Literaturstelle ist verwaist, aber hier:
https://www.phlebology.de/patienten/diagnose/funktionstests/

"Eine andere ebenfalls unblutige, schmerzarme und weitgehend risikofreie 
Methode zur Prüfung der Venenfunktion ist die 
Venenverschlussplethysmographie. Bei dieser Untersuchung wird die 
Änderung des Unterschenkelumfangs nach Stauung des Bluts in den 
Beinvenen mit Hilfe eines Dehnungsmessstreifens ermittelt. An Hand der 
Ergebnisse kann der Phlebologe dann den Zustrom und den Abfluss des 
venösen Bluts beurteilen.

Die Venenverschlussplethysmographie wird im Liegen durchgeführt. Der 
Patient bekommt oberhalb der Kniegelenke eine Blutdruckmanschette und an 
den Unterschenkeln jeweils einen Dehnungsmessstreifen angelegt. Vor der 
eigentlichen Untersuchung werden seine Beine für drei Minuten erhöht 
gelagert. Dann pumpt der Arzt die Stauungsmanschette so stark auf, dass 
sowohl die oberflächlichen als auch die tiefen Gefäße des 
Beinvenensystems komplett abgedrückt sind. Da über die Arterien aber 
weiterhin Blut ins Bein fließt, werden die Venen maximal gefüllt. Das 
führt zu einer Zunahme des Unterschenkelumfangs, den der Messstreifen 
registriert."
Von Quecksilber ist hier nicht die Rede.

von PittyJ (Gast)


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Ich hatte mal bei Geräten im Sondermaschinenbau damit zu tun. Die 
Messunterschiede bei Dehnungen waren so gering, dass es schon spezielle 
Verstärker und einen AD-Wandler mit >16 Bit benötigte.
Ein Arduino mit 10Bit und ein Hobbyisten-Verstärker hätten nicht 
ausgereicht.

Informiere dich vorher, was da überhaupt an Spannungen herauskommt, und 
ob das messbar mit deiner Wandlern ist.

von Jens G. (jensig)


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PittyJ schrieb:
> Ich hatte mal bei Geräten im Sondermaschinenbau damit zu tun. Die
> Messunterschiede bei Dehnungen waren so gering, dass es schon spezielle
> Verstärker und einen AD-Wandler mit >16 Bit benötigte.

Wieso muß ein AD-Wandler dafür >16bit haben? Einen hoch-bitigen ADC als 
Ersatz für fehlende Verstärkung betrachte ich eher als Fehlkonstruktion. 
Man kann stattdessen auch ausreichend verstärken, und dann den 10bit-ADC 
nehmen, wenn einem die Auflösung ausreicht.

von Harald W. (wilhelms)


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PittyJ schrieb:

> Ich hatte mal bei Geräten im Sondermaschinenbau damit zu tun. Die
> Messunterschiede bei Dehnungen waren so gering, dass es schon spezielle
> Verstärker und einen AD-Wandler mit >16 Bit benötigte.
> Ein Arduino mit 10Bit und ein Hobbyisten-Verstärker hätten nicht
> ausgereicht.

Ja, für hohe Genauigkeit sollte man typischerweise einen speziellen
DMS-Verstärker verwenden. Es gibt Firmen, die sich auf DMS-Messungen
spezialisiert haben und das nötige Equipment anbieten. Einer der
bekanntesten Anbieter ist m.E. die Firma HBM (https://www.hbm.com/de/).

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Nochmal: mein Verdacht lautet, der Mediziner, der das Medizin-Lexikon 
verfasst hat, kennt Quecksilber vor allem von Fieberthermometer und 
alten Blutdruckmessgeräten. Er hat schlicht zwei unterschiedliche 
Messverfahren durcheinandergebracht. Und der Wikipedia-Autor hat diese 
Fundstelle übernommen.
Oder findet jemand noch weitere Zitate zu 
"Quecksilber-Dehnungsmessstreifen"?

Die Spannungen an Dehnungsmessstreifen sind sehr klein, deshalb benutzt 
man Varianten der Wheatstone-Messbrücke und Differenzverstärker zur 
Signalaufbereitung.

von MaWin (Gast)


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Silvio K. schrieb:
> Ich beobachte seit einiger Zeit, dass gefühlt jeder Thread, zu noch so
> banalen Themen regelmäßig eskaliert. Warum ist das so? Haben die Leute
> Langeweile oder ist das die schwierige gesellschaftliche Gesamtlage?

Nö. Das liegt hauptsächlich an so Leuten wie dir, die plötzlich Offtopic 
anfangen zu schreiben.

von Silvio K. (exh)


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MaWin schrieb:
> Das liegt hauptsächlich an so Leuten wie dir, die plötzlich Offtopic
> anfangen zu schreiben.

Ich entschuldige mich dafür. Zurück zum Thema.

von Harald W. (wilhelms)


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Christoph db1uq K. schrieb:

> Die Spannungen an Dehnungsmessstreifen sind sehr klein, deshalb benutzt
> man Varianten der Wheatstone-Messbrücke und Differenzverstärker zur
> Signalaufbereitung.

Oder Trägerfrequenzverstärker.

von astkan (Gast)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> Hat Quecksilber eine druckabhängige Leitfähigkeit, die ausgenutzt wird?
Nein.

https://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge#Other_types
1
In biological measurements, especially blood flow and tissue swelling, a variant called mercury-in-rubber strain gauge is used. This kind of strain gauge consists of a small amount of liquid mercury enclosed in a small rubber tube, which is applied around e.g., a toe or leg. Swelling of the body part results in stretching of the tube, making it both longer and thinner, which increases electrical resistance.

Ist eine schlichte Widerstandsmessung eines mit Hg gefüllten elastischen 
Schlauches, also eines verformbaren Leiters - wie auch bei "echten" DMS.
Würde ich selber basteln ;)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Na endlich ein vernünftiger Suchbegriff. Fundstellen 1961, 1976, 1979.

Also die Rückstellkraft kommt nicht vom flüssigen Quecksilber sondern 
vom Gummischlauch. Die hatte ich mir nämlich für einen Flüssigkeitsfaden 
nicht so recht vorstellen können.

https://www.industrial-electronics.com/DAQ/snsr-fnd_19.html
"Liquid strain gages were in use in hospitals for measurements of 
fluctuations in blood pressure. A rubber hose filled with mercury was 
stretched around a human limb, and the fluctuations in pressure were 
recorded on a strip-chart recorder, and the shape of the pressure pulses 
were used to diagnose the condition of the arteries. Such devices have 
been replaced by solid-state strain gage instruments in modern 
hospitals, but this example is still interesting from an introductory 
standpoint."

Mit "ziemlich alte Technik" lag ich wenigstens richtig.

>Trägerfrequenzverstärker
ja vorhin hatte ich meine Bücher mal nach Dehnungsmessstreifen 
durchsucht, und zwei längere Kapitel gefunden, darin auch 
Wechselspannungsverstärker. Ich vermute mal, dass damit 
Temperaturabhängigkeit reduziert wird, Prinzip "Chopperverstärker".

>strain gauge
ob gauge oder gage - ich vermute ersteres stimmt eher.

: Bearbeitet durch User
von Dieter W. (dds5)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> ... auch Wechselspannungsverstärker. Ich vermute mal, dass damit
> Temperaturabhängigkeit reduziert wird, Prinzip "Chopperverstärker".

Die DMS Brücke wird mit Wechselspannung gespeist um Thermospannungen im 
System zu unterdrücken. Zudem hat der Verstärker meistens einen auf die 
Frequenz der Versorgung abgestimmten Bandpassfilter und verbessert so 
die Unterdrückung von Störungen durch 50Hz Einstreuungen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Christoph db1uq K. schrieb:
> da dehnt sich kein Quecksilberstreifen.

Da dehnt sich bloß kein Streifen aus Quecksilberblech. Bei üblichen DMS 
aus Metallblech liegt die Dehnungsempfindlichkeit, d.h. der sog. 
k-Faktor, bei ca. 2, da bei der Dehnung eine Längenvergrößerung und 
gleichzeitig Querschnittsverringerung auftritt.

Bei flüssigen DMS kann das ganz anders aussehen, da möglicherweise ein 
Flüssigkeitsreservoir außerhalb der Messstrecke dafür sorgt, dass sich 
nur die Länge, aber nicht der Querschnitt ändert. Dann wäre idealerweise 
k = 1. Wenn aber die Messstrecke z.B. aus einem flexiblen Schlauch 
besteht, kommt es bei Dehnung ggf. zu einer inhomogenen Einschnürung. 
Dann könnte sogar k > 2 sein. Somit ist die Thematik eben viel 
komplexer, weil nicht primär der Leiter des abgegrenzten DMS die 
Widerstandsänderung definiert, sondern der Gesamtaufbau.

Halbleiter-DMS haben übrigens viel größere k-Faktoren ~100, da sie auf 
dem piezoresistiven Effekt und nicht primär auf der Querschnittsänderung 
basieren. Interessanterweise gibt es auch Halbleiter-DMS mit negativem 
k-Faktor.

von Peter D. (peda)


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Andreas S. schrieb:
> Wenn aber die Messstrecke z.B. aus einem flexiblen Schlauch
> besteht, kommt es bei Dehnung ggf. zu einer inhomogenen Einschnürung.

Ich sehe das auch so, der Schlauch mit Quecksilber ist eher ein 
Zufallsgenerator. Er kann sich dehnen, einschnüren oder platt drücken.
Biegeradius, Vorspannung usw. verfälschen die Messung massiv. Auch die 
Temperatur hat einen sehr großen Einfluß auf die Elastizität (Sommer-, 
Winterreifen).

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Über die Wikipedia-Seite zu Dehnungsmessstreifen (mit 4 s!)
https://de.wikipedia.org/wiki/Dehnungsmessstreifen

bin ich zu diesem Hersteller gelangt:
https://www.hbm.com/de/3830/kunden-applikationen/
wo man eine Menge Anwendungen dafür nachlesen kann. Medizinanwendungen 
sind hier selten.

: Bearbeitet durch User
von Udo S. (urschmitt)


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Wäre mal nett wenn Markus mal schreiben würde wofür er meint die zu 
benötigen.
Vieleicht könnte jemand ihm dann ja auch Alternativen vorschlagen.

von astkan (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Wenn aber die Messstrecke z.B. aus einem flexiblen Schlauch
>> besteht, kommt es bei Dehnung ggf. zu einer inhomogenen Einschnürung.
>
> Ich sehe das auch so, der Schlauch mit Quecksilber ist eher ein
> Zufallsgenerator.

Zu Stabilität, Reproduzierbarkeit und Temperaturgang gibt es auch andere 
Meinungen - zumindest bei bestimmten Anwendungen.
https://labs.la.utexas.edu/mestonlab/penile-plethysmography/
1
A number of studies have shown that the mercury-in-rubber strain gauge demonstrates linear outputs, high test-retest reliability, high stability over time, and minor sensitivity to temperature (e.g., Karacan, 1969; Farkas et al., 1979; Earls and Jackson, 1981; Richards et al., 1985; Richards et al., 1990; Janssen et al., 1997). Nowadays, the mercury-in-rubber strain gauge is also available in versions filled with an indium-gallium alloy, which is considered to be even less sensitive to temperature than mercury (Richards et al., 1985).

Davon abgesehen, gab es die Dinger auch mit Temperaturkompensation.
https://link.springer.com/article/10.1007/BF02584516

von Mike (Gast)


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Vor einigen Jahren habe ich in einem Schrank in der hintersten Ecke 
unseres Medizingerätelabors solche 
Venenverschlussplethysmographieschläuche gefunden. Die lagen da offenbar 
schon seit Jahrzehnten in einem Pappkarton. Die Dinger kamen dann sofort 
in einen verschließbaren Behälter und anschließend zum Sondermüll. Zu 
groß die Gefahr, dass so ein Schlauch mal reißt und sich der Inhalt in 
die Ritzen des Fußbodens verkrümelt. Das hätte dann die Sperrung des 
Raumes, Herausreißen des Fußbodens unter Atemschutz und Entsorgung als 
Sondermüll bedeutet.

Inzwischen gibt es Alternativen wie das weitgehend ungiftige Galinstan.

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