Sensoren in Wissenschaft und Technik: Funktionsweise und Einsatzgebiete
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| Weitere Verfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2023]
|
| Ausgabe: | 3., erweiterte und aktualisierte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXII, 855 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783658394905 3658394900 |
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|---|---|
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1
SENSORSYSTEME
.
1
EKBERT
HERING
1.1
DEFINITION
UND
WIRKUNGSWEISE.
1
1.2
EINTEILUNG
.
2
2
PHYSIKALISCHE
EFFEKTE
ZUR
SENSORNUTZUNG
.
5
EKBERT
HERING,
THOMAS
KUBASTA,
FRANK
WINKENS,
MARTIN
LIESS,
WINFRIED
VONAU,
ULRICH
GUTH
UND
KARL-ERNST
BIEHL
2.1
PIEZOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
5
2.1.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
5
2.1.2
MATERIALIEN
.
8
2.1.3
ANWENDUNGEN
.
9
2.2
RESISTIVER
UND
PIEZORESISTIVER
EFFEKT
.
9
2.2.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
9
2.2.2
RESISTIVER
EFFEKT
UND
DESSEN
ANWENDUNG
DURCH
DEHNMESS-STREIFEN
(DMS)
.
11
2.2.3
PIEZORESISTIVER
EFFEKT
UND
DESSEN
ANWENDUNG
DURCH
SILICIUM-HALBLEITER-ELEMENTE
.
13
2.3
MAGNETORESISTIVER
EFFEKT
.
16
2.3.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
16
2.3.2
VORTEILE
DER
XMR-TECHNOLOGIE
.
21
2.3.3
ANWENDUNGEN
DER
XMR-TECHNOLOGIE
.
22
2.4
MAGNETOSTRIKTIVER
EFFEKT
.
26
2.4.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
26
2.4.2
VORTEILE
DER
MAGNETOSTRIKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
27
2.4.3
ANWENDUNGEN
DER
MAGNETOSTRIKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
28
2.5
EFFEKTE
DER
INDUKTION
.
30
2.5.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
30
2.5.2
VORTEILE
DER
INDUKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
36
2.5.3
ANWENDUNGEN
DER
INDUKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
36
2.6
EFFEKTE
DER
KAPAZITAET
.
38
2.6.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
38
2.6.1.1
KONDENSATOR
UND
KAPAZITAET
.
38
2.6.1.2
KAPAZITAET
IM
WECHSELSTROMKREIS
.
42
2.6.2
VORTEILE
DER KAPAZITIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
49
2.6.3
ANWENDUNGEN
DER
KAPAZITIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
50
2.7
GAUSS-EFFEKT
.
51
2.7.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
51
2.7.2
ANWENDUNG
DES
GAUSS-EFFEKTES
.
53
2.8
HALL-EFFEKT
.
55
2.8.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
55
2.8.2
ANWENDUNG
DES
HALL-EFFEKTES
.
58
2.9
WIRBELSTROM-EFFEKT
.
61
2.9.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
61
2.9.2
ANWENDUNG
DES
WIRBELSTROM-EFFEKTES
.
62
2.10
THERMOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
66
2.11
THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT
.
71
2.11.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
71
2.11.2
VORTEILE
DER
SENSORIK
MIT
DEM
THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT
.
73
2.11.3
EINSATZGEBIETE
.
74
2.12
TEMPERATUREFFEKTE
BEI
HALBLEITERN
.
75
2.12.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
75
2.12.2
KALTLEITER
(PTC-WIDERSTAENDE)
.
76
2.12.3
HEISSLEITER
(NTC-WIDERSTAENDE)
.
78
2.13
PYROELEKTRISCHER
EFFEKT
.
81
2.13.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
81
2.13.2
MATERIALIEN
.
83
2.13.3
ANWENDUNGEN
.
84
2.14
FOTOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
87
2.14.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
87
2.14.2
FOTOELEKTRISCHE
SENSORELEMENTE
.
91
2.14.3
FOTOELEKTRISCHE
SENSORELEMENTE
.
93
2.15
ELEKTROOPTISCHER
EFFEKT
.
101
2.15.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
101
2.15.2
MATERIALIEN
.
103
2.15.3
ANWENDUNGEN
.
103
2.16
ELEKTROCHEMISCHE
EFFEKTE
.
106
2.16.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
KLASSIFIZIERUNG
.
106
2.16.2
POTENZIOMETRISCHE
SENSOREN
.
106
2.16.3
AMPEROMETRISCHE
SENSOREN
.
111
2.16.4
KONDUKTOMETRISCHE
UND
IMPEDIMETRISCHE
SENSOREN
.
113
2.16.5
ANWENDUNGSBEREICHE
.
113
2.17
CHEMISCHE
EFFEKTE
.
115
2.17.1
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE
WECHSELWIRKUNGEN
VON
GASEN
MIT
OBERFLAECHEN
.
115
2.17.2
GASLOESLICHKEIT
(ABSORPTION)
.
116
2.17.3
GASTRANSPORT ZUR
FESTKOERPEROBERFLAECHE
.
118
2.17.4
ADSORPTION
UND
CHEMISORPTION
.
120
2.17.5
REAKTIONEN
MIT
ADSORBIERTEN
SPEZIES
.
121
2.17.6
REAKTION
DES
GASES
MIT
DEM
FESTKOERPER
.
121
2.17.7
DIE
MISCHPHASENFEHLORDNUNG
.
124
2.18
AKUSTISCHE
EFFEKTE
.
125
2.18.1
DEFINITION
UND
EINTEILUNG
DES
SCHALLS
.
125
2.18.2
CHARAKTERISIERUNG
AKUSTISCHER
WELLEN
.
126
2.18.3
SCHALLGESCHWINDIGKEIT
IN
IDEALEN
GASEN
.
126
2.18.4
INTENSITAET
ODER
SCHALLSTAERKE
.
128
2.18.5
ABSORPTION
VON
SCHALL
IN
LUFT
.
129
2.18.6
REFLEKTION
UND
TRANSMISSION
.
129
2.19
OPTISCHE
EFFEKTE
.
131
2.19.1
PHYSIKALISCHE
EFFEKTE
.
131
2.19.2
AUFBAUOPTISCHERSENSOREN
.
135
2.19.3
KATEGORIENOPTISCHERSENSOREN
.
136
2.19.4
ANWENDUNGSFELDER
OPTISCHER
SENSOREN
.
138
2.20
DOPPLER-EFFEKT
.
139
2.20.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
139
2.20.2
ANWENDUNGSBEREICHE
.
142
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
145
3
GEOMETRISCHE
GROESSEN
.
147
ALBERT
FEINAEUGLE,
SORIN
FERICEAN,
STEFAN
HUBRICH,
ALEXANDER
FORKL,
CHRISTOPHER
HERFORT,
ERNST
HALDER,
BERNHARD
HAHN,
THOMAS
BURKHARDT,
STEFAN
SESTER,
STEFAN
BASLER,
MICHAEL
ROEBEL,
GERT
SCHOENFELDER,
CARSTEN
GIEBELER,
JUERGEN
REICHENBACH
UND
THOMAS
ENGEL
3.1
WEG-UND
ABSTANDSENSOREN
.
147
3.1.1
INDUKTIVE
ABSTANDS
UND
WEGSENSOREN
.
151
3.1.1.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
MORPHOLOGISCHE
BESCHREIBUNG
DER
INDUKTIVSENSOREN
.
151
3.1.1.2
BERUEHRUNGSLOSE
INDUKTIVE
ABSTANDSSENSOREN
(INS)
.
152
3.1.1.3
BERUEHRUNGSLOSE
INDUKTIVE
WEGSENSOREN
(IWS)
.
161
3.1.1.4
DIFFERENZIALTRANSFORMATOREN
MIT
VERSCHIEBBAREM
KERN
(LVDT)
.
164
3.1.1.5
GEPULSTER
INDUKTIVER
LINEAR-POSITIONSSENSOR
(MICROPULSE
BIW)
.
169
3.1.1.6
SIGNALVERARBEITUNG
DURCH
PHASENMESSUNG
(SAGENTIA)
.
173
3.1.1.7
PLCD-WEGSENSOREN
(PERMANENTLINEAR
CONTACTLESS
DISPLACEMENT
SENSOR)
.
179
3.1.1.8
BERUEHRUNGSLOSE
MAGNETOINDUKTIVE
WEGSENSOREN
(
SMARTSENS-BIL)
.
185
3.1.2
OPTOELEKTRONISCHE
ABSTANDS
UND
WEGSENSOREN
.
193
3.1.2.1
UEBERSICHT
.
193
3.1.2.2
OPTOELEKTRONISCHE
BAUTEILE
.
195
3.1.2.3
OPTISCHE
GRUNDLAGEN
VON
ABSTANDSSENSOREN
.
199
3.1.2.4
MESSPRINZIP:
TRIANGULATION
.
204
3.1.2.5
MESSPRINZIP:
PULSLAUFZEITVERFAHREN
.
205
3.1.2.6
MESSPRINZIP:
PHASEN-ODER
FREQUENZLAUFZEITVERFAHREN
.
207
3.1.2.7
MESSPRINZIP:
FOTOELEKTRISCHE
ABTASTUNG
.
209
3.1.2.8
MESSPRINZIP:
INTERFEROMETRISCHE
LAENGENMESSUNG
.
211
3.1.3
ULTRASCHALLSENSOREN
ZUR
ABSTANDSMESSUNG
UND
OBJEKTERKENNUNG
.
212
3.1.3.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
AUFBAU
.
212
3.1.3.2
AUFBAU
DES
ULTRASCHALLWANDLERS
.
214
3.1.3.3
ERFASSUNGSBEREICH
EINES
ULTRASCHALLSENSORS
.
214
3.1.3.4
UMLENKUNG
DES
ULTRASCHALLS
.
216
3.1.3.5
OBJEKT-UND
UMWELTEINFLUESSE
.
217
3.1.3.6
ANWENDUNGEN
.
218
3.1.4
POTENZIOMETRISCHE
WEG
UND
WINKELSENSOREN
.
221
3.1.4.1
EINLEITUNG
.
221
3.1.4.2
FUNKTIONSPRINZIP
UND
KENNGROESSEN
VON
POTENZIOMETRISCHEN
SENSOREN
.
222
3.1.4.3
TECHNOLOGIE
UND
AUFBAUTECHNIK
.
226
3.1.4.4
PRODUKTE
UND
APPLIKATIONEN
.
231
3.1.5
MAGNETOSTRIKTIVE
WEGSENSOREN.
233
3.1.5.1
WIRKPRINZIP
UND
AUFBAU
MAGNETOSTRIKTIVER
WEGSENSOREN
.
233
3.1.5.2
GEHAEUSEKONZEPTE
UND
ANWENDUNGEN
.
237
3.1.6
WEGSENSOREN
MIT
MAGNETISCH
CODIERTER
MASS
VERKOERPERUNG
.
243
3.1.6.1
MESSPRINZIP
.
243
3.1.6.2
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
INKREMENTELLER
UND
ABSOLUTER
MESS-SYSTEME
.
246
3.1.6.3
KENNWERTE
.
251
3.1.6.4
SENSORTYPEN
IM
VERGLEICH
.
253
3.1.6.5
ANWENDUNGSBEISPIELE
.
255
3.1.7
SPEZIELLE
SENSOREN
FUER
DIE
LINEARE
WEGMESSUNG
.
256
3.1.7.1
UMSETZUNG
VON
LINEARBEWEGUNG
IN
DREHBEWEGUNG.
.
256
3.1.7.2
PRINZIP
DER
YYOPTISCHEN
MAUS"
FUER
DIE
WEGMESSUNG
.
.
258
3.2
SENSOREN
FUER
WINKEL
UND
DREHBEWEGUNG
.
259
3.2.1
OPTISCHE
DREHGEBER
.
270
3.2.1.1
PHYSIKALISCHE
PRINZIPIEN
.
270
3.2.1.2
AUFBAU
OPTISCHER
DREHGEBER
.
275
3.2.1.3
BESONDERE EIGENSCHAFTEN
OPTISCHER
DREHGEBER
.
282
3.2.2
MAGNETISCH
CODIERTER
DREHGEBER
.
283
3.2.3
UMDREHUNGSZAEHLENDE
WINKELSENSOREN
.
289
3.2.3.1
ALLGEMEINES
FUNKTIONSPRINZIP
UND
MORPHOLOGISCHE
BESCHREIBUNG
VON
UMDREHUNGEN
ZAEHLENDEN
WINKELSENSOREN
.
289
3.2.3.2
GETRIEBEBASIERENDE
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN.
290
3.2.3.3
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN
AUF
INDUKTIVER
BASIS
.
292
3.2.3.4
BATTERIEPUFFERUNG
DER
UMDREHUNGSINFORMATION
.
294
3.2.3.5
NEUARTIGES
GMR-SYSTEM
ZUR
DETEKTION
UND
SPEICHERUNG
VON
UMDREHUNGSINFORMATION
.
295
3.2.3.6
WEITERE
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN
MIT
INDUKTIVEM
ENERGY
HARVESTING
.
301
3.2.4
KAPAZITIVE
DREHGEBER
.
303
3.2.5
VARIABLE
TRANSFORMATOREN,
RESOLVER
.
307
3.2.5.1
ALLGEMEINES
FUNKTIONSPRINZIP
DES
VT
.
307
3.2.5.2
SIGNIFIKANTE
VARIANTEN
VON
VT
.
308
3.2.5.3
RESOLVER,
EINE
REPRAESENTATIVE
VARIANTE
VON
VT
.
308
3.2.6
IVPP
ODER
SIN/COS-SCHNITTSTELLE
.
315
3.2.7
INKREMENTELLE
GEBER
.
318
3.3
NEIGUNG
.
320
3.3.1
MAGNETORESISTIVE
NEIGUNGSSENSOREN
.
320
3.3.2
KOMPASS-SENSOREN
.
323
3.3.3
ELEKTROLYTISCHE
SENSOREN
.
323
3.3.4
PIEZORESISTIVE
NEIGUNGSSENSOREN/
DMS-BIEGEBALKENSENSOREN
.
324
3.3.5
MEMS
.
325
3.3.6
SERVOINCLINOMETER
.
326
3.3.7
UEBERSICHT
UND
AUSWAHL
VON
NEIGUNGSSENSOREN
.
327
3.4
SENSOREN
ZUR
OBJEKTERFASSUNG
.
328
3.4.1
NAEHERUNGSSCHALTER
.
328
3.4.2
OBJEKTERKENNUNG
UND
ABSTANDSMESSUNG MIT
ULTRASCHALL
.
341
3.4.3
OBJEKTERKENNUNG
MIT
RADAR
.
344
3.4.4
PYROELEKTRISCHE
SENSOREN
FUER
DIE
BEWEGUNGS
UND
PRAESENZDETEKTION
.
345
3.4.5
OBJEKTERKENNUNG
MIT
LASERSCANNER
.
348
3.4.6
SENSOREN
ZUR
AUTOMATISCHEN
IDENTIFIKATION
(AUTO-IDENT)
.
350
3.4.6.1
UEBERSICHT
.
350
3.4.6.2
BARCODESCANNER
.
351
3.4.6.3
AUTO-IDENT-KAMERAS
.
359
3.5
DREIDIMENSIONALE
MESSMETHODEN
(3D-MESSUNG)
.
369
3.5.1
TASTENDE
3D-MESSMETHODEN
.
370
3.5.2
OPTISCH
TASTENDE
3D-MESSMETHODEN
.
373
3.5.3
BILDGEBENDE
3D-MESSMETHODEN
.
377
3.5.4
UEBERSICHT
ZU
3D-MESSMETHODEN
.
381
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
382
4
MECHANISCHE
MESSGROESSEN
.
387
EKBERT
HERING,
GERT
SCHOENFELDER
UND
STEFAN
VINZELBERG
4.1
MASSE
.
387
4.1.1
DEFINITION
.
387
4.1.2
ANWENDUNGEN
.
388
4.2
KRAFT
.
390
4.2.1
DEFINITION
.
390
4.2.2
EFFEKTE
FUER
DIE
ANWENDUNGEN
.
391
4.2.3
ANWENDUNGSBEREICHE
.
395
4.3
DEHNUNG
.
399
4.3.1
DEFINITION
.
399
4.3.2
MESSUNG
DER
DEHNUNG
.
400
4.4
DRUCK
.
402
4.4.1
DEFINITION
.
402
4.4.2
MESSPRINZIPIEN
.
404
4.4.3
MESSANORDNUNGEN
.
405
4.5
DREHMOMENT
.
409
4.5.1
DEFINITION
.
409
4.5.2
MESSPRINZIPIEN
.
409
4.5.3
ANWENDUNGSBEREICHE
.
411
4.6
HAERTE
.
412
4.6.1
DEFINITION
.
412
4.6.2
MAKROSKOPISCHE
HAERTEBESTIMMUNG
.
412
4.6.3
HAERTEBESTIMMUNG
DURCH
NANOINDENTATION
.
413
4.6.4
SENSOREN
FUER
DIE
NANO-HAERTEMESSUNG
.
414
4.6.5
MODELL
UND
AUSWERTUNG
.
415
4.6.6
ANWENDUNGEN
.
416
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
418
5
ZEITBASIERTE
MESSGROESSEN
.
419
GERT
SCHOENFELDER
UND
GERD
STEPHAN
5.1
ZEIT
.
419
5.2
FREQUENZ
.
420
5.3
PULSBREITE
.
426
5.4
PHASE,
LAUFZEIT
UND
LICHTLAUFZEIT
.
428
5.5
VISUELLE
DARSTELLUNG
VON
MESSGROESSEN
.
434
5.6
DREHZAHL
UND
DREH
WINKEL
.
444
5.7
GESCHWINDIGKEIT
.
448
5.8
BESCHLEUNIGUNG
.
451
5.9
DURCHFLUSS
(MASSE
UND
VOLUMEN)
.
457
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
462
6
TEMPERATURMESSTECHNIK
.
463
MARTIN
LIESS,
EKBERT
HERING
UND
LOTHAR
MICHALOWSKY
6.1
TEMPERATUR
ALS
PHYSIKALISCHE
ZUSTANDSGROESSE
.
463
6.2
MESSPRINZIPIEN
UND
MESSBEREICHE
.
465
6.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
ELEKTRISCHEN
WIDERSTANDES
.
466
6.3.1
METALLE
.
466
6.3.2
METALLE
MIT
DEFINIERTEN
ZUSAETZEN
(LEGIERUNGEN)
ODER
GITTERFEHLERN
.
470
6.3.3
LONENLEITWERKSTOFFE
FUER
HOHE
TEMPERATUREN.
471
6.3.4
THERMISTOREN
.
472
6.3.5
ENGEWIDERSTAND-TEMPERATUR-SENSOREN
(SPREADING
RESISTOR)
.
473
6.3.6
DIODEN
.
475
6.4
THERMOELEKTRIZITAET
(SEEBECK-EFFEKT)
.
475
6.5
WAERMEAUSDEHNUNG
.
482
6.5.1
WAERMEAUSDEHNUNG
FESTER
KOERPER
.
482
6.5.2
WAERMEAUSDEHNUNG
VON
FLUESSIGKEITEN
.
485
6.5.3
WAERMEAUSDEHNUNG
VON
GASEN
.
486
6.6
TEMPERATUR
UND
FREQUENZ
.
487
6.7
THERMOCHROMIE
.
487
6.8
SEGERKEGEL
.
488
6.9
BERUEHRUNGSLOSE
OPTISCHE
TEMPERATURMESSUNG
.
489
6.9.1
STRAHLUNGSTHERMOMETER
(PYROMETER)
.
489
6.9.2
FASEROPTISCHE
ANWENDUNGEN
.
492
6.9.2.1
INTRINSISCHE
SENSOREN,
DTS
(DISTRIBUTED
TEMPERATURE
SENSING)
.
492
6.9.2.2
EXTRINSISCHE
SENSOREN
.
494
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
495
7
ELEKTRISCHE
UND
MAGNETISCHE
MESSGROESSEN
.
497
GERT
SCHOENFELDER
UND
ANDREAS
WILDE
7.1
SPANNUNG
.
497
7.1.1
DEFINITION
.
497
7.1.2
MESSANORDNUNGEN
.
502
7.2
STROMSTAERKE
.
507
7.2.1
DEFINITION
.
507
7.2.2
MESSANORDNUNGEN
.
508
7.3
ELEKTRISCHE
LADUNG
UND
KAPAZITAET
.
510
7.3.1
DEFINITION
.
510
7.3.2
MESSANORDNUNGEN
.
514
7.4
ELEKTRISCHE
LEITFAEHIGKEIT
UND
SPEZIFISCHER
ELEKTRISCHER
WIDERSTAND
.
518
7.4.1
DEFINITION
.
518
7.4.2
MESSANORDNUNGEN
.
519
7.5
ELEKTRISCHE
FELDSTAERKE
.
522
7.5.1
DEFINITION
.
522
7.5.2
MESSPRINZIPIEN
FUER
DIE
ELEKTRISCHE
FELDSTAERKE
.
523
7.6
ELEKTRISCHE
ENERGIE
UND
LEISTUNG
.
524
7.6.1
DEFINITIONEN
.
524
7.6.2
FORMEN
VON
LEISTUNG
.
525
7.6.3
MESSPRINZIPIEN
.
527
7.7
INDUKTIVITAET
.
531
7.7.1
DEFINITION
.
531
7.7.2
MESSPRINZIPIEN
.
531
7.8
MAGNETISCHE
FELDSTAERKE
.
533
7.8.1
DEFINITION
.
533
7.8.2
MESSPRINZIPIEN
MAGNETISCHER
GROESSEN
.
533
7.8.3
MESSANORDNUNGEN
.
534
7.8.4
MEHRDIMENSIONALE
MESSUNGEN
MIT
DEM
HALL-EFFEKT
.
536
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
538
8
RADIO
UND
FOTOMETRISCHE
GROESSEN
.
539
EKBERT
HERING
UND
GERT
SCHOENFELDER
8.1
RADIOMETRIE
.
539
8.1.1
RADIOMETRISCHE
GROESSEN
.
539
8.1.2
MESSUNG
ELEKTROMAGNETISCHER
STRAHLUNG
.
544
8.2
FOTOMETRIE
.
544
8.2.1
FOTOMETRISCHE
GROESSEN
.
544
8.2.2
MESSUNG
FOTOMETRISCHER
GROESSEN
.
548
8.3
ANWENDUNG
VON
HELLIGKEITSSENSOREN
.
550
8.4
FARBE
.
552
8.4.1
FARBEMPFINDEN
.
552
8.4.2
FARBMODELLE
.
555
8.4.3
FARBSYSTEME
.
556
8.4.4
FARBFILTER
FUER
SENSOREN
.
556
8.4.5
FARBSENSOREN
.
559
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
560
9
AKUSTISCHE
MESSGROESSEN
.
561
EKBERT
HERING
9.1
DEFINITION
WICHTIGER AKUSTISCHER
GROESSEN
.
561
9.2
MENSCHLICHE
WAHRNEHMUNG
.
563
9.2.1
PEGEL
.
563
9.2.2
LAUTSTAERKE
.
564
9.2.3
LAUTHEIT
.
566
9.3
SCHALLWANDLER
.
567
9.4
ANWENDUNGSFELDER
.
569
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
572
10
KLIMATISCHE
UND
METEOROLOGISCHE
MESSGROESSEN
.
573
ROBERT
KRAH,
ROLAND
WERNECKE,
GERT
SCHOENFELDER
UND
GERD
STEPHAN
10.1
FEUCHTIGKEIT
IN
GASEN
.
573
10.1.1
DEFINITIONEN
UND
GLEICHUNGEN
.
573
10.1.2
FEUCHTEMESSUNGEN
IN
GASEN
.
579
10.1.2.1
PSYCHROMETER,
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
579
10.1.2.2
TAUPUNKTSPIEGEL
.
582
10.1.2.3
KAPAZITIVE
FEUCHTEMESSUNG
.
585
10.1.2.4
INTEGRIERTE
KAPAZITIVE
FEUCHTESENSOREN
MIT
BUS-AUSGANG
.
585
10.2
FEUCHTEBESTIMMUNG
IN
FESTEN
UND
FLUESSIGEN
STOFFEN
.
587
10.2.1
DIREKTE
VERFAHREN
ZUR
BESTIMMUNG
DER
MATERIALFEUCHTE
.
588
10.2.1.1
PROZENTUALER
WASSERGEHALT
EINER
MATERIALPROBE
.
588
10.2.1.2
WASSERAKTIVITAET
EINER
MATERIALPROBE
.
589
10.2.1.3
KARL-FISCHER-TITRATION
.
590
10.2.1.4
CALCIUMCARBID-METHODE
.
590
10.2.1.5
CALCIUMHYDRID-METHODE
.
591
10.2.2
INDIREKTE
MESSVERFAHREN
ZUR
BESTIMMUNG
DER
MATERIALFEUCHTE
.
591
10.2.2.1
MESSUNG
DER
ELEKTRISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
591
10.2.2.2
ERFASSEN
DER
OPTISCHEN
EIGENSCHAFTEN
VON
WASSER
UND
WASSERDAMPF
.
593
10.2.2.3
MESSUNG
DES
SAUGDRUCKES
IN
FEUCHTEN
MATERIALIEN
(TENSIOMETRIE)
.
594
10.2.2.4
MESSUNG
DER
ATOMAREN
EIGENSCHAFTEN
.
594
10.2.2.5
NUKLEAR-MAGNETISCHES-RESONANZ
VERFAHREN
(NMR)
.
595
10.2.2.6
MESSUNG
DER
WAERMELEITFAEHIGKEIT
.
596
10.3
MESSUNG
VON
NIEDERSCHLAEGEN
IM
AUSSENKLIMA
.
596
10.4
FEUCHTEMESSUNG
IN
GESCHLOSSENEN
RAEUMEN
.
599
10.4.1
MESSUNG
DES
KLIMAS
IN
WOHNUNGEN
UND
AM
ARBEITSPLATZ
.
599
10.4.2
KLIMA
IN
MUSEEN
UND
AUSSTELLUNGSRAEUMEN
.
600
10.4.3
KLIMA
IN
ELEKTRISCHEN
ANLAGEN
.
603
10.4.4
BEEINFLUSSEN
DES
RAUMKLIMAS
.
604
10.5
LUFTDRUCK
.
605
10.6
WIND-UND
LUFTSTROEMUNG
.
606
10.6.1
DEFINITION
.
606
10.6.2
METHODEN
ZUR
WINDMESSUNG
.
607
10.7
WASSERSTROEMUNG
.
612
10.7.1
DEFINITION
.
612
10.7.2
DIREKTE
UND
INDIREKTE
DURCHFLUSSMESSUNG
.
612
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
617
11
AUSGEWAEHLTE
CHEMISCHE
MESSGROESSEN
.
619
WINFRIED
VONAU
11.1
REDOXPOTENZIAL
.
619
11.1.1
ALLGEMEINES
.
619
11.1.2
EDELMETALLISCHE
REDOXELEKTRODEN
.
622
11.1.3
REDOXGLASELEKTRODEN
.
625
11.1.4
BEZUGSELEKTRODEN
.
627
11.2
IONEN
INKL.
HYDRONIUMIONEN
.
633
11.2.1
ALLGEMEINES
.
633
11.2.2
PH-MESSUNG
.
634
11.2.3
WEITERE
IONEN
.
641
11.3
GASE
.
646
11.3.1
ALLGEMEINES
.
646
11.3.2
GASE
IM
PHYSIKALISCH
GELOESTEN
ZUSTAND
BZW.
BEI
NORMALTEMPERATUR
.
646
11.3.2.1
FESTELEKTROLYTSENSOREN
.
649
11.3.2.2
ELEKTROCHEMISCHE
ZELLEN
MIT
FESTEN
ELEKTROLYTEN
.
649
11.3.3
HALBLEITER-GASSENSOREN
-
METALLOXIDHALBLEITERSENSOREN
(MOS)
.
661
11.3.4
PELLISTOREN
.
663
11.4
ELEKTROLYTISCHE
LEITFAEHIGKEIT
.
663
11.4.1
ALLGEMEINES
.
663
11.4.2
KOHLRAUSCH-MESSZELLEN
.
664
11.4.3
MEHRELEKTRODEN-MESSZELLEN
.
665
11.4.4
ELEKTRODENLOSE
LEITFAEHIGKEITSMESSZELLEN
.
666
11.4.5
BEISPIELE
ZUR
ANWENDUNG
VON
LEITFAEHIGKEITSSENSOREN
.
667
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
670
12
BIOLOGISCHE
UND
MEDIZINISCHE
SENSOREN
.
673
ELFRIEDE
SIMON
12.1
BIOLOGISCHE
SENSORIK
.
673
12.1.1
BIOSENSORIK
.
673
12.1.2
ECHTE
BIOLOGISCHE
SENSOREN
.
675
12.2
FUNKTIONSPRINZIPIEN
DER
BIOSENSOREN
.
677
12.2.1
KALORIMETRISCHE
SENSOREN
.
678
12.2.2
MIKROGRAVIMETRISCHE
SENSOREN
.
680
12.2.3
OPTISCHESENSOREN
.
681
12.2.4
ELEKTROCHEMISCHE
SENSOREN
.
684
12.2.5
IMMOBILISIERUNGSMETHODEN
.
686
12.3
PHYSIKALISCHE
UND
CHEMISCHE
SENSOREN
IN
DER
MEDIZIN
.
687
12.3.1
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE
BLUTANALYSEN
.
688
12.3.2
KLINISCH-CHEMISCHE
BLUTANALYSEN
.
692
12.4
ENZYMATISCHE
METHODEN
-
ENZYMSENSOREN
.
693
12.4.1
ENZYMBASIERTER
ANALYTNACHWEIS
.
696
12.4.2
BESTIMMUNG
DER
ENZYMAKTIVITAET
.
698
12.4.3
ANWENDUNGSFELDER
ENZYMATISCHER
TESTS
.
698
12.5
IMMUNOLOGISCHE
METHODEN
-
IMMUNOSENSOREN
.
699
12.5.1
DIREKTE
IMMUNOSENSOREN
.
703
12.5.2
INDIREKTE
IMMUNOSENSOREN
.
703
12.5.3
ANWENDUNGSFELDER
VON
IMMUNOSENSOREN
.
705
12.6
DNA-BASIERTE
SENSOREN
.
707
12.6.1
HYBRIDISIERUNGSDIAGNOSTIK
.
708
12.6.2
ANWENDUNG
UND
EINSATZ
VON
DNA-SENSOREN
.
709
12.7
ZELLBASIERTE
SENSORIK
.
711
12.7.1
METABOLISCHER
ZELLCHIP
.
712
12.7.2
NEURO-CHIP
.
712
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
714
13
MESSGROESSEN
FUER
IONISIERENDE
STRAHLUNG
.
715
HARTMUT
BAERWOLFF
13.1
EINFUEHRUNG
UND
PHYSIKALISCHE
GROESSEN
.
715
13.2
WECHSELWIRKUNG
VON
IONISIERENDER
STRAHLUNG
MIT
MATERIE
.
720
13.3
EINTEILUNG
DER
SENSOREN
.
725
13.4
GASGEFUELLTE
STRAHLUNGSSENSOREN
.
728
13.5
STRAHLUNGSSENSOREN
NACH
DEM
ANREGUNGSPRINZIP
.
733
13.6
HALBLEITERSENSOREN
.
735
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
745
14
FOTOELEKTRISCHE
SENSOREN
.
747
MARTIN
LIESS,
GERT
SCHOENFELDER
UND
EKBERT
HERING
14.1
STRAHLUNG
.
747
14.2
SZINTILLATOREN
.
748
14.3
AEUSSERER
FOTOEFFEKT
.
750
14.3.1
FOTOMULTIPLIER
.
750
14.3.2
CHANNEL-FOTOMULTIPLIER
.
751
14.3.3
BILDAUFNAHMEROEHREN
.
752
14.4
INNERER
FOTOEFFEKT
.
752
14.4.1
FOTOLEITER
.
753
14.4.2
FOTODIODEN
.
755
14.4.3
FOTOTRANSISTOR,
FOTOTHYRISTOR
UND
FOTO-FET
.
758
14.4.4
CMOS-BILDSENSOREN
.
758
14.4.5
HOCHDYNAMISCHE
CMOS-BILDSENSOREN
.
759
14.5
CCD-SENSOREN
.
761
14.5.1
ZEILENSENSOREN
.
761
14.5.2
CCD-MATRIXSENSOREN
.
763
14.6
QUANTUM
WELL
INFRARED
PHOTODETECTOR
QWIP
.
764
14.7
THERMISCHE
OPTISCHE
DETEKTOREN
.
765
14.7.1
THERMOSAEULEN
.
766
14.7.2
PYROELEKTRISCHE
DETEKTOREN
.
768
14.7.3
BOLOMETER
.
770
15
SIGNALAUFBEREITUNG
UND
KALIBRIERUNG
.
771
GERT
SCHOENFELDER
15.1
SIGNALAUFBEREITUNG
.
771
15.1.1
ANALOGE
(DISKRETE)
SIGNALAUFBEREITUNG
.
772
15.1.2
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
SYSTEMSCHALTKREISEN
.
773
15.1.3
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
ASICS
.
773
15.1.4
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
MIKROCONTROLLERN
.
774
15.2
SENSORKALIBRIERUNG
.
775
15.2.1
PASSIVE
KOMPENSATION
.
776
15.2.2
JUSTAGE
MIT
ANALOGER
SIGNAL
VERARBEITUNG
.
777
15.2.3
JUSTAGE
MIT
DIGITALER
SIGNAL
VERARBEITUNG.
778
15.3
ENERGIEMANAGEMENTBEISENSOREN
.
780
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
782
16
INTERFACE
.
783
SCHOENFELDER GERT
16.1
ANALOGE
INTERFACES
.
783
16.1.1
SPANNUNGSAUSGANG
.
784
16.1.2
RATIOMETRISCHER
SPANNUNGSAUSGANG
.
785
16.1.3
STROMAUSGANG
.
785
16.1.4
FREQUENZAUSGANG
UND
PULSWEITENMODULATION
.
787
16.1.5
4-/6-DRAHT-INTERFACE
.
788
16.2
DIGITALE
INTERFACES
.
789
16.2.1
C
AN-GRUPPE
.
792
16.2.2
LON
.
794
16.2.3
HART
.
794
16.2.4
RS485
.
795
16.2.5
IO-LINK
.
795
16.2.6
PROFIBUS
.
797
16.2.7
I
2
C
.
798
16.2.8
SPI
.
799
16.2.9
IEEE
1451
.
801
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
804
17
SICHERHEITSASPEKTE
BEI
SENSOREN
.
805
SORIN
FERICEAN
UND
GERT
SCHOENFELDER
17.1
EIGENSCHAFTEN
ZUR
FUNKTIONSUEBERWACHUNG
.
805
17.2
ELEKTROMAGNETISCHE
VERTRAEGLICHKEIT
(EMV)
.
809
17.3
FUNKTIONALE
SICHERHEIT
(SIL)
.
813
17.4
SENSOREN
IN
EXPLOSIVER
UMGEBUNG
(ATEX)
.
815
17.4.1
GRUNDLAGEN
DES
ATEX
.
816
17.4.2
ZUENDSCHUTZART
EIGENSICHERHEIT
.
818
17.4.3
ZUENDSCHUTZART
DRUCKFESTE
KAPSELUNG
.
820
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
820
18
MESSFEHLER,
MESSGENAUIGKEIT
UND
MESSPARAMETER
.
821
GERT
SCHOENFELDER
18.1
EINTEILUNG
DER
MESSFEHLER
NACH
IHRER
URSACHE
.
821
18.2
DARSTELLUNG
VON
MESSFEHLERN
.
823
18.2.1
ARITHMETISCHER
MITTELWERT,
FEHLERSUMME
UND
STANDARDABWEICHUNG
.
823
18.2.2
ABSOLUTER
FEHLER
.
824
18.2.3
RELATIVER
FEHLER
.
824
18.3
MESSPARAMETER
.
827
18.3.1
STREUUNG
VON
MESSWERTEN
.
827
18.3.2
AUFLOESUNG
VON
MESSWERTEN
.
828
18.3.3
SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND
UND
DYNAMIK
VON
MESSWERTEN
.
829
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
830
19
SENSOREN
UNTER
LOW
POWER-BEDINGUNGEN
.
831
SCHOENFELDER
GERT
19.1
DEFINITION
VON
LOW
POWER
.
831
19.2
PROZESSANALYSE
UND
SENSORDEFINITION
.
832
19.2.1
AUSWAHL
DER
METHODE
DES
MESSVERFAHRENS
.
832
19.2.1.1
OERTLICHES
ZIEL
DER
MESSWERTE
.
833
19.2.1.2
STOERVERHALTEN
.
833
19.2.1.3
SENSORINFORMATIONEN
.
833
19.3
SYSTEMKOMPONENTEN
.
834
19.3.1
KOMPONENTENAUSWAHL
.
834
19.3.1.1
ENERGIEVERSORGUNG
.
834
19.3.1.2
ENERGIEERZEUGUNG
.
834
19.3.1.3
WAHL
EINER
CPU
.
835
19.3.1.4
AUSWAHL
DES
SENSORS
.
835
19.3.1.5
AUFBAU
EINES
INTERFACE
.
835
19.3.2
HARDWAREBETRACHTUNGEN
.
836
19.3.2.1
BATTERIEN
UND
AKKUMULATOREN
.
836
19.3.2.2
ZEITVERHALTEN
EINZELNER
VERBRAUCHER
.
837
19.3.2.3
ZEITSTEUERUNG
.
838
19.3.3
FIRMWARE
UND
ENERGIEVERBRAUCH
.
839
19.3.3.1
SOFTWAREORGANISATION
.
839
19.3.3.2
OPTIMIERUNG
DER
RECHENABLAEUFE
.
839
19.3.3.3
OPTIMIERUNG
DER
DATENUEBERTRAGUNG
.
840
19.3.3.4
AUSLAGERUNG
VON
AUFGABEN
.
840
19.4
ENERGIEKALKULATION
.
840
LITERATUR
.
841
STICHWORTVERZEICHNIS
.
843 |
| adam_txt |
1
SENSORSYSTEME
.
1
EKBERT
HERING
1.1
DEFINITION
UND
WIRKUNGSWEISE.
1
1.2
EINTEILUNG
.
2
2
PHYSIKALISCHE
EFFEKTE
ZUR
SENSORNUTZUNG
.
5
EKBERT
HERING,
THOMAS
KUBASTA,
FRANK
WINKENS,
MARTIN
LIESS,
WINFRIED
VONAU,
ULRICH
GUTH
UND
KARL-ERNST
BIEHL
2.1
PIEZOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
5
2.1.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
5
2.1.2
MATERIALIEN
.
8
2.1.3
ANWENDUNGEN
.
9
2.2
RESISTIVER
UND
PIEZORESISTIVER
EFFEKT
.
9
2.2.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
9
2.2.2
RESISTIVER
EFFEKT
UND
DESSEN
ANWENDUNG
DURCH
DEHNMESS-STREIFEN
(DMS)
.
11
2.2.3
PIEZORESISTIVER
EFFEKT
UND
DESSEN
ANWENDUNG
DURCH
SILICIUM-HALBLEITER-ELEMENTE
.
13
2.3
MAGNETORESISTIVER
EFFEKT
.
16
2.3.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
16
2.3.2
VORTEILE
DER
XMR-TECHNOLOGIE
.
21
2.3.3
ANWENDUNGEN
DER
XMR-TECHNOLOGIE
.
22
2.4
MAGNETOSTRIKTIVER
EFFEKT
.
26
2.4.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
26
2.4.2
VORTEILE
DER
MAGNETOSTRIKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
27
2.4.3
ANWENDUNGEN
DER
MAGNETOSTRIKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
28
2.5
EFFEKTE
DER
INDUKTION
.
30
2.5.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
30
2.5.2
VORTEILE
DER
INDUKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
36
2.5.3
ANWENDUNGEN
DER
INDUKTIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
36
2.6
EFFEKTE
DER
KAPAZITAET
.
38
2.6.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
38
2.6.1.1
KONDENSATOR
UND
KAPAZITAET
.
38
2.6.1.2
KAPAZITAET
IM
WECHSELSTROMKREIS
.
42
2.6.2
VORTEILE
DER KAPAZITIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
49
2.6.3
ANWENDUNGEN
DER
KAPAZITIVEN
SENSOR-TECHNOLOGIE
.
50
2.7
GAUSS-EFFEKT
.
51
2.7.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
51
2.7.2
ANWENDUNG
DES
GAUSS-EFFEKTES
.
53
2.8
HALL-EFFEKT
.
55
2.8.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
55
2.8.2
ANWENDUNG
DES
HALL-EFFEKTES
.
58
2.9
WIRBELSTROM-EFFEKT
.
61
2.9.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
61
2.9.2
ANWENDUNG
DES
WIRBELSTROM-EFFEKTES
.
62
2.10
THERMOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
66
2.11
THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT
.
71
2.11.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
71
2.11.2
VORTEILE
DER
SENSORIK
MIT
DEM
THERMOWIDERSTANDS-EFFEKT
.
73
2.11.3
EINSATZGEBIETE
.
74
2.12
TEMPERATUREFFEKTE
BEI
HALBLEITERN
.
75
2.12.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
75
2.12.2
KALTLEITER
(PTC-WIDERSTAENDE)
.
76
2.12.3
HEISSLEITER
(NTC-WIDERSTAENDE)
.
78
2.13
PYROELEKTRISCHER
EFFEKT
.
81
2.13.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
81
2.13.2
MATERIALIEN
.
83
2.13.3
ANWENDUNGEN
.
84
2.14
FOTOELEKTRISCHER
EFFEKT
.
87
2.14.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
87
2.14.2
FOTOELEKTRISCHE
SENSORELEMENTE
.
91
2.14.3
FOTOELEKTRISCHE
SENSORELEMENTE
.
93
2.15
ELEKTROOPTISCHER
EFFEKT
.
101
2.15.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
101
2.15.2
MATERIALIEN
.
103
2.15.3
ANWENDUNGEN
.
103
2.16
ELEKTROCHEMISCHE
EFFEKTE
.
106
2.16.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
KLASSIFIZIERUNG
.
106
2.16.2
POTENZIOMETRISCHE
SENSOREN
.
106
2.16.3
AMPEROMETRISCHE
SENSOREN
.
111
2.16.4
KONDUKTOMETRISCHE
UND
IMPEDIMETRISCHE
SENSOREN
.
113
2.16.5
ANWENDUNGSBEREICHE
.
113
2.17
CHEMISCHE
EFFEKTE
.
115
2.17.1
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE
WECHSELWIRKUNGEN
VON
GASEN
MIT
OBERFLAECHEN
.
115
2.17.2
GASLOESLICHKEIT
(ABSORPTION)
.
116
2.17.3
GASTRANSPORT ZUR
FESTKOERPEROBERFLAECHE
.
118
2.17.4
ADSORPTION
UND
CHEMISORPTION
.
120
2.17.5
REAKTIONEN
MIT
ADSORBIERTEN
SPEZIES
.
121
2.17.6
REAKTION
DES
GASES
MIT
DEM
FESTKOERPER
.
121
2.17.7
DIE
MISCHPHASENFEHLORDNUNG
.
124
2.18
AKUSTISCHE
EFFEKTE
.
125
2.18.1
DEFINITION
UND
EINTEILUNG
DES
SCHALLS
.
125
2.18.2
CHARAKTERISIERUNG
AKUSTISCHER
WELLEN
.
126
2.18.3
SCHALLGESCHWINDIGKEIT
IN
IDEALEN
GASEN
.
126
2.18.4
INTENSITAET
ODER
SCHALLSTAERKE
.
128
2.18.5
ABSORPTION
VON
SCHALL
IN
LUFT
.
129
2.18.6
REFLEKTION
UND
TRANSMISSION
.
129
2.19
OPTISCHE
EFFEKTE
.
131
2.19.1
PHYSIKALISCHE
EFFEKTE
.
131
2.19.2
AUFBAUOPTISCHERSENSOREN
.
135
2.19.3
KATEGORIENOPTISCHERSENSOREN
.
136
2.19.4
ANWENDUNGSFELDER
OPTISCHER
SENSOREN
.
138
2.20
DOPPLER-EFFEKT
.
139
2.20.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
PHYSIKALISCHE
BESCHREIBUNG
.
139
2.20.2
ANWENDUNGSBEREICHE
.
142
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
145
3
GEOMETRISCHE
GROESSEN
.
147
ALBERT
FEINAEUGLE,
SORIN
FERICEAN,
STEFAN
HUBRICH,
ALEXANDER
FORKL,
CHRISTOPHER
HERFORT,
ERNST
HALDER,
BERNHARD
HAHN,
THOMAS
BURKHARDT,
STEFAN
SESTER,
STEFAN
BASLER,
MICHAEL
ROEBEL,
GERT
SCHOENFELDER,
CARSTEN
GIEBELER,
JUERGEN
REICHENBACH
UND
THOMAS
ENGEL
3.1
WEG-UND
ABSTANDSENSOREN
.
147
3.1.1
INDUKTIVE
ABSTANDS
UND
WEGSENSOREN
.
151
3.1.1.1
FUNKTIONSPRINZIP
UND
MORPHOLOGISCHE
BESCHREIBUNG
DER
INDUKTIVSENSOREN
.
151
3.1.1.2
BERUEHRUNGSLOSE
INDUKTIVE
ABSTANDSSENSOREN
(INS)
.
152
3.1.1.3
BERUEHRUNGSLOSE
INDUKTIVE
WEGSENSOREN
(IWS)
.
161
3.1.1.4
DIFFERENZIALTRANSFORMATOREN
MIT
VERSCHIEBBAREM
KERN
(LVDT)
.
164
3.1.1.5
GEPULSTER
INDUKTIVER
LINEAR-POSITIONSSENSOR
(MICROPULSE
BIW)
.
169
3.1.1.6
SIGNALVERARBEITUNG
DURCH
PHASENMESSUNG
(SAGENTIA)
.
173
3.1.1.7
PLCD-WEGSENSOREN
(PERMANENTLINEAR
CONTACTLESS
DISPLACEMENT
SENSOR)
.
179
3.1.1.8
BERUEHRUNGSLOSE
MAGNETOINDUKTIVE
WEGSENSOREN
(
SMARTSENS-BIL)
.
185
3.1.2
OPTOELEKTRONISCHE
ABSTANDS
UND
WEGSENSOREN
.
193
3.1.2.1
UEBERSICHT
.
193
3.1.2.2
OPTOELEKTRONISCHE
BAUTEILE
.
195
3.1.2.3
OPTISCHE
GRUNDLAGEN
VON
ABSTANDSSENSOREN
.
199
3.1.2.4
MESSPRINZIP:
TRIANGULATION
.
204
3.1.2.5
MESSPRINZIP:
PULSLAUFZEITVERFAHREN
.
205
3.1.2.6
MESSPRINZIP:
PHASEN-ODER
FREQUENZLAUFZEITVERFAHREN
.
207
3.1.2.7
MESSPRINZIP:
FOTOELEKTRISCHE
ABTASTUNG
.
209
3.1.2.8
MESSPRINZIP:
INTERFEROMETRISCHE
LAENGENMESSUNG
.
211
3.1.3
ULTRASCHALLSENSOREN
ZUR
ABSTANDSMESSUNG
UND
OBJEKTERKENNUNG
.
212
3.1.3.1
FUNKTIONSPRINZIPIEN
UND
AUFBAU
.
212
3.1.3.2
AUFBAU
DES
ULTRASCHALLWANDLERS
.
214
3.1.3.3
ERFASSUNGSBEREICH
EINES
ULTRASCHALLSENSORS
.
214
3.1.3.4
UMLENKUNG
DES
ULTRASCHALLS
.
216
3.1.3.5
OBJEKT-UND
UMWELTEINFLUESSE
.
217
3.1.3.6
ANWENDUNGEN
.
218
3.1.4
POTENZIOMETRISCHE
WEG
UND
WINKELSENSOREN
.
221
3.1.4.1
EINLEITUNG
.
221
3.1.4.2
FUNKTIONSPRINZIP
UND
KENNGROESSEN
VON
POTENZIOMETRISCHEN
SENSOREN
.
222
3.1.4.3
TECHNOLOGIE
UND
AUFBAUTECHNIK
.
226
3.1.4.4
PRODUKTE
UND
APPLIKATIONEN
.
231
3.1.5
MAGNETOSTRIKTIVE
WEGSENSOREN.
233
3.1.5.1
WIRKPRINZIP
UND
AUFBAU
MAGNETOSTRIKTIVER
WEGSENSOREN
.
233
3.1.5.2
GEHAEUSEKONZEPTE
UND
ANWENDUNGEN
.
237
3.1.6
WEGSENSOREN
MIT
MAGNETISCH
CODIERTER
MASS
VERKOERPERUNG
.
243
3.1.6.1
MESSPRINZIP
.
243
3.1.6.2
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
INKREMENTELLER
UND
ABSOLUTER
MESS-SYSTEME
.
246
3.1.6.3
KENNWERTE
.
251
3.1.6.4
SENSORTYPEN
IM
VERGLEICH
.
253
3.1.6.5
ANWENDUNGSBEISPIELE
.
255
3.1.7
SPEZIELLE
SENSOREN
FUER
DIE
LINEARE
WEGMESSUNG
.
256
3.1.7.1
UMSETZUNG
VON
LINEARBEWEGUNG
IN
DREHBEWEGUNG.
.
256
3.1.7.2
PRINZIP
DER
YYOPTISCHEN
MAUS"
FUER
DIE
WEGMESSUNG
.
.
258
3.2
SENSOREN
FUER
WINKEL
UND
DREHBEWEGUNG
.
259
3.2.1
OPTISCHE
DREHGEBER
.
270
3.2.1.1
PHYSIKALISCHE
PRINZIPIEN
.
270
3.2.1.2
AUFBAU
OPTISCHER
DREHGEBER
.
275
3.2.1.3
BESONDERE EIGENSCHAFTEN
OPTISCHER
DREHGEBER
.
282
3.2.2
MAGNETISCH
CODIERTER
DREHGEBER
.
283
3.2.3
UMDREHUNGSZAEHLENDE
WINKELSENSOREN
.
289
3.2.3.1
ALLGEMEINES
FUNKTIONSPRINZIP
UND
MORPHOLOGISCHE
BESCHREIBUNG
VON
UMDREHUNGEN
ZAEHLENDEN
WINKELSENSOREN
.
289
3.2.3.2
GETRIEBEBASIERENDE
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN.
290
3.2.3.3
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN
AUF
INDUKTIVER
BASIS
.
292
3.2.3.4
BATTERIEPUFFERUNG
DER
UMDREHUNGSINFORMATION
.
294
3.2.3.5
NEUARTIGES
GMR-SYSTEM
ZUR
DETEKTION
UND
SPEICHERUNG
VON
UMDREHUNGSINFORMATION
.
295
3.2.3.6
WEITERE
UMDREHUNGSZAEHLVERFAHREN
MIT
INDUKTIVEM
ENERGY
HARVESTING
.
301
3.2.4
KAPAZITIVE
DREHGEBER
.
303
3.2.5
VARIABLE
TRANSFORMATOREN,
RESOLVER
.
307
3.2.5.1
ALLGEMEINES
FUNKTIONSPRINZIP
DES
VT
.
307
3.2.5.2
SIGNIFIKANTE
VARIANTEN
VON
VT
.
308
3.2.5.3
RESOLVER,
EINE
REPRAESENTATIVE
VARIANTE
VON
VT
.
308
3.2.6
IVPP
ODER
SIN/COS-SCHNITTSTELLE
.
315
3.2.7
INKREMENTELLE
GEBER
.
318
3.3
NEIGUNG
.
320
3.3.1
MAGNETORESISTIVE
NEIGUNGSSENSOREN
.
320
3.3.2
KOMPASS-SENSOREN
.
323
3.3.3
ELEKTROLYTISCHE
SENSOREN
.
323
3.3.4
PIEZORESISTIVE
NEIGUNGSSENSOREN/
DMS-BIEGEBALKENSENSOREN
.
324
3.3.5
MEMS
.
325
3.3.6
SERVOINCLINOMETER
.
326
3.3.7
UEBERSICHT
UND
AUSWAHL
VON
NEIGUNGSSENSOREN
.
327
3.4
SENSOREN
ZUR
OBJEKTERFASSUNG
.
328
3.4.1
NAEHERUNGSSCHALTER
.
328
3.4.2
OBJEKTERKENNUNG
UND
ABSTANDSMESSUNG MIT
ULTRASCHALL
.
341
3.4.3
OBJEKTERKENNUNG
MIT
RADAR
.
344
3.4.4
PYROELEKTRISCHE
SENSOREN
FUER
DIE
BEWEGUNGS
UND
PRAESENZDETEKTION
.
345
3.4.5
OBJEKTERKENNUNG
MIT
LASERSCANNER
.
348
3.4.6
SENSOREN
ZUR
AUTOMATISCHEN
IDENTIFIKATION
(AUTO-IDENT)
.
350
3.4.6.1
UEBERSICHT
.
350
3.4.6.2
BARCODESCANNER
.
351
3.4.6.3
AUTO-IDENT-KAMERAS
.
359
3.5
DREIDIMENSIONALE
MESSMETHODEN
(3D-MESSUNG)
.
369
3.5.1
TASTENDE
3D-MESSMETHODEN
.
370
3.5.2
OPTISCH
TASTENDE
3D-MESSMETHODEN
.
373
3.5.3
BILDGEBENDE
3D-MESSMETHODEN
.
377
3.5.4
UEBERSICHT
ZU
3D-MESSMETHODEN
.
381
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
382
4
MECHANISCHE
MESSGROESSEN
.
387
EKBERT
HERING,
GERT
SCHOENFELDER
UND
STEFAN
VINZELBERG
4.1
MASSE
.
387
4.1.1
DEFINITION
.
387
4.1.2
ANWENDUNGEN
.
388
4.2
KRAFT
.
390
4.2.1
DEFINITION
.
390
4.2.2
EFFEKTE
FUER
DIE
ANWENDUNGEN
.
391
4.2.3
ANWENDUNGSBEREICHE
.
395
4.3
DEHNUNG
.
399
4.3.1
DEFINITION
.
399
4.3.2
MESSUNG
DER
DEHNUNG
.
400
4.4
DRUCK
.
402
4.4.1
DEFINITION
.
402
4.4.2
MESSPRINZIPIEN
.
404
4.4.3
MESSANORDNUNGEN
.
405
4.5
DREHMOMENT
.
409
4.5.1
DEFINITION
.
409
4.5.2
MESSPRINZIPIEN
.
409
4.5.3
ANWENDUNGSBEREICHE
.
411
4.6
HAERTE
.
412
4.6.1
DEFINITION
.
412
4.6.2
MAKROSKOPISCHE
HAERTEBESTIMMUNG
.
412
4.6.3
HAERTEBESTIMMUNG
DURCH
NANOINDENTATION
.
413
4.6.4
SENSOREN
FUER
DIE
NANO-HAERTEMESSUNG
.
414
4.6.5
MODELL
UND
AUSWERTUNG
.
415
4.6.6
ANWENDUNGEN
.
416
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
418
5
ZEITBASIERTE
MESSGROESSEN
.
419
GERT
SCHOENFELDER
UND
GERD
STEPHAN
5.1
ZEIT
.
419
5.2
FREQUENZ
.
420
5.3
PULSBREITE
.
426
5.4
PHASE,
LAUFZEIT
UND
LICHTLAUFZEIT
.
428
5.5
VISUELLE
DARSTELLUNG
VON
MESSGROESSEN
.
434
5.6
DREHZAHL
UND
DREH
WINKEL
.
444
5.7
GESCHWINDIGKEIT
.
448
5.8
BESCHLEUNIGUNG
.
451
5.9
DURCHFLUSS
(MASSE
UND
VOLUMEN)
.
457
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
462
6
TEMPERATURMESSTECHNIK
.
463
MARTIN
LIESS,
EKBERT
HERING
UND
LOTHAR
MICHALOWSKY
6.1
TEMPERATUR
ALS
PHYSIKALISCHE
ZUSTANDSGROESSE
.
463
6.2
MESSPRINZIPIEN
UND
MESSBEREICHE
.
465
6.3
TEMPERATURABHAENGIGKEIT
DES
ELEKTRISCHEN
WIDERSTANDES
.
466
6.3.1
METALLE
.
466
6.3.2
METALLE
MIT
DEFINIERTEN
ZUSAETZEN
(LEGIERUNGEN)
ODER
GITTERFEHLERN
.
470
6.3.3
LONENLEITWERKSTOFFE
FUER
HOHE
TEMPERATUREN.
471
6.3.4
THERMISTOREN
.
472
6.3.5
ENGEWIDERSTAND-TEMPERATUR-SENSOREN
(SPREADING
RESISTOR)
.
473
6.3.6
DIODEN
.
475
6.4
THERMOELEKTRIZITAET
(SEEBECK-EFFEKT)
.
475
6.5
WAERMEAUSDEHNUNG
.
482
6.5.1
WAERMEAUSDEHNUNG
FESTER
KOERPER
.
482
6.5.2
WAERMEAUSDEHNUNG
VON
FLUESSIGKEITEN
.
485
6.5.3
WAERMEAUSDEHNUNG
VON
GASEN
.
486
6.6
TEMPERATUR
UND
FREQUENZ
.
487
6.7
THERMOCHROMIE
.
487
6.8
SEGERKEGEL
.
488
6.9
BERUEHRUNGSLOSE
OPTISCHE
TEMPERATURMESSUNG
.
489
6.9.1
STRAHLUNGSTHERMOMETER
(PYROMETER)
.
489
6.9.2
FASEROPTISCHE
ANWENDUNGEN
.
492
6.9.2.1
INTRINSISCHE
SENSOREN,
DTS
(DISTRIBUTED
TEMPERATURE
SENSING)
.
492
6.9.2.2
EXTRINSISCHE
SENSOREN
.
494
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
495
7
ELEKTRISCHE
UND
MAGNETISCHE
MESSGROESSEN
.
497
GERT
SCHOENFELDER
UND
ANDREAS
WILDE
7.1
SPANNUNG
.
497
7.1.1
DEFINITION
.
497
7.1.2
MESSANORDNUNGEN
.
502
7.2
STROMSTAERKE
.
507
7.2.1
DEFINITION
.
507
7.2.2
MESSANORDNUNGEN
.
508
7.3
ELEKTRISCHE
LADUNG
UND
KAPAZITAET
.
510
7.3.1
DEFINITION
.
510
7.3.2
MESSANORDNUNGEN
.
514
7.4
ELEKTRISCHE
LEITFAEHIGKEIT
UND
SPEZIFISCHER
ELEKTRISCHER
WIDERSTAND
.
518
7.4.1
DEFINITION
.
518
7.4.2
MESSANORDNUNGEN
.
519
7.5
ELEKTRISCHE
FELDSTAERKE
.
522
7.5.1
DEFINITION
.
522
7.5.2
MESSPRINZIPIEN
FUER
DIE
ELEKTRISCHE
FELDSTAERKE
.
523
7.6
ELEKTRISCHE
ENERGIE
UND
LEISTUNG
.
524
7.6.1
DEFINITIONEN
.
524
7.6.2
FORMEN
VON
LEISTUNG
.
525
7.6.3
MESSPRINZIPIEN
.
527
7.7
INDUKTIVITAET
.
531
7.7.1
DEFINITION
.
531
7.7.2
MESSPRINZIPIEN
.
531
7.8
MAGNETISCHE
FELDSTAERKE
.
533
7.8.1
DEFINITION
.
533
7.8.2
MESSPRINZIPIEN
MAGNETISCHER
GROESSEN
.
533
7.8.3
MESSANORDNUNGEN
.
534
7.8.4
MEHRDIMENSIONALE
MESSUNGEN
MIT
DEM
HALL-EFFEKT
.
536
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
538
8
RADIO
UND
FOTOMETRISCHE
GROESSEN
.
539
EKBERT
HERING
UND
GERT
SCHOENFELDER
8.1
RADIOMETRIE
.
539
8.1.1
RADIOMETRISCHE
GROESSEN
.
539
8.1.2
MESSUNG
ELEKTROMAGNETISCHER
STRAHLUNG
.
544
8.2
FOTOMETRIE
.
544
8.2.1
FOTOMETRISCHE
GROESSEN
.
544
8.2.2
MESSUNG
FOTOMETRISCHER
GROESSEN
.
548
8.3
ANWENDUNG
VON
HELLIGKEITSSENSOREN
.
550
8.4
FARBE
.
552
8.4.1
FARBEMPFINDEN
.
552
8.4.2
FARBMODELLE
.
555
8.4.3
FARBSYSTEME
.
556
8.4.4
FARBFILTER
FUER
SENSOREN
.
556
8.4.5
FARBSENSOREN
.
559
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
560
9
AKUSTISCHE
MESSGROESSEN
.
561
EKBERT
HERING
9.1
DEFINITION
WICHTIGER AKUSTISCHER
GROESSEN
.
561
9.2
MENSCHLICHE
WAHRNEHMUNG
.
563
9.2.1
PEGEL
.
563
9.2.2
LAUTSTAERKE
.
564
9.2.3
LAUTHEIT
.
566
9.3
SCHALLWANDLER
.
567
9.4
ANWENDUNGSFELDER
.
569
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
572
10
KLIMATISCHE
UND
METEOROLOGISCHE
MESSGROESSEN
.
573
ROBERT
KRAH,
ROLAND
WERNECKE,
GERT
SCHOENFELDER
UND
GERD
STEPHAN
10.1
FEUCHTIGKEIT
IN
GASEN
.
573
10.1.1
DEFINITIONEN
UND
GLEICHUNGEN
.
573
10.1.2
FEUCHTEMESSUNGEN
IN
GASEN
.
579
10.1.2.1
PSYCHROMETER,
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
579
10.1.2.2
TAUPUNKTSPIEGEL
.
582
10.1.2.3
KAPAZITIVE
FEUCHTEMESSUNG
.
585
10.1.2.4
INTEGRIERTE
KAPAZITIVE
FEUCHTESENSOREN
MIT
BUS-AUSGANG
.
585
10.2
FEUCHTEBESTIMMUNG
IN
FESTEN
UND
FLUESSIGEN
STOFFEN
.
587
10.2.1
DIREKTE
VERFAHREN
ZUR
BESTIMMUNG
DER
MATERIALFEUCHTE
.
588
10.2.1.1
PROZENTUALER
WASSERGEHALT
EINER
MATERIALPROBE
.
588
10.2.1.2
WASSERAKTIVITAET
EINER
MATERIALPROBE
.
589
10.2.1.3
KARL-FISCHER-TITRATION
.
590
10.2.1.4
CALCIUMCARBID-METHODE
.
590
10.2.1.5
CALCIUMHYDRID-METHODE
.
591
10.2.2
INDIREKTE
MESSVERFAHREN
ZUR
BESTIMMUNG
DER
MATERIALFEUCHTE
.
591
10.2.2.1
MESSUNG
DER
ELEKTRISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
591
10.2.2.2
ERFASSEN
DER
OPTISCHEN
EIGENSCHAFTEN
VON
WASSER
UND
WASSERDAMPF
.
593
10.2.2.3
MESSUNG
DES
SAUGDRUCKES
IN
FEUCHTEN
MATERIALIEN
(TENSIOMETRIE)
.
594
10.2.2.4
MESSUNG
DER
ATOMAREN
EIGENSCHAFTEN
.
594
10.2.2.5
NUKLEAR-MAGNETISCHES-RESONANZ
VERFAHREN
(NMR)
.
595
10.2.2.6
MESSUNG
DER
WAERMELEITFAEHIGKEIT
.
596
10.3
MESSUNG
VON
NIEDERSCHLAEGEN
IM
AUSSENKLIMA
.
596
10.4
FEUCHTEMESSUNG
IN
GESCHLOSSENEN
RAEUMEN
.
599
10.4.1
MESSUNG
DES
KLIMAS
IN
WOHNUNGEN
UND
AM
ARBEITSPLATZ
.
599
10.4.2
KLIMA
IN
MUSEEN
UND
AUSSTELLUNGSRAEUMEN
.
600
10.4.3
KLIMA
IN
ELEKTRISCHEN
ANLAGEN
.
603
10.4.4
BEEINFLUSSEN
DES
RAUMKLIMAS
.
604
10.5
LUFTDRUCK
.
605
10.6
WIND-UND
LUFTSTROEMUNG
.
606
10.6.1
DEFINITION
.
606
10.6.2
METHODEN
ZUR
WINDMESSUNG
.
607
10.7
WASSERSTROEMUNG
.
612
10.7.1
DEFINITION
.
612
10.7.2
DIREKTE
UND
INDIREKTE
DURCHFLUSSMESSUNG
.
612
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
617
11
AUSGEWAEHLTE
CHEMISCHE
MESSGROESSEN
.
619
WINFRIED
VONAU
11.1
REDOXPOTENZIAL
.
619
11.1.1
ALLGEMEINES
.
619
11.1.2
EDELMETALLISCHE
REDOXELEKTRODEN
.
622
11.1.3
REDOXGLASELEKTRODEN
.
625
11.1.4
BEZUGSELEKTRODEN
.
627
11.2
IONEN
INKL.
HYDRONIUMIONEN
.
633
11.2.1
ALLGEMEINES
.
633
11.2.2
PH-MESSUNG
.
634
11.2.3
WEITERE
IONEN
.
641
11.3
GASE
.
646
11.3.1
ALLGEMEINES
.
646
11.3.2
GASE
IM
PHYSIKALISCH
GELOESTEN
ZUSTAND
BZW.
BEI
NORMALTEMPERATUR
.
646
11.3.2.1
FESTELEKTROLYTSENSOREN
.
649
11.3.2.2
ELEKTROCHEMISCHE
ZELLEN
MIT
FESTEN
ELEKTROLYTEN
.
649
11.3.3
HALBLEITER-GASSENSOREN
-
METALLOXIDHALBLEITERSENSOREN
(MOS)
.
661
11.3.4
PELLISTOREN
.
663
11.4
ELEKTROLYTISCHE
LEITFAEHIGKEIT
.
663
11.4.1
ALLGEMEINES
.
663
11.4.2
KOHLRAUSCH-MESSZELLEN
.
664
11.4.3
MEHRELEKTRODEN-MESSZELLEN
.
665
11.4.4
ELEKTRODENLOSE
LEITFAEHIGKEITSMESSZELLEN
.
666
11.4.5
BEISPIELE
ZUR
ANWENDUNG
VON
LEITFAEHIGKEITSSENSOREN
.
667
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
670
12
BIOLOGISCHE
UND
MEDIZINISCHE
SENSOREN
.
673
ELFRIEDE
SIMON
12.1
BIOLOGISCHE
SENSORIK
.
673
12.1.1
BIOSENSORIK
.
673
12.1.2
ECHTE
BIOLOGISCHE
SENSOREN
.
675
12.2
FUNKTIONSPRINZIPIEN
DER
BIOSENSOREN
.
677
12.2.1
KALORIMETRISCHE
SENSOREN
.
678
12.2.2
MIKROGRAVIMETRISCHE
SENSOREN
.
680
12.2.3
OPTISCHESENSOREN
.
681
12.2.4
ELEKTROCHEMISCHE
SENSOREN
.
684
12.2.5
IMMOBILISIERUNGSMETHODEN
.
686
12.3
PHYSIKALISCHE
UND
CHEMISCHE
SENSOREN
IN
DER
MEDIZIN
.
687
12.3.1
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE
BLUTANALYSEN
.
688
12.3.2
KLINISCH-CHEMISCHE
BLUTANALYSEN
.
692
12.4
ENZYMATISCHE
METHODEN
-
ENZYMSENSOREN
.
693
12.4.1
ENZYMBASIERTER
ANALYTNACHWEIS
.
696
12.4.2
BESTIMMUNG
DER
ENZYMAKTIVITAET
.
698
12.4.3
ANWENDUNGSFELDER
ENZYMATISCHER
TESTS
.
698
12.5
IMMUNOLOGISCHE
METHODEN
-
IMMUNOSENSOREN
.
699
12.5.1
DIREKTE
IMMUNOSENSOREN
.
703
12.5.2
INDIREKTE
IMMUNOSENSOREN
.
703
12.5.3
ANWENDUNGSFELDER
VON
IMMUNOSENSOREN
.
705
12.6
DNA-BASIERTE
SENSOREN
.
707
12.6.1
HYBRIDISIERUNGSDIAGNOSTIK
.
708
12.6.2
ANWENDUNG
UND
EINSATZ
VON
DNA-SENSOREN
.
709
12.7
ZELLBASIERTE
SENSORIK
.
711
12.7.1
METABOLISCHER
ZELLCHIP
.
712
12.7.2
NEURO-CHIP
.
712
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
714
13
MESSGROESSEN
FUER
IONISIERENDE
STRAHLUNG
.
715
HARTMUT
BAERWOLFF
13.1
EINFUEHRUNG
UND
PHYSIKALISCHE
GROESSEN
.
715
13.2
WECHSELWIRKUNG
VON
IONISIERENDER
STRAHLUNG
MIT
MATERIE
.
720
13.3
EINTEILUNG
DER
SENSOREN
.
725
13.4
GASGEFUELLTE
STRAHLUNGSSENSOREN
.
728
13.5
STRAHLUNGSSENSOREN
NACH
DEM
ANREGUNGSPRINZIP
.
733
13.6
HALBLEITERSENSOREN
.
735
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
745
14
FOTOELEKTRISCHE
SENSOREN
.
747
MARTIN
LIESS,
GERT
SCHOENFELDER
UND
EKBERT
HERING
14.1
STRAHLUNG
.
747
14.2
SZINTILLATOREN
.
748
14.3
AEUSSERER
FOTOEFFEKT
.
750
14.3.1
FOTOMULTIPLIER
.
750
14.3.2
CHANNEL-FOTOMULTIPLIER
.
751
14.3.3
BILDAUFNAHMEROEHREN
.
752
14.4
INNERER
FOTOEFFEKT
.
752
14.4.1
FOTOLEITER
.
753
14.4.2
FOTODIODEN
.
755
14.4.3
FOTOTRANSISTOR,
FOTOTHYRISTOR
UND
FOTO-FET
.
758
14.4.4
CMOS-BILDSENSOREN
.
758
14.4.5
HOCHDYNAMISCHE
CMOS-BILDSENSOREN
.
759
14.5
CCD-SENSOREN
.
761
14.5.1
ZEILENSENSOREN
.
761
14.5.2
CCD-MATRIXSENSOREN
.
763
14.6
QUANTUM
WELL
INFRARED
PHOTODETECTOR
QWIP
.
764
14.7
THERMISCHE
OPTISCHE
DETEKTOREN
.
765
14.7.1
THERMOSAEULEN
.
766
14.7.2
PYROELEKTRISCHE
DETEKTOREN
.
768
14.7.3
BOLOMETER
.
770
15
SIGNALAUFBEREITUNG
UND
KALIBRIERUNG
.
771
GERT
SCHOENFELDER
15.1
SIGNALAUFBEREITUNG
.
771
15.1.1
ANALOGE
(DISKRETE)
SIGNALAUFBEREITUNG
.
772
15.1.2
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
SYSTEMSCHALTKREISEN
.
773
15.1.3
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
ASICS
.
773
15.1.4
SIGNALAUFBEREITUNG
MIT
MIKROCONTROLLERN
.
774
15.2
SENSORKALIBRIERUNG
.
775
15.2.1
PASSIVE
KOMPENSATION
.
776
15.2.2
JUSTAGE
MIT
ANALOGER
SIGNAL
VERARBEITUNG
.
777
15.2.3
JUSTAGE
MIT
DIGITALER
SIGNAL
VERARBEITUNG.
778
15.3
ENERGIEMANAGEMENTBEISENSOREN
.
780
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
782
16
INTERFACE
.
783
SCHOENFELDER GERT
16.1
ANALOGE
INTERFACES
.
783
16.1.1
SPANNUNGSAUSGANG
.
784
16.1.2
RATIOMETRISCHER
SPANNUNGSAUSGANG
.
785
16.1.3
STROMAUSGANG
.
785
16.1.4
FREQUENZAUSGANG
UND
PULSWEITENMODULATION
.
787
16.1.5
4-/6-DRAHT-INTERFACE
.
788
16.2
DIGITALE
INTERFACES
.
789
16.2.1
C
AN-GRUPPE
.
792
16.2.2
LON
.
794
16.2.3
HART
.
794
16.2.4
RS485
.
795
16.2.5
IO-LINK
.
795
16.2.6
PROFIBUS
.
797
16.2.7
I
2
C
.
798
16.2.8
SPI
.
799
16.2.9
IEEE
1451
.
801
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
804
17
SICHERHEITSASPEKTE
BEI
SENSOREN
.
805
SORIN
FERICEAN
UND
GERT
SCHOENFELDER
17.1
EIGENSCHAFTEN
ZUR
FUNKTIONSUEBERWACHUNG
.
805
17.2
ELEKTROMAGNETISCHE
VERTRAEGLICHKEIT
(EMV)
.
809
17.3
FUNKTIONALE
SICHERHEIT
(SIL)
.
813
17.4
SENSOREN
IN
EXPLOSIVER
UMGEBUNG
(ATEX)
.
815
17.4.1
GRUNDLAGEN
DES
ATEX
.
816
17.4.2
ZUENDSCHUTZART
EIGENSICHERHEIT
.
818
17.4.3
ZUENDSCHUTZART
DRUCKFESTE
KAPSELUNG
.
820
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
820
18
MESSFEHLER,
MESSGENAUIGKEIT
UND
MESSPARAMETER
.
821
GERT
SCHOENFELDER
18.1
EINTEILUNG
DER
MESSFEHLER
NACH
IHRER
URSACHE
.
821
18.2
DARSTELLUNG
VON
MESSFEHLERN
.
823
18.2.1
ARITHMETISCHER
MITTELWERT,
FEHLERSUMME
UND
STANDARDABWEICHUNG
.
823
18.2.2
ABSOLUTER
FEHLER
.
824
18.2.3
RELATIVER
FEHLER
.
824
18.3
MESSPARAMETER
.
827
18.3.1
STREUUNG
VON
MESSWERTEN
.
827
18.3.2
AUFLOESUNG
VON
MESSWERTEN
.
828
18.3.3
SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND
UND
DYNAMIK
VON
MESSWERTEN
.
829
WEITERFUEHRENDE
LITERATUR
.
830
19
SENSOREN
UNTER
LOW
POWER-BEDINGUNGEN
.
831
SCHOENFELDER
GERT
19.1
DEFINITION
VON
LOW
POWER
.
831
19.2
PROZESSANALYSE
UND
SENSORDEFINITION
.
832
19.2.1
AUSWAHL
DER
METHODE
DES
MESSVERFAHRENS
.
832
19.2.1.1
OERTLICHES
ZIEL
DER
MESSWERTE
.
833
19.2.1.2
STOERVERHALTEN
.
833
19.2.1.3
SENSORINFORMATIONEN
.
833
19.3
SYSTEMKOMPONENTEN
.
834
19.3.1
KOMPONENTENAUSWAHL
.
834
19.3.1.1
ENERGIEVERSORGUNG
.
834
19.3.1.2
ENERGIEERZEUGUNG
.
834
19.3.1.3
WAHL
EINER
CPU
.
835
19.3.1.4
AUSWAHL
DES
SENSORS
.
835
19.3.1.5
AUFBAU
EINES
INTERFACE
.
835
19.3.2
HARDWAREBETRACHTUNGEN
.
836
19.3.2.1
BATTERIEN
UND
AKKUMULATOREN
.
836
19.3.2.2
ZEITVERHALTEN
EINZELNER
VERBRAUCHER
.
837
19.3.2.3
ZEITSTEUERUNG
.
838
19.3.3
FIRMWARE
UND
ENERGIEVERBRAUCH
.
839
19.3.3.1
SOFTWAREORGANISATION
.
839
19.3.3.2
OPTIMIERUNG
DER
RECHENABLAEUFE
.
839
19.3.3.3
OPTIMIERUNG
DER
DATENUEBERTRAGUNG
.
840
19.3.3.4
AUSLAGERUNG
VON
AUFGABEN
.
840
19.4
ENERGIEKALKULATION
.
840
LITERATUR
.
841
STICHWORTVERZEICHNIS
.
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