D1-1.2 - Voruntersuchung zum Einsatz von kostengünstigen MEMS- Beschleunigungssensoren für die kontinuierliche Bestimmung der Lageänderung von Brückenbauwerken
- Event
- 23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg - Band
- Vorträge
- Chapter
- Zustandsüberwachung
- Author(s)
- D. Thiem, A. Hennig - Hochschule Ruhr West, Mülheim an der Ruhr, G. Schiele - Universität Duisburg-Essen, Duisburg, M. Krückhans - Stadt Essen, Essen
- Pages
- 135 - 142
- DOI
- 10.5162/sensoren2026/D1-1.2
- ISBN
- 978-3-910600-11-9
- Price
- free
Abstract
Die kontinuierliche Überwachung von Brückenbauwerken gewinnt vor dem Hintergrund einer alternden Infrastruktur und steigender Verkehrsbelastungen zunehmend an Bedeutung. Für eine flächendeckende Anwendung sind kostengünstige, langlebige und zugleich hinreichend genaue Sensorsysteme erforderlich. Der vorliegende Beitrag untersucht, inwieweit sich preisgünstige MEMSBeschleunigungssensoren für die kontinuierliche Erfassung von Lageänderungen an Brücken eignen. Im Mittelpunkt stehen dabei zwei wesentliche Störgrößen: verkehrsbedingte dynamische Einflüsse an der Messstelle sowie temperaturabhängige Änderungen der Sensoreigenschaften. Zur Bewertung des Verkehrseinflusses wurde ein Messsystem in einer stark frequentierten Straßenbrücke installiert und über mehrere Monate kontinuierlich betrieben. Ergänzend wurden die Genauigkeit der Sensorik unter Laborbedingungen sowie parasitäre Effekte in einem Klimaschrank über einen weiten Temperaturbereich untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich verkehrsbedingte Störungen aufgrund ihrer höheren Frequenzanteile durch eine ressourcenschonende Filterung wirksam um etwa 55 dB reduzieren lassen. Darüber hinaus lassen sich temperaturbedingte Abweichungen einzelner Sensorachsen durch sensor- und ausrichtungsabhängige Referenzmessungen sowie eine polynomiale Kompensation deutlich verringern, die Streuung sinkt um etwa den Faktor sechs. Die Untersuchungen belegen, dass die eingesetzte Sensorik die geforderte Winkelauflösung von 0,0057° grundsätzlich erreichen kann. Gleichzeitig zeigt sich die Relevanz einer individuellen Charakterisierung jedes Sensorelements, da jede Sensorachse in unterschiedlichen Einbaulagen markante temperaturbedingte Störungen aufweisen kann. Für quasistationäre Größen dieses Anwendungsfalls mit einer gleichbleibenden Ausrichtung lässt sich der Aufwand der erforderlichen Referenzmessung auf Basis dieser Voruntersuchung jedoch erheblich reduzieren.