Physik Forum

[eina]

Hallo liebes Forum,

im Bereich eines Projektes messe ich mit einem Kraftsensor eine auf den Sensor auswirkende Kraft in "g". Das Ausgangssignal ist in mV, demnach ergibt sich "lt. Datenblatt" eine Berechnung von 24mv pro g (es steht tatsächlich nur g da).

Ich muss diese Einheit in mmHg umrechnen. Ziel ist es, ein Prinzipmodell der Tonometriemessung zu erstellen. Bei der Tonometriemessung wird der Augeninnendruck gemessen (um z.B. ein Glaukom festzustellen), in dem ein kleiner Sensor 3mm in das Auge gedrückt wird und die Kraft die erforderlich war gemessen wird. Das Ergebnis wird in mmHg angegeben.

Demnach misst ein Tonometer auch eine "Kraft" die dann in mmHg gerechnet wurd um dadurch eine Skalierung zu erhalten.

Ich habe schon einiges gegoogelt, jedoch kann ich mich aus meinem früheren Physik Unterricht erinnern, dass es tatsächlich nicht so einfach ist "mal eben" einen Wert umzurechnen.

Demnach stellt sich hier die Frage:
Wie rechne ich Einheit "g" in "mmHg" um? Ich denke doch stark, dass man erst in eine SI-Einheit rechnen muss wie z.B. N? Ich dachte ursprünglich, dass der Kraftwert in g pro Fläche angegeben werden muss, jedoch finde ich in dem Datenblatt nichts dazu. Hier ein kleines Bild des Sensor wegen der Fläche:


Kurze Sensorerläuterung: Die rote 2 ist ein Stößelkopf, drück man auf diesen, wird eine Kraft ausgeübt und der Stößel wirkt diese auf die im Sensor liegenen Piezowiderstände, wodurch eine Widerstandsänderung hervorgerufen wird und am Ausgang ein mV-Signal heraus geht. Das Signal ist proportional der Kraft (24V/g). Die rote 1 ist der Stößelstab.
Ich drücke mit einem motorisiert angetriebenen Stab auf den Stößelkopf.

Ich hoffe auf Antwort.
Grüße, EinA.

[isi1]

Vermutlich meinen die (fälschlich) g für Gramm. Aber das ist eigentlich keine Kraft sondern eine Masse. Es könnte auch g = Erdbeschleunigung meinen, aber dann müsste es ein Beschleunigungsmesser sein.

Wie kann man die Masse g in mmHg umrechnen?

Man nimmt an, dass die Masse g in der Erdbeschleunigung ist, sie verursacht dann eine Kraft F = (Masse in g) / (1000g/kg) * 9,81m/s² ...in Newton

Für den Druck brauchst Du die Fläche A, auf die diese Kraft wirkt:

Druck p = F/A

In Deinem Fall hat die Fläche offenbat 5,08mm Durchmesser (wenn Du 3mm hast, musst Du halt die 3 einsetzen:

p = F/A = (mV Millivolt) /(24mV/g) /(1000g/kg) * 9,81m/s² / ((5,08mm)²*pi/4)

Das ergibt: p = (mV Millivolt) * 20,67Pa/mV (ergibt Pascal) ...oder
p = (mV Millivolt) * 0,151 mmHg/mV

Bei 3mm Durchmesser wäre die Formel dann: Druck p = (mV Millivolt) * 0,434 mmHg/mV

[eina]

Hallo,

danke für deine Antwort.
Ich habe weitere Datenblätter durchforscht. Dort ist z.B. eine max. Belastung von 1,5 "kgf" (kilogramm-force) angegeben. Ich gehe stark davon aus, dass der Wert in der Erdbeschleunigung ist.

Es wäre sicherlich am einfachsten die Formel so anzunehmen und anzuwenden. Dies ist jedoch nicht in meinem Sinne, ich möchte es natürlich verstehen.

p = F/A

F -> (mV Millivolt) /(24mV/g) /(1000g/kg) * 9,81m/s²
A -> ((5,08mm)²*pi/4)

Die Flächenberechnung ist klar. d²*pi/4.
Mein Problem besteht grad in der Beziehung zwischen F und A.
Ich kriege deine Formel nicht so gekürzt und ausgerechnet, dass ich ebenfalls wie du 20,67Pa/mV als Wert erhalte, welchen in dann in mmHg umrechne.

Kannst du mich in diesem Punkt noch ein wenig aufklären?

Einen freundlichen Gruß,
EinA

[isi1]

Gut, was bringst Du heraus, eina,

rechne doch bitte mal vor (mit Einheiten bitte).

[eina]

Hallo,

mit einem netten Helfer habe ich folgendes vorliegen:


Hierzu die Erläuterung:

1. 5.08 quadrieren = 25,8064
2. 24 teilen durch 4 = 6
3. 1000 teilen durch 25,80364 = 38,7500
4. Restwerte zusammenfügen, es ergibt sich der zweiter Abschnitt = (38,7500*9,81) / (6*pi)
5. Ergebnis

Gruß

[isi1]

[eina]