Sensoranwendungen: mit 37 Tabellen
Gespeichert in:
| Format: | Buch |
|---|---|
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Teubner
1995
|
| Schriftenreihe: | Werkstoffe und Bauelemente der Elektrotechnik
8 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XIX, 412 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. |
| ISBN: | 3519061473 |
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Sensoranwendungen
Herausgegeben von
Hanno Schaumburg
Unter Mitwirkung von
D H Althen U Baumann G Ehrler
G -P Fischer G H Gautschi W Heidenreich
A Heier-Zimmer D Hellwege H Hencke
G Hötzel H Jacques J Jessen
L Kirberich W Kuhlmann J Lagois
H Neumann K Panzer H Paul
A Peppermüller J Riegel
H -M Wiedenmann H Weyl
Mit 391 Bildern und 37 Tabellen
B G Teubner Stuttgart 1995
Inhalt
Vorwort V
Inhalt VH
I Temperatursensoren
1-1 Keramische und Silizium-Temperatursensoren
und ihre Anwendungen
Von J Jessen und G -P Fischer
1 1 Einleitung 1
1 2 Physikalische Grundlagen I
121 Keramische Sensoren 2
122 Temperatursensoren auf Halbleiter-Siliziumbasis
1221 Technologischer Überblick 5
1222 Elektrisches Verhalten 6
1 3 Toleranzbetrachtung 7
1 4 Kennlinien-Linearisierung 8
141 Linearisierung mit Serienwiderstand für NTC-Widerstände 9
142 Linearisierung bei Halbleitertemperatursensoren 10
143 Konkretes Beispiel: Linearisierung eines Halbleiter-Silizium-
und keramischen Temperatursensors 11
1 5 Stabilitätsverhalten von Temperatursensoren 14
1 6 Auswahl und Konfektionierung eines Sensors 14
161 Auswahl eines Sensors 16
162 Konfektionierung des Sensors 16
1 7 Anwendungen
171 Temperaturmeßschaltungen mit keramischen Sensoren
1711 NTC-Temperatur-Sensor als thermischer Schalter 17
1712 Temperaturmeßschaltungen für mikroprozessor-
gesteuerte Systeme 18
1713 Temperaturmessung mit freilaufendem Temperatur-
Impulsweiten-Umsetzer 20
172 Temperaturmeßschaltungen mit Halbleiter-Sensoren
1721 Applikationsbeispiel für eine Temperatur
kompensationsschaltung 21
1722 Standard-Temperaturmeßschaltung 23
1723 Meßverstärker-Schaltungen 24
1 8 Zusammenfassung 26
1-2 Temperatur- und Luftstrommessung mit lasergetrimmten
Si-/Permalloy-Temperatursensoren
Von H Hencke
2 1 Aufbau und Eigenschaften des Temperaturfühlers 27
2 2 Anwendungsspezifische Gehäuseformen 29
2 3 Linearisierung der Ausgangsspannungs-Kennlinie 30
2 4 Meßverstärker mit Spannungs- oder Stromausgang 31
2 5 Luftstromsensoren der Serie AW 33
2 6 Anwendungsbeispiele 36
1-3 Temperaturerfassung mit Schwingquarzsensoren
Von A Heier-Zimmer
3 1 Einleitung 37
3 2 Aufbau und Meßprinzip 37
3 3 Meßwertverarbeitung 41
3 4 Elektrische und mechanische Eigenschaften 43
3 5 Anwendungen
351 Lebensmittelindustrie 44
352 Kraftwerk 45
353 Chemische Industrie 46
354 Qualitätssicherung und Labor 46
3 6 Zusammenfassung und Ausblick 47
Literatur 47
VIII Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis IX
I- 4 Industrielle Meßtechnik mit Pt-Schichtmeßwiderständen
Von H Jacques
4 1 Einleitung 49
4 2 Herstellungsverfahren und Typenspektrum 50
4 3 Meßtechnische Eigenschaften
431 Grundwerte und Grenzabweichungen 51
432 Zeitverhalten und Eigenerwärmung 53
433 Langzeitstabilität 53
434 Innenleitungswiderstände 54
435 Empfindlichkeit 55
4 4 Anwendungsbeispiele
441 Prozeßtechnik 56
442 Heizungs- und Klimatechnik 56
443 Haushalt 58
444 Kfz-Technik 58
445 Kältetechnik 60
446 Fertigungs- und Analysentechnik 61
4 5 Zusammenfassung 63
Literatur 64
II Kraft- und Drucksensoren
II- 1 Piezoresistive Drucksensoren mit ionenimplantierter
Vollbrücke
Von H Hencke
1 1 Aufbau und Wirkungsweise 65
1 2 Spannungs- oder Stromspeisung 69
1 3 Nullpunkt- und Meßbereichsabgleich 70
1 4 Interne oder externe Temperaturkompensation 71
1 5 Beschaltung von Drucksensoren mit temperaturkomp Verstärker 72
1 6 Schutz gegen Wasserdruckschläge 73
1 7 Aufbau eines elektronischen Druckschalters 74
1 8 Drucküberwachungsschaltung 75
1 9 Durchflußmessung über den Differenzdruck 76
1 10 Weitere Anwendungen 78
X Inhaltsverzeichnis
11-2 Kenngrößen von piezoresistiven Silizium-
Elementardrucksensoren
Von U Baumann und G Ehrler
2 1 Einleitung 79
2 2 Grundkenngrößen 80
2 3 Temperaturabhängigkeit 85
2 4 Temperaturabgleicb 88
2 5 Andere Störgrößen 92
2 6 Gehäuse 93
Literaturverzeichnis 94
11-3 Piezoresistive Drucksensoren mit Polysilizium-
Dehnungsmeßstreifen
Von A Peppermüller
3 1 Einleitung 95
3 2 Silizium und Polysilizium
321 Silizium als Federwerkstoff 95
322 Der piezoresistive Effekt 97
323 Schichtwiderstand 99
324 Temperatureinfluß 100
3 3 Membran und DMS Geometrien 101
3 4 Herstellschritte
341 Schichtaufbau 102
342 Membranausformung 104
3421 Anisotropes naßchemisches Ätzen 104
3422 Isotropes naßchemisches Ätzen 104
3423 Plasmaatzen 105
3A2 4 Mikrofunkenerosion 105
3425 Diamantbohren 105
3 5 Drucksensor-Aufbau
351 Sensorelement 106
352 Montage auf Halterung 106
353 Schutz gegen aggressive Medien 107
354 Temperaturkompensation und Abgleichverfahren 107
355 Maximale Einsatztemperatur 107
Literatur 108
Inhaltsverzeichnis XI
11-4 Ein elektronisches Manometer mit Dünnfilm-DMS-
Drucksensor
Von H Paul
4 1 Einleitung 109
4 2 Konzeption eines elektronischen Manometers 109
4 3 Eine komplette Meßkette in einem Gehäuse 111
431 Der Sensor wandelt Druck in elektrische Spannung 112
432 Wie ist ein Dünnfilm-DMS aufgebaut und wie funktioniert er? 113
433 Was mit Dünnfilm-DMS und Elektronik möglich ist 116
4 4 Die Funktionalität 118
4 5 Zusammenfassung 119
Literatur 120
11-5 Digitale Höchstpräzisions-Druckmessung
durch Schwingquarz-Verfahren
VonD H Althen
5 1 Einleitung 121
5 2 Quarzkristall-Resonator 122
53 Druckeinleitung 124
5 4 Ausgangssignale 125
5 5 Ein intelligenter Drucksensor 127
5 6 Leistungskennwerte 128
11-6 Innovative Druckmeßtechnik mit Keramiktechnologie
VonL Kirberich
6 1 Einleitung 129
6 2 Aufbau der Meßzelle für Absolut- und Relativdruck 129
621 Wirkungsweise - kapazitives Meßprinzip 131
622 Drucktransmitter mit keramisch-kapazitiver Zelle 133
623 Eigenschaften und technische Daten 134
6 3 Differenzdruck-Meßtechnik 135
631 Funktion und Aufbau der Differenzdruckmeßzelle 135
632 Keramischer Werkstoff für Differenzdrucksensor 137
633 Differenzdrucktransmitter mit keramischer Meßzelle 138
634 Eigenschaften und Technische Daten 140
XII Inhaltsverzeichnis
11-7 Anwendungsbeispiele für piezoelektrische Kraft-,
Dehnungs-, Druck- und Beschleunigungs-Sensoren
VonG H Gautschi
7 1 Einführung in die besonderen Eigenschaften
des piezoelektrischen Systems 141
7 2 Messen von elektrischer Ladung 142
7 3 Einrichtungen zum Messen von elektrischer Ladung
731 Das Elektrometer 143
732 Der Elektrometer-Verstärker 144
733 Der Ladungsverstärker 146
7 4 Anwendungsbeispiele fiir piezoelektrische Kraftsensoren
741 Planheitsmessung beim Rollen von Metall- und Kunststoff-Folien 150
742 Mehrkomponenten Kraftmessung 151
7421 Schnittkraftmessung in der Metallbearbeitung 152
7422 Kraftmessungen in der Biomechanik 153
7423 Radkraftmessungen auf dem Reifenprüfstand
und am fahrenden Fahrzeug 154
7424 Dynamische Reibungskoeffizientmessung an Bremsen 156
7425 Aufprallkraftmessung bei Crashversuchen 156
743 Holmdehnungsmessungen an Spritzgießmaschinen
und Säulenpressen 157
744 Indirekte Druckmessung in der Düse von Spritzgießmaschinen 158
745 Werkzeuginnendruckmessung beim Spritzgießen 159
746 Zylinderdruckmessungen in Verbrennungsmotoren 160
747 Druckmessungen in der Innenballistik 161
748 Beschleunigungsmessung für Modalanalyse 161
749 Messen der Schallemissionen zur Prozeßüberwachung 162
Literatur 163
Inhaltsverzeichnis XIII
III Magnetsensoren
111-1 Anwendungen von magnetogalvanischen Halbleitersensoren
Von W Heidenreich
1 1 Einleitung 165
1 2 Physikalische Grundlagen 166
1 3 Feldplatten-Sensoren - Technologie, Aufbau, Eigenschaften 168
1 4 Hallsensoren - Technologie, Aufbau, Eigenschaften 169
1 5 Magnetfeldmessung mit Hallsensoren
151 Hochgenaue Magnetfeldmeßtechnik 171
152 Potentialfreie Strommessung 173
153 Elektrische Leistungsmessung 179
1 6 Kontaktlose Positionserfassung 180
161 Anordnungen und Signalformen 181
162 Differentialsysteme 187
163 Magnetdimensionierung 189
164 Ausgewählte Beispiele 191
1641 Analoge Wegerfassung 191
- Druckmeßdose 191
- Beschleunigungssensor 192
- Zerstörungsfreie Schichtdickenmessung 194
- Kollektorloser Gleichstrommotor 195
1642 Digitale Positionserfassung 196
-Drehzahlsensor 196
- Inkrementale Weg- und Winkelmessung 199
1 7 Ausblick 201
Literatur 202
lli-2 Analoge und digitale Halleffektsensoren auf Siliziumbasis
Von H Hencke
2 1 Einleitung
2 2 Aufbau und Wirkungsweise
XIV Inhaltsverzeichnis
2 3 Magnetische Annäherungsarten 208
2 4 Messung von Gleich- und Wechselströmen 210
2 5 Messung von Drehzahlen und Drehwinkeln 213
2 6 Drehrichtungserkennung mit zwei Sensoren 214
2 7 Überbrückung von Entfernungen 215
2 8 Zeilenlängensteuerung 216
2 9 Weitere Anwendungsbeispiele 216
2 10 Beschaltung analoger und digitaler Halleffektsensoren 217
2 11 Einstellbare digitale Halleffektsensoren 219
2 12 Modifikationen nach Kundenwunsch 220
und ihre Appiikationsfelder
Von J Jessen
3 1 Einleitung 221
3 2 Stützfelder
321 Einfluß von Stützfeldem auf die Kennlinie 224
322 Erzeugung eines Stützfeldes 225
3221 Stützmagnet 225
3222 Stützfeld durch einen Arbeitsmagneten 226
3223 Stützfeld durch verklebten Arbeitsmagneten 226
3224 Erregung durch das magnetische Feld einer Spule 226
33 Temperaturverhalten der Magnetfeldsensoren 227
3 4 Auswerteschaltung für den Magnetfeldsensor KMZ 10 B 227
3 5 Anwendungen
351 Messung schwacher Magnetfelder (Kompaß) 228
352 Detektion kleiner Magnetfelder 231
353 Magnetfeldmessung mit Kompensationsverfahren 231
354 Strommessungen 232
355 Messung linearer Positionen 236
356 Winkelmessung 236
357 Einpunkt-Positionsmessung und Drehzahlmessung 240
358 Inkrementale Messung und Richtungserkennung 244
359 Näherungsschalter 245
Inhaltsverzeichnis XV
IV Optische und Strahlungssensoren
IV-1 Technologie und Anwendung bipolarer Fotodetektoren
Von W Kuhlmann
1 1 Generelle Überlegungen zur Technologie von Fotodioden 247
111 Wahl des Scheibenrohmaterials 247
112 Wahl der Technologielinie 248
113 Geometriefestlegung 248
114 Gehäusebauform 250
1 2 Optimierung von Fotodioden für den Anwender
121 Sperrstromarme Silizium-Fotodioden 250
122 PIN-Fotodioden, Infrarotempfindlichkeit, Schaltzeit 252
123 Blau-AJV-Empfmdliche Fotodioden 255
124 Avalanche Fotodioden 257
125 Einsatz von Ge, GaAs, InGaAs 259
1 3 Fototransistoren und Foto-ICs
131 Standardtransistoren, elektrische Kenndaten 260
132 Integrierte Optosensoren 262
1 4 Gehäusebauformen 264
141 Offene Bauformen 264
142 Lötspießbauformen, Side-Viewing-Bauformen 265
143 LED-Bauformen 265
144 SMT-Bauformen 266
145 Metallbauformen 266
146 Epoxid-Platinen 267
Literatur 268
IV-2 Anwendung optischer Sensoren in Empfängern für Systeme
zur Überwachung oder Datenübertragung mit Licht
Von K Panzer
2 1 Einleitung 269
2 2 Übersicht über die Anwendungen 269
2 3 Sensorauswahl (Empfangsdiode) und Empfänger-Design 270
XV1 Inhaltsverzeichnis
2 S
7l'l ^«ifikation der Empfangsdiode 270
■i l Definition der minima! erforderlichen Lichtleistung 271
2 R ri° jenenr'itl!Ung Und Signal-Rausch-Abstand 271
Betneb der Empfangsdiode und Impulsantwort 273
2 4 Tprf **-**• ^mP^anSsverstarkers zur Kombination mit einer Fotodiode
24o* l*5len ^er ^omdination von Fotodiode und Verstärker 274
242 Aufbau von Empfangsschaltungen 276
Systemeigenseharten des Empfängers
5 1 Dynamikbereich 276
252 Verbindung mit dem Schwellwertentsch^ 277
eisptele für optische Empfänger in verschiedenen Anwendungen 278
Literatur 282
1V-3 Infrarotsensoren
Von D Hellwege
3*1 Einleitung
3 2 Definitionen ^
Äquivalente Rauschleistung
Detektivitat D*
Kesponsivität R
Relative Responsivität
Cut Oft Wellenlänge
3 3 Platin-Silizid-Detektoren
3- 4 Cadmium-Quecksilber-Tellurid 293
3 5 Pyroelektrische Detektoren
3 6 Peltier-Kühlung
3 7 Gas-Kühlung a
3 8 Maschinen-Kühlung
3 9 Zusammenfassung und Ausblick
Literatur
Inhaltsverzeichnis XVII
IV- 4 Bildverstärker
Von D Hellwege
4 1 Einleitung 313
4 2 Anwendungen 316
4 3 Elemente des Bildverstärkers 318
431 Photokathode 318
432 Fenstematerialien 320
433 Fokussierung 320
434 Mikrokanalplatte 322
435 Leuchtschirm 324
436 Spannungsversorgung 325
4 4 Technische Daten von Bildverstärkern 327
441 Lichtverstärkung 327
442 Mittlere Schirmleuchtdichte 328
443 Auflösung 328
444 Rauschabstand 329
445 Andere Bildfehler 330
4 5 Zusammenfassung 331
Literatur 332
V Chemische Sensoren
V- 1 Gassensoren und ihr Einsatz in Gaswarngeräten
Von J Lagois
1 1 Einleitung 333
1 2 Die Anfänge der Gasmeßtechnik 334
1 3 Katalytische Wärmetönungssensoren 335
1 4 Elektrochemische Gassensoren 342
1 5 Messen im ppb-Bereich 349
1 6 Infrarotoptische Gassensoren 350
'fVHI Inhaltsverzeichnis
1 7 Halbleitergassensoren
1 8 Gaswarngeräte und -Systeme
1 9 Kalibrierung und Plazierung
1 10 Atemalkoholmessung
1 11 Schluß
V-2 Zr02-Lambda-Sonden für die
Gemischregelung im Kraftfahrzeug
Von H -M Wiedenmann, G Holzel, H Neumann, J Riegel und H Weyl
2 1 Einleitung
2 2 Grundlagen Lambda-Regelung
221 Funktion der ZrO,-Lambda=l-Sonde
222 Resistive Lambda-Sonden
223 Magersonden
2231 Magersonde nach Nernst-Prinzip
2232 Magersonde nach Grenzstromprinzip
224 Breitband-Lambdasonden
2241 Grenzstromsonde mit anodischer Luftreferenz
2 2A2 Zweizellen-Grenzstromsonde
2 3 ZrOj-Keramik
231 Eigenschaften der Keramik
232 Herstellung der Lambda-Sonde
2321 Die klassischen Lambda-Sonden
2322 Die planare Lambda-Sonde
23 2 3 Die Lambda-Sonden Montage
2 4 2-Punkt Lambda=1 -Regelung
241 Grundlegendes Regelungskonzept
242 Einflüsse auf das Regelverhalten
2421 Einflüsse auf die statische Sondenkennlinie
2422 Einflüsse auf die Sondendynamik und die Regellage
2 5 Applikation
251 Einsatzbedingungen
252 Abgasmeßtechnik
2521 Rollenpriifstandsmessungen
Inhaltsverzeichnis XIX
2522 Abgas-Zertifikation 393
2523 Dauerlauf 395
253 Laborprüfungen zur Sicherung der Sondenfunktion 395
2 6 Ausblick 396
Literatur 397
Stichwortverzeichnis 399 |
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| building | Verbundindex |
| bvnumber | BV010347286 |
| classification_rvk | ZN 3400 VN 7000 WC 3420 ZQ 3120 |
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| ctrlnum | (OCoLC)75616280 (DE-599)BVBBV010347286 |
| discipline | Chemie / Pharmazie Biologie Elektrotechnik / Elektronik / Nachrichtentechnik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik Mess-/Steuerungs-/Regelungs-/Automatisierungstechnik / Mechatronik |
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Inhaltsverzeichnis
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