Sensoren in Wissenschaft und Technik: Funktionsweise und Einsatzgebiete
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| Format: | Book |
|---|---|
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Vieweg+Teubner
2012
|
| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Praxis
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVIII, 688 S. Ill., graph. Darst. 24 cm |
| ISBN: | 9783834801692 |
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IMAGE 1
IX
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT V
HERAUSGEBER UND AUTOREN VII
1 SENSORSYSTEME 1
1.1 DEFINITION UND WIRKUNGSWEISE 1
1.2 EINTEILUNG 2
2 PHYSIKALISCHE EFFEKTE ZUR SENSORNUTZUNG 3
2.1 PIEZOELEKTRISCHER EFFEKT 3
2.1.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 3
2.1.2 MATERIALIEN 5
2.1.3 ANWENDUNGEN 6
2.2 RESISTIVER UND PIEZORESISTIVER EFFEKT 6
2.2.1 FUNKTIONSPRINZIPIEN UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 6
2.2.2 RESISTIVER EFFEKT UND DESSEN ANWENDUNG DURCH DEHNMESS-STREIFEN
(DMS) 8
2.2.3 PIEZORESISTIVER EFFEKT UND DESSEN ANWENDUNG DURCH
SILICIUM-HALBLEITER-ELEMENTE 10
2.3 MAGNETORESISTIVER EFFEKT 12
2.3.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 12
2.3.2 VORTEILE DER XMR-TECHNOLOGIE 17
2.3.3 ANWENDUNGEN DER XMR-TECHNOLOGIE 18
2.4 MAGNETOSTRIKTIVER EFFEKT 21
2.4.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 21
2.4.2 VORTEILE DER MAGNETOSTRIKTIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 22
2.4.3 ANWENDUNGEN DER MAGNETOSTRIKTIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 23 2.5
EFFEKTE DER INDUKTION 25
2.5.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 25
2.5.2 VORTEILE DER INDUKTIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 30
2.5.3 ANWENDUNGEN DER INDUKTIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 30
2.6 EFFEKTE DER KAPAZITAET 32
2.6.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 32
2.6.1.1 KONDENSATOR UND KAPAZITAET 32
2.6.1.2 KAPAZITAET IM WECHSELSTROMKREIS 36
2.6.2 VORTEILE DER KAPAZITIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 41
2.5.3 ANWENDUNGEN DER KAPAZITIVEN SENSOR-TECHNOLOGIE 42
2.7 GAUSS-EFFEKT 43
2.7.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 43
2.7.2 ANWENDUNG DES GAUSS-EFFEKTES 45
2.8 HALL-EFFEKT 47
2.8.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 47
2.8.2 ANWENDUNG DES HALL-EFFEKTES 49
2.9 WIRBELSTROM-EFFEKT 52
2.9.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 52
2.9.2 ANWENDUNG DES WIRBELSTROM-EFFEKTES 53
2.10 THERMOELEKTRISCHER EFFEKT 56
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/978044533
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
X INHALTSVERZEICHNIS
2.11 THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT 60
2.11.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 60
2.11.2 VORTEILE DER SENSORIK MIT DEM THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT 62 2.11.3
EINSATZGEBIETE 63
2.12 TEMPERATUREFFEKTE BEI HALBLEITERN 64
2.12.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 64
2.12.2 KALTLEITER (PTC-WIDERSTAENDE) 65
2.12.3 HEISSLEITER (NTC-WIDERSTAENDE) 67
2.13 PYROELEKTRISCHER EFFEKT 69
2.13.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 69
2.13.2 MATERIALIEN 71
2.13.3 ANWENDUNGEN 72
2.14 FOTOELEKTRISCHER EFFEKT 75
2.14.1 FUNKTIONSPRINZIPIEN UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 75 2.14.2
FOTOELEKTRISCHE SENSORELEMENTE 79
2.14.3 FOTOELEKTRISCHE SENSORELEMENTE 80
2.15 ELEKTROOPTISCHER EFFEKT 87
2.15.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 87
2.15.2 MATERIALIEN 88
2.15.3 ANWENDUNGEN 90
2.16 ELEKTROCHEMISCHE EFFEKTE 92
2.16.1 FUNKTIONSPRINZIP UND KLASSIFIZIERUNG 92
2.16.2 POTENZIOMETRISCHE SENSOREN 92
2.16.3 AMPEROMETRISCHE SENSOREN 96
2.16.4 KONDUKTOMETRISCHE UND IMPEDIMETRISCHE SENSOREN 97
2.16.5 ANWENDUNGSBEREICHE 97
2.17 CHEMISCHE EFFEKTE 99
2.17.1 PHYSIKALISCH-CHEMISCHE WECHSELWIRKUNGEN VON GASEN MIT OBERFLAECHEN
99 2.17.2 GASLOESLICHKEIT (ABSORPTION) 100
2.17.3 GASTRANSPORT ZUR FESTKOERPEROBERFLAECHE 102
2.17.4 ADSORPTION UND CHEMISORPTION 103
2.17.5 REAKTIONEN MIT ADSORBIERTEN SPEZIES 104
2.17.6 REAKTION DES GASES MIT DEM FESTKOERPER 104
2.17.7 DIE MISCHPHASENFEHLORDNUNG 106
2.18 AKUSTISCHE EFFEKTE 108
2.18.1 DEFINITION UND EINTEILUNG DES SCHALLS 108
2.18.2 CHARAKTERISIERUNG AKUSTISCHER WELLEN 108
2.18.3 SCHALLGESCHWINDIGKEIT IN IDEALEN GASEN 109
2.18.4 INTENSITAET ODER SCHALLSTAERKE 110
2.18.5 ABSORPTION VON SCHALL IN LUFT 110
2.18.6 REFIEKTION UND TRANSMISSION 111
2.19 OPTISCHE EFFEKTE 112
2.19.1 PHYSIKALISCHE EFFEKTE 112
2.19.2 AUFBAU OPTISCHER SENSOREN 116
2.19.3 KATEGORIEN OPTISCHER SENSOREN 118
2.19.4 ANWENDUNGSFELDER OPTISCHER SENSOREN 119
2.20 DOPPLER-EFFEKT 120
2.20.1 FUNKTIONSPRINZIP UND PHYSIKALISCHE BESCHREIBUNG 120
2.20.2 ANWENDUNGSBEREICHE 122
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 125
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
XI
GEOMETRISCHE GROESSEN 127
3.1 WEG- UND ABSTANDSENSOREN 127
3.1.1 INDUKTIVE ABSTANDS-UND WEGSENSOREN 128
3.1.1.1 FUNKTIONSPRINZIP UND MORPHOLOGISCHE BESCHREIBUNG DER
INDUKTIVSENSOREN 128
3.1.1.2 BERUEHRUNGSLOSE INDUKTIVE ABSTANDSSENSOREN (INS) 130 3.1.1.3
BERUEHRUNGSLOSE INDUKTIVE WEGSENSOREN (IWS) 137 3.1.1.4
DIFFERENZIALTRANSFORMATOREN MIT VERSCHIEBBAREM KERN (LVDT) 140
3.1.1.5 GEPULSTER INDUKTIVER LINEAR-POSITIONSSENSOR (MICROPULSEBIW) 145
3.1.1.6 SIGNALVERARBEITUNG DURCH PHASENMESSUNG (SAGENTIA) 148 3.1.1.7
PLCD-WEGSENSOREN (PERMANENT LINEAR CONTACTLESS DISPLACEMENT SENSOR) 152
3.1.1.8 BERUEHRUNGSLOSE MAGNETOINDUKTIVE WEGSENSOREN (SMARTSENS-BIL) 156
3.1.2 OPTOELEKTRONISCHE ABSTANDS-UND WEGSENSOREN 162
3.1.2.1 UEBERSICHT 162
3.1.2.2 OPTOELEKTRONISCHE BAUTEILE 163
3.1.2.3 OPTISCHE GRUNDLAGEN VON ABSTANDSSENSOREN 167 3.1.2.4
MESSPRINZIP: TRIANGULATION 170
3.1.2.5 MESSPRINZIP: PULSLAUFZEITVERFAHREN 171
3.1.2.6 MESSPRINZIP: PHASEN- ODER FREQUENZLAUFZEITVERFAHREN 171 3.1.2.7
MESSPRINZIP: FOTOELEKTRISCHE ABTASTUNG 174
3.1.2.8 MESSPRINZIP: INTERFEROMETRISCHE LAENGENMESSUNG 176 3.1.3
ULTRASCHALLSENSOREN ZUR ABSTANDSMESSUNG UND OBJEKTERKENNUNG 177 3.1.3.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN UND AUFBAU 177
3.1.3.2 AUFBAU DES ULTRASCHALLWANDLERS 178
3.1.3.3 ERFASSUNGSBEREICH EINES ULTRASCHALLSENSORS 179
3.1.3.4 UMLENKUNG DES ULTRASCHALLS 181
3.1.3.5 OBJEKT-UND UMWELTEINFLUESSE 181
3.1.3.6 ANWENDUNGEN 182
3.1.4 POTENZIOMETRISCHE WEG- UND WINKELSENSOREN 184
3.1.4.1 EINLEITUNG 184
3.1.4.2 FUNKTIONSPRINZIP UND KENNGROESSEN VON POTENZIOMETRISCHEN SENSOREN
185
3.1.4.3 TECHNOLOGIE UND AUFBAUTECHNIK 188
3.1.4.4 PRODUKTE UND APPLIKATIONEN 193
MAGNETOSTRIKTIVE WEGSENSOREN 194
3.1.5.1 WIRKPRINZIP UND AUFBAU MAGNETOSTRIKTIVER WEGSENSOREN 195 3.1.5.2
GEHAEUSEKONZEPTE UND ANWENDUNGEN 198
WEGSENSOREN MIT MAGNETISCH CODIERTER MASSVERKOERPERUNG 204
3.1.5
3.1.6
.6.1 MESSPRINZIP 204
.6.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE INKREMENTELLER UND ABSOLUTER MESS-SYSTEME
206
.6.3 KENNWERTE 209
.6.4 SENSORTYPEN IM VERGLEICH 212
.6.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 213
3.2 SENSOREN FUER WINKEL UND DREHBEWEGUNG 214
IMAGE 4
XII INHALTSVERZEICHNIS
3.2.1 OPTISCHE DREHGEBER 223
3.2.1.1 PHYSIKALISCHE PRINZIPIEN 223
3.2.1.2 AUFBAU OPTISCHER DREHGEBER 225
3.2.1.3 BESONDERE EIGENSCHAFTEN OPTISCHER DREHGEBER 228 3.2.2 MAGNETISCH
CODIERTER DREHGEBER 229
3.2.3 UMDREHUNGSZAEHLENDE WINKELSENSOREN 235
3.2.3.1 ALLGEMEINES FUNKTIONSPRINZIP UND MORPHOLOGISCHE BE- SCHREIBUNG
VON UMDREHUNGEN ZAEHLENDEN WINKELSENSOREN . 235 3.2.3.2
GETRIEBEBASIERENDE UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN 236 3.2.3.3
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN AUF INDUKTIVER BASIS 237 3.2.3.4
BATTERIEPUFFERUNG DER UMDREHUNGSINFORMATION 239 3.2.3.5 NEUARTIGES
GMR-SYSTEM ZUR DETEKTION UND SPEICHERUNG
VON UMDREHUNGSINFORMATION 239
3.2.4 KAPAZITIVE DREHGEBER 244
3.2.5 VARIABLE TRANSFORMATOREN, RESOLVER 247
3.2.5.1 ALLGEMEINES FUNKTIONSPRINZIP DES VT 248
3.2.5.2 SIGNIFIKANTE VARIANTEN VON VT 249
3.2.5.3 RESOLVER, EINE REPRAESENTATIVE VARIANTE VON VT 249 3.2.6 LVPP
ODER SIN/COS-SCHNITTSTELLE 254
3.2.7 INKREMENTELLE GEBER 256
3.3 NEIGUNG 258
3.3.1 MAGNETORESISTIVE NEIGUNGSSENSOREN 259
3.3.2 KOMPASS-SENSOREN 260
3.3.3 ELEKTROLYTISCHE SENSOREN 261
3.3.4 PIEZORESISTIVE NEIGUNGSSENSOREN/DMS-BIEGEBALKENSENSOREN 262 3.3.5
MEMS 262
3.3.6 SERVOINCLINOMETER 263
3.3.7 UEBERSICHT UND AUSWAHL VON NEIGUNGSSENSOREN 264
3.4 SENSOREN ZUR OBJEKTERFASSUNG 265
3.4.1 NAEHERUNGSSCHALTER 265
3.4.2 OBJEKTERKENNUNG UND ABSTANDSMESSUNG MIT ULTRASCHALL 275 3.4.3
OBJEKTERKENNUNG MIT RADAR 277
3.4.4 PYROELEKTRISCHE SENSOREN FUER DIE BEWEGUNGS UND PRAESENZDETEKTION
. 278 3.4.5 OBJEKTERKENNUNG MIT LASERSCANNER 281
3.4.6 SENSOREN ZUR AUTOMATISCHEN IDENTIFIKATION (AUTO-IDENT) 282 3.4.6.1
UEBERSICHT 282
3.4.6.2 BARCODESCANNER 282
3.4.6.3 AUTO-IDENT-KAMERAS 289
3.4.6.4 RFID-SYSTEME UND LESEGERAETE 293
3.5 DREIDIMENSIONALE MESSMETHODEN (3D-MESSUNG) 298
3.5.1 TASTENDE 3D-MESSMETHODEN 299
3.5.2 OPTISCH TASTENDE 3D-MESSMETHODEN 301
3.5.3 BILDGEBENDE 3D-MESSMETHODEN 305
3.5.4 UEBERSICHT ZU 3D-MESSMETHODEN 309
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 310
4 MECHANISCHE MESSGROESSEN 313
4.1 MASSE 313
4.1.1 DEFINITION 313
4.1.2 ANWENDUNGEN 314
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XIII
4.2 KRAFT 315
4.2.1 DEFINITION 315
4.2.2 EFFEKTE FUER DIE ANWENDUNGEN 316
4.2.3 ANWENDUNGSBEREICHE 320
4.3 DEHNUNG 323
4.3.1 DEFINITION 323
4.3.2 MESSUNG DER DEHNUNG 324
4.4 DRUCK 326
4.4.1 DEFINITION 326
4.4.2 MESSPRINZIPIEN 328
4.4.3 MESSANORDNUNGEN 329
4.5 DREHMOMENT 332
4.5.1 DEFINITION 332
4.5.2 MESSPRINZIPIEN 332
4.5.3 ANWENDUNGSBEREICHE 333
4.6 HAERTE 334
4.6.1 DEFINITION 334
4.6.2 MAKROSKOPISCHE HAERTEBESTIMMUNG 335
4.6.3 HAERTEBESTIMMUNG DURCH NANOINDENTATION 335
4.6.4 SENSOREN FUER DIE NANO-HAERTEMESSUNG 336
4.6.5 MODELL UND AUSWERTUNG 337
4.6.6 ANWENDUNGEN 338
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 339
5 ZEITBASIERTE MESSGROESSEN 340
5.1 ZEIT 340
5.2 FREQUENZ 340
5.3 PULSBREITE 346
5.4 PHASE, LAUFZEIT UND LICHTLAUFZEIT 348
5.5 VISUELLE DARSTELLUNG VON MESSGROESSEN 353
5.6 DREHZAHL UND DREHWINKEL 362
5.7 GESCHWINDIGKEIT 365
5.8 BESCHLEUNIGUNG 368
5.9 DURCHFLUSS (MASSE UND VOLUMEN) 373
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 377
6 TEMPERATURMESSTECHNIK 378
6.1 TEMPERATUR ALS PHYSIKALISCHE ZUSTANDSGROESSE 378
6.2 MESSPRINZIPIEN UND MESSBEREICHE 379
6.3 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES ELEKTRISCHEN WIDERSTANDES 381
6.3.1 METALLE 381
6.3.2 METALLE MIT DEFINIERTEN ZUSAETZEN (LEGIERUNGEN) ODER GITTERFEHLERN
384 6.3.3 IONENLEITWERKSTOFFE FUER HOHE TEMPERATUREN 385
6.3.4 THERMISTOREN 385
6.3.5 ENGEWIDERSTAND-TEMPERATUR-SENSOREN (SPREADING RESISTOR) 386 6.3.6
DIODEN 388
6.4 THERMOELEKTRIZITAET (SEEBECK-EFFEKT) 389
6.5 WAERMEAUSDEHNUNG 393
6.5.1 WAERMEAUSDEHNUNG FESTER KOERPER 393
6.5.2 WAERMEAUSDEHNUNG VON FLUESSIGKEITEN 396
6.5.3 WAERMEAUSDEHNUNG VON GASEN 397
IMAGE 6
XIV INHALTSVERZEICHNIS
6.6 TEMPERATUR UND FREQUENZ 397
6.7 THERMOCHROMIE 398
6.8 SEGERKEGEL 398
6.9 BERUEHRUNGSLOSE OPTISCHE TEMPERATURMESSUNG 399
6.9.1 STRAHLUNGSTHERMOMETER (PYROMETER) 399
6.9.2 FASEROPTISCHE ANWENDUNGEN 402
6.9.2A INTRINSISCHE SENSOREN, DTS (DISTRIBUTED TEMPERATURE SENSING) 402
6.9.2.2 EXTRINSISCHE SENSOREN 403
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 404
7 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHE MESSGROESSEN 405
7.1 SPANNUNG 405
7.1.1 DEFINITION 405
7.1.2 MESSANORDNUNGEN 409
7.2 STROMSTAERKE 413
7.2.1 DEFINITION 413
7.2.2 MESSANORDNUNGEN 414
7.3 ELEKTRISCHE LADUNG UND KAPAZITAET 416
7.3.1 DEFINITION 416
7.3.2 MESSANORDNUNGEN 419
7.4 ELEKTRISCHE LEITFAEHIGKEIT UND SPEZIFISCHER ELEKTRISCHER WIDERSTAND
422 7.4.1 DEFINITION 422
7.4.2 MESSANORDNUNGEN 423
7.5 ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 426
7.5.1 DEFINITION 426
7.5.2 MESSPRINZIPIEN FUER DIE ELEKTRISCHE FELDSTAERKE 426
7.6 ELEKTRISCHE ENERGIE UND LEISTUNG 428
7.6.1 DEFINITIONEN 428
7.6.2 FORMEN VON LEISTUNG 428
7.6.3 MESSPRINZIPIEN 430
7.7 INDUKTIVITAET 434
7.7.1 DEFINITION '. 434
7.7.2 MESSPRINZIPIEN 434
7.8 MAGNETISCHE FELDSTAERKE 435
7.8.1 DEFINITION 435
7.8.2 MESSPRINZIPIEN MAGNETISCHER GROESSEN 436
7.8.3 MESSANORDNUNGEN 437
7.8.4 MEHRDIMENSIONALE MESSUNGEN MIT DEM HALL-EFFEKT 438
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 440
8 RADIO- UND FOTOMETRISCHE GROESSEN 441
8.1 RADIOMETRIE 441
8.1.1 RADIOMETRISCHE GROESSEN 441
8.1.2 MESSUNG ELEKTROMAGNETISCHER STRAHLUNG 445
8.2 FOTOMETRIE 445
8.2.1 FOTOMETRISCHE GROESSEN 446
8.2.2 MESSUNG FOTOMETRISCHER GROESSEN 450
8.3 ANWENDUNG VON HELLIGKEITSSENSOREN 451
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS XV
8.4 FARBE 452
8.4.1 FARBEMPFINDEN 452
8.4.2 FARBMODELLE 455
8.4.3 FARBSYSTEME 456
8.4.4 FARBFILTER FUER SENSOREN 456
8.4.5 FARBSENSOREN 459
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 460
9 AKUSTISCHE MESSGROESSEN 461
9.1 DEFINITION WICHTIGER AKUSTISCHER GROESSEN 461
9.2 MENSCHLICHE WAHRNEHMUNG 462
9.2.1 PEGEL 462
9.2.2 LAUTSTAERKE 464
9.2.3 LAUTHEIT 465
9.3 SCHALLWANDLER 465
9.4 ANWENDUNGSFELDER 468
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 470
10 KLIMATISCHE UND METEOROLOGISCHE MESSGROESSEN 471
10.1 FEUCHTIGKEIT IN GASEN 471
10.1.1 DEFINITIONEN UND GLEICHUNGEN 471
10.1.2 FEUCHTEMESSUNGEN IN GASEN 475
10.1.2.1 PSYCHROMETER, AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 475 10.1.2.2
TAUPUNKTSPIEGEL 478
10.1.2.3 KAPAZITIVE FEUCHTEMESSUNG 480
10.1.2.4 INTEGRIERTE KAPAZITIVE FEUCHTESENSOREN MIT BUS-AUSGANG 481 10.2
FEUCHTEBESTIMMUNG IN FESTEN UND FLUESSIGEN STOFFEN 482
10.2.1 DIREKTE VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER MATERIALFEUCHTE 483 10.2.1.1
PROZENTUALER WASSERGEHALT EINER MATERIALPROBE 483 10.2.1.2
WASSERAKTIVITAET EINER MATERIALPROBE 484
10.2.1.3 KARL-FISCHER-TITRATION 485
10.2.1.4 CALCIUMCARBID-METHODE 485
10.2.1.5 CALCIUMHYDRID-METHODE 486
10.2.2 INDIREKTE MESSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER MATERIALFEUCHTE 486
10.2.2.1 MESSUNG DER ELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN 486
10.2.2.2 ERFASSEN DER OPTISCHEN EIGENSCHAFTEN VON WASSER UND WASSERDAMPF
487
10.2.2.3 MESSUNG DES SAUGDRUCKES IN FEUCHTEN MATERIALIEN (TENSIOMETRIE)
488
10.2.2.4 MESSUNG DER ATOMAREN EIGENSCHAFTEN 489
10.2.2.5 NUKLEAR-MAGNETISCHES-RESONANZ-VERFAHREN (NMR) 489 10.2.2.6
MESSUNG DER WAERMELEITFAEHIGKEIT 490
10.3 MESSUNG VON NIEDERSCHLAEGEN IM AUSSENKLIMA 491
10.4 FEUCHTEMESSUNG IN GESCHLOSSENEN RAEUMEN 493
10.4.1 MESSUNG DES KLIMAS IN WOHNUNGEN UND AM ARBEITSPLATZ 493 10.4.2
KLIMA IN MUSEEN UND AUSSTELLUNGSRAEUMEN 494
10.4.3 KLIMA IN ELEKTRISCHEN ANLAGEN 496
10.4.4 BEEINFLUSSEN DES RAUMKLIMAS 496
10.5 LUFTDRUCK 498
IMAGE 8
XVI INHALTSVERZEICHNIS
10.6 WIND- UND LUFTSTROEMUNG 499
10.6.1 DEFINITION 499
10.6.1 METHODEN ZUR WINDMESSUNG 499
10.7 WASSERSTROEMUNG 503
10.7.1 DEFINITION 503
10.7.2 DIREKTE UND INDIREKTE DURCHFLUSSMESSUNG 503
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 508
11 AUSGEWAEHLTE CHEMISCHE MESSGROESSEN 509
11.1 REDOXPOTENZIAL 509
11.1.1 ALLGEMEINES 509
11.1.2 EDELMETALLISCHE REDOXELEKTRODEN 511
11.1.3 REDOXGLASELEKTRODEN 513
11.1.4 BEZUGSELEKTRODEN 515
11.2 IONEN EINSCHLIESSLICH HYDRONIUMIONEN 518
11.2.1 ALLGEMEINES 518
11.2.2 PH-MESSUNG 518
11.2.3 WEITERE IONEN 523
11.3 GASE 527
11.3.1 ALLGEMEINES 527
11.3.2 GASE IM PHYSIKALISCH GELOESTEN ZUSTAND BZW. BEI NORMALTEMPERATUR
. 527 11.3.2.1 FESTELEKTROLYTSENSOREN 529
11.3.2.2 ELEKTROCHEMISCHE ZELLEN MIT FESTEN ELEKTROLYTEN 530 11.3.3
HALBLEITER-GASSENSOREN - METALLOXIDHALBLEITERSENSOREN (MOS) 539 11.3.4
PELLISTOREN 540
11.4 ELEKTROLYTISCHE LEITFAEHIGKEIT 541
11.4.1 ALLGEMEINES 541
11.4.2 KOHLRAUSCH-MESSZELLEN 541
11.4.3 MEHRELEKTRODEN-MESSZELLEN 542
11.4.4 ELEKTRODENLOSE LEITFAEHIGKEITSMESSZELLEN 543
11.4.5 BEISPIELE ZUR ANWENDUNG VON LEITFAEHIGKEITSSENSOREN 544
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 546
12 BIOLOGISCHE UND MEDIZINISCHE SENSOREN 547
12.1 BIOLOGISCHE SENSORIK 547
12.1.1 BIOSENSORIK 547
12.1.2 ECHTE BIOLOGISCHE SENSOREN 549
12.2 FUNKTIONSPRINZIPIEN DER BIOSENSOREN 550
12.2.1 KALORIMETRISCHE SENSOREN 552
12.2.2 MIKROGRAVIMETRISCHE SENSOREN 552
12.2.3 OPTISCHE SENSOREN 554
12.2.4 ELEKTROCHEMISCHE SENSOREN 556
12.2.5 IMMOBILISIERUNGSMETHODEN 558
12.3 PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE SENSOREN IN DER MEDIZIN 559
12.3.1 PHYSIKALISCH-CHEMISCHE BLUTANALYSEN 560
12.3.2 KLINISCH-CHEMISCHE BLUTANALYSEN 563
12.4 ENZYMATISCHE METHODEN - ENZYMSENSOREN 564
12.4.1 ENZYMBASIERTER ANALYTNACHWEIS 566
12.4.2 BESTIMMUNG DER ENZYMAKTIVITAET 567
12.4.3 ANWENDUNGSFELDER ENZYMATISCHER TESTS 568
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS XVII
12.5 IMMUNOLOGISCHE METHODEN - IMMUNOSENSOREN 569
12.5.1 DIREKTE IMMUNOSENSOREN 572
12.5.2 INDIREKTE IMMUNOSENSOREN 572
12.5.3 ANWENDUNGSFELDER VON IMMUNOSENSOREN 574
12.6 DNA-BASIERTE SENSOREN 575
12.6.1 HYBRIDISIERUNGSDIAGNOSTIK 576
12.6.2 ANWENDUNG UND EINSATZ VON DNA-SENSOREN 577
12.7 ZEILBASIERTE SENSORIK 579
12.7.1 METABOLISCHER ZELLCHIP 579
12.7.2 NEURO-CHIP 580
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 581
13 MESSGROESSEN FUER IONISIERENDE STRAHLUNG 583
13.1 EINFUEHRUNG UND PHYSIKALISCHE GROESSEN 583
13.2 WECHSELWIRKUNG VON IONISIERENDER STRAHLUNG MIT MATERIE 587 13.3
EINTEILUNG DER SENSOREN 591
13.4 GASGEFUELLTE STRAHLUNGSSENSOREN 594
13.5 STRAHLUNGSSENSOREN NACH DEM ANREGUNGSPRINZIP 598
13.6 HALBLEITERSENSOREN 600
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 608
14 FOTOELEKTRISCHE SENSOREN 609
14.1 STRAHLUNG 609
14.2 SZINTILLATOREN 610
14.3 AEUSSERER FOTOEFFEKT 611
14.3.1 FOTOMULTIPLIER 611
14.3.2 CHANNEL-FOTOMULTIPLIER 612
14.3.3 BILDAUFNAHMEROEHREN 613
14.4 INNERER FOTOEFFEKT 613
14.4.1 FOTOLEITER 614
14.4.2 FOTODIODEN 615
14.4.3 FOTOTRANSISTOR, FOTOTHYRISTOR UND FOTO-FET 617
14.4.4 CMOS-BILDSENSOREN 618
14.4.5 HOCHDYNAMISCHE CMOS-BILDSENSOREN 618
14.5 CCD-SENSOREN 620
14.5.1 ZEILENSENSOREN 620
14.5.2 CCD-MATRIXSENSOREN 622
14.6 QUANTUM WELL INFRARED PHOTODETECTOR QWIP 623
14.7 THERMISCHE OPTISCHE DETEKTOREN 624
14.7.1 THERMOSAEULEN 625
14.7.2 PYROELEKTRISCHE DETEKTOREN 627
14.7.3 BOLOMETER 628
15 SIGNALAUFBEREITUNG UND KALIBRIERUNG 629
15.1 SIGNALAUFBEREITUNG 629
15.1.1 ANALOGE (DISKRETE) SIGNALAUFBEREITUNG 629
15.1.2 SIGNALAUFBEREITUNG MIT SYSTEMSCHALTKREISEN 630
15.1.3 SIGNALAUFBEREITUNG MIT ASICS 631
15.1.4 SIGNALAUFBEREITUNG MIT MIKROCONTROLLERN 631
IMAGE 10
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
15.2 SENSORKALIBRIERUNG 632
15.2.1 PASSIVE KOMPENSATION 633
15.2.2 JUSTAGE MIT ANALOGER SIGNALVERARBEITUNG 633
15.2.3 JUSTAGE MIT DIGITALER SIGNALVERARBEITUNG 634
15.3 ENERGIEMANAGEMENT BEI SENSOREN 636
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 638
16 INTERFACE 639
16.1 ANALOGE INTERFACES 639
16.1.1 SPANNUNGSAUSGANG 640
16.1.2 RATIOMETRISCHER SPANNUNGSAUSGANG 640
16.1.3 STROMAUSGANG 640
16.1.4 FREQUENZAUSGANG UND PULSWEITENMODULATION 642
16.1.5 4-/6-DRAHT-INTERFACE 643
16.2 DIGITALE INTERFACES 644
16.2.1 CAN-GRUPPE 646
16.2.2 LON 647
16.2.3 HART 648
16.2.4 RS485 648
16.2.5 IO-LINK 649
16.2.6 PROFIBUS 651
16.2.7 PC 651
16.2.8 SPI 652
16.2.9 IEEE 1451 653
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 656
17 SICHERHEITSASPEKTE BEI SENSOREN 657
17.1 EIGENSCHAFTEN ZUR FUNKTIONSUEBERWACHUNG 657
17.2 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT (EMV) 660
17.3 FUNKTIONALE SICHERHEIT (SIL) 663
17.4 SENSOREN IN EXPLOSIVER UMGEBUNG (ATEX) 665
17.4.1 GRUNDLAGEN DES ATEX 665
17.4.2 ZUENDSCHUTZART EIGENSICHERHEIT 667
17.4.3 ZUENDSCHUTZART DRUCKFESTE KAPSELUNG 669
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 669
18 MESSFEHLER, MESSGENAUIGKEIT UND MESSPARAMETER 670
18.1 EINTEILUNG DER MESSFEHLER NACH IHRER URSACHE 670
18.2 DARSTELLUNG VON MESSFEHLERN 671
18.2.1 ARITHMETISCHER MITTELWERT, FEHLERSUMME UND STANDARDABWEICHUNG
. 671 18.2.2 ABSOLUTER FEHLER 672
18.2.3 RELATIVER FEHLER 673
18.3 MESSPARAMETER 675
18.3.1 STREUUNG VON MESSWERTEN 675
18.3.2 AUFLOESUNG VON MESSWERTEN 676
18.3.3 SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND UND DYNAMIK VON MESSWERTEN 677
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 677
SACHWORTVERZEICHNIS 678 |
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