Sensoren in Wissenschaft und Technik (eBook)

Funktionsweise und Einsatzgebiete

Ekbert Hering, Gert Schönfelder (Herausgeber)

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2012 | 2012
XVIII, 688 Seiten
Vieweg & Teubner (Verlag)
978-3-8348-8635-4 (ISBN)

Infos

Zur Messung von physikalischen, chemischen und biologischen Größen werden Sensoren eingesetzt. Das Buch bietet einen umfassenden Überblick über physikalische Grundlagen, Funktionen und Applikationen von Sensoren. Es ist nach den Aufgabenfeldern von Sensoren gegliedert und zeigt anhand typischer Einsatzbeispiele anschaulich deren Anwendung. Sensorisch erfassbare Messgrößen sind z.B. mechanische, dynamische, thermische sowie elektrische und magnetische. Weiterhin werden auch optische und akustische Sensoren in deren Anwendung im Buch detailliert behandelt. Die Sensor-Signale werden aufgenommen, weiterverarbeitet und in Steuersignale für Aktoren umgewandelt. Solche Sensorsysteme werden ebenfalls vorgestellt.



Prof. Dr. Dr. Ekbert Hering lehrte an der Hochschule Aalen seit 1971 die Fachgebiete Physik, Elektronik, Photonik und BWL. Er war Rektor der Hochschule, in verschiedenen Aufsichtsräten tätig und Verfasser von 50 Fachbüchern, davon 22 beim Vieweg+Teubner Verlag .

Dr.-Ing. Gert Schönfelder promovierte in der digitalen Messtechnik. Er arbeitete auf dem Gebiet der Rechnerarchitektur, bildgestützten Messtechnik (Stereo) und Systementwurf von Kameras und Messtechnik. Seit 8 Jahren ist er Entwicklungsleiter bei einem Hersteller von Drucksensoren.

Inhalt

Vorwort 5
Herausgeber und Autoren 7
Inhaltsverzeichnis 9
1 Sensorsysteme 19
1.1 Definition und Wirkungsweise 19
1.2 Einteilung 20
2 Physikalische Effekte zur Sensornutzung 21
2.1 Piezoelektrischer Effekt 21
2.1.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 21
2.1.2 Materialien 23
2.1.3 Anwendungen 24
2.2 Resistiver und piezoresistiver Effekt 24
2.2.1 Funktionsprinzipien und physikalische Beschreibung 24
2.2.2 Resistiver Effekt und dessen Anwendung durch Dehnmess-Streifen (DMS) 26
2.2.3 Piezoresistiver Effekt und dessen Anwendung durch Silicium-Halbleiter-Elemente 28
2.3 Magnetoresistiver Effekt 30
2.3.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 30
2.3.2 Vorteile der XMR-Technologie 35
2.3.3 Anwendungen der XMR-Technologie 36
2.4 Magnetostriktiver Effekt 39
2.4.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 39
2.4.2 Vorteile der magnetostriktiven Sensor-Technologie 40
2.4.3 Anwendungen der magnetostriktiven Sensor-Technologie 41
2.5 Effekte der Induktion 43
2.5.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 43
2.5.2 Vorteile der induktiven Sensor-Technologie 48
2.5.3 Anwendungen der induktiven Sensor-Technologie 48
2.6 Effekte der Kapazität 50
2.6.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 50
2.6.1.1 Kondensator und Kapazität 50
2.6.1.2 Kapazität im Wechselstromkreis 54
2.6.2 Vorteile der kapazitiven Sensor-Technologie 59
2.5.3 Anwendungen der kapazitiven Sensor-Technologie 60
2.7 Gauß-Effekt 61
2.7.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 61
2.7.2 Anwendung des Gauß-Effektes 63
2.8 Hall-Effekt 65
2.8.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 65
2.8.2 Anwendung des Hall-Effektes 67
2.9 Wirbelstrom-Effekt 70
2.9.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 70
2.9.2 Anwendung des Wirbelstrom-Effektes 71
2.10 Thermoelektrischer Effekt 74
2.11 Thermowiderstands-Effekt 78
2.11.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 78
2.11.2 Vorteile der Sensorik mit dem Thermowiderstands-Effekt 80
2.11.3 Einsatzgebiete 81
2.12 Temperatureffekte bei Halbleitern 82
2.12.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 82
2.12.2 Kaltleiter (PTC-Widerstände) 83
2.12.3 Heißleiter (NTC-Widerstände) 85
2.13 Pyroelektrischer Effekt 87
2.13.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 87
2.13.2 Materialien 89
2.13.3 Anwendungen 90
2.14 Fotoelektrischer Effekt 93
2.14.1 Funktionsprinzipien und physikalische Beschreibung 93
2.14.2 Fotoelektrische Sensorelemente 97
2.14.3 Fotoelektrische Sensorelemente 98
2.15 Elektrooptischer Effekt 105
2.15.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 105
2.15.2 Materialien 106
2.15.3 Anwendungen 108
2.16 Elektrochemische Effekte 110
2.16.1 Funktionsprinzip und Klassifizierung 110
2.16.2 Potenziometrische Sensoren 110
2.16.3 Amperometrische Sensoren 114
2.16.4 Konduktometrische und impedimetrische Sensoren 115
2.16.5 Anwendungsbereiche 115
2.17 Chemische Effekte 117
2.17.1 Physikalisch-chemische Wechselwirkungen von Gasen mit Oberflächen 117
2.17.2 Gaslöslichkeit (Absorption) 118
2.17.3 Gastransport zur Festkörperoberfläche 120
2.17.4 Adsorption und Chemisorption 121
2.17.5 Reaktionen mit adsorbierten Spezies 122
2.17.6 Reaktion des Gases mit dem Festkörper 122
2.17.7 Die Mischphasenfehlordnung 124
2.18 Akustische Effekte 126
2.18.1 Definition und Einteilung des Schalls 126
2.18.2 Charakterisierung akustischer Wellen 126
2.18.3 Schallgeschwindigkeit in idealen Gasen 127
2.18.4 Intensität oder Schallstärke 128
2.18.5 Absorption von Schall in Luft 128
2.18.6 Reflektion und Transmission 129
2.19 Optische Effekte 130
2.19.1 Physikalische Effekte 130
2.19.2 Aufbau optischer Sensoren 134
2.19.3 Kategorien optischer Sensoren 136
2.19.4 Anwendungsfelder optischer Sensoren 137
2.20 Doppler-Effekt 138
2.20.1 Funktionsprinzip und physikalische Beschreibung 138
2.20.2 Anwendungsbereiche 140
Weiterführende Literatur 143
3 Geometrische Größen 145
3.1 Wegund Abstandsensoren 145
3.1.1 Induktive Abstandsund Wegsensoren 146
3.1.1.1 Funktionsprinzip und morphologische Beschreibung der Induktivsensoren 146
3.1.1.2 Berührungslose induktive Abstandssensoren (INS) 148
3.1.1.3 Berührungslose induktive Wegsensoren (IWS) 155
3.1.1.4 Differenzialtransformatoren mit verschiebbarem Kern (LVDT) 158
3.1.1.5 Gepulster induktiver Linear-Positionssensor (Micropulse BIW) 163
3.1.1.6 Signalverarbeitung durch Phasenmessung (Sagentia) 166
3.1.1.7 PLCD-Wegsensoren (Permanent Linear Contactless Displacement Sensor) 170
3.1.1.8 Berührungslose magnetoinduktive Wegsensoren (smartsens-BIL) 174
3.1.2 Optoelektronische Abstandsund Wegsensoren 180
3.1.2.1 Übersicht 180
3.1.2.2 Optoelektronische Bauteile 181
3.1.2.3 Optische Grundlagen von Abstandssensoren 185
3.1.2.4 Messprinzip: Triangulation 188
3.1.2.5 Messprinzip: Pulslaufzeitverfahren 189
3.1.2.6 Messprinzip: Phasenoder Frequenzlaufzeitverfahren 189
3.1.2.7 Messprinzip: Fotoelektrische Abtastung 192
3.1.2.8 Messprinzip: Interferometrische Längenmessung 194
3.1.3 Ultraschallsensoren zur Abstandsmessung und Objekterkennung 195
3.1.3.1 Funktionsprinzipien und Aufbau 195
3.1.3.2 Aufbau des Ultraschallwandlers 196
3.1.3.3 Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors 197
3.1.3.4 Umlenkung des Ultraschalls 199
3.1.3.5 Objektund Umwelteinflüsse 199
3.1.3.6 Anwendungen 200
3.1.4 Potenziometrische Wegund Winkelsensoren 202
3.1.4.1 Einleitung 202
3.1.4.2 Funktionsprinzip und Kenngrößen von potenziometrischen Sensoren 203
3.1.4.3 Technologie und Aufbautechnik 206
3.1.4.4 Produkte und Applikationen 211
3.1.5 Magnetostriktive Wegsensoren 212
3.1.5.1 Wirkprinzip und Aufbau magnetostriktiver Wegsensoren 213
3.1.5.2 Gehäusekonzepte und Anwendungen 216
3.1.6 Wegsensoren mit magnetisch codierter Maßverkörperung 222
3.1.6.1 Messprinzip 222
3.1.6.2 Aufbau und Funktionsweise inkrementeller und absoluter Mess-Systeme 224
3.1.6.3 Kennwerte 227
3.1.6.4 Sensortypen im Vergleich 230
3.1.6.5 Anwendungsbeispiele 231
3.2 Sensoren für Winkel und Drehbewegung 232
3.2.1 Optische Drehgeber 241
3.2.1.1 Physikalische Prinzipien 241
3.2.1.2 Aufbau optischer Drehgeber 243
3.2.1.3 Besondere Eigenschaften optischer Drehgeber 246
3.2.2 Magnetisch codierter Drehgeber 247
3.2.3 Umdrehungszählende Winkelsensoren 253
3.2.3.1 Allgemeines Funktionsprinzip und morphologische Beschreibung von Umdrehungen zählenden Winkelsensoren 253
3.2.3.2 Getriebebasierende Umdrehungszählverfahren 254
3.2.3.3 Umdrehungszählverfahren auf induktiver Basis 255
3.2.3.4 Batteriepufferung der Umdrehungsinformation 257
3.2.3.5 Neuartiges GMR-System zur Detektion und Speicherung von Umdrehungsinformation 257
3.2.4 Kapazitive Drehgeber 262
3.2.5 Variable Transformatoren, Resolver 265
3.2.5.1 Allgemeines Funktionsprinzip des VT 266
3.2.5.2 Signifikante Varianten von VT 267
3.2.5.3 Resolver, eine repräsentative Variante von VT 267
3.2.6 1Vpp oder sin/cos-Schnittstelle 272
3.2.7 Inkrementelle Geber 274
3.3 Neigung 276
3.3.1 Magnetoresistive Neigungssensoren 277
3.3.2 Kompass-Sensoren 278
3.3.3 Elektrolytische Sensoren 279
3.3.4 Piezoresistive Neigungssensoren/DMS-Biegebalkensensoren 280
3.3.5 MEMS 280
3.3.6 Servoinclinometer 281
3.3.7 Übersicht und Auswahl von Neigungssensoren 282
3.4 Sensoren zur Objekterfassung 283
3.4.1 Näherungsschalter 283
3.4.2 Objekterkennung und Abstandsmessung mit Ultraschall 293
3.4.3 Objekterkennung mit Radar 295
3.4.4 Pyroelektrische Sensoren für die Bewegungs und Praesenzdetektion 296
3.4.5 Objekterkennung mit Laserscanner 299
3.4.6 Sensoren zur automatischen Identifikation (Auto-Ident) 300
3.4.6.1 Übersicht 300
3.4.6.2 Barcodescanner 300
3.4.6.3 Auto-Ident-Kameras 307
3.4.6.4 RFID-Systeme und Lesegeräte 311
3.5 Dreidimensionale Messmethoden (3D-Messung) 316
3.5.1 Tastende 3D-Messmethoden 317
3.5.2 Optisch tastende 3D-Messmethoden 319
3.5.3 Bildgebende 3D-Messmethoden 323
3.5.4 Übersicht zu 3D-Messmethoden 327
Weiterführende Literatur 328
4 Mechanische Messgrößen 331
4.1 Masse 331
4.1.1 Definition 331
4.1.2 Anwendungen 332
4.2 Kraft 333
4.2.1 Definition 333
4.2.2 Effekte für die Anwendungen 334
4.2.3 Anwendungsbereiche 338
4.3 Dehnung 341
4.3.1 Definition 341
4.3.2 Messung der Dehnung 342
4.4 Druck 344
4.4.1 Definition 344
4.4.2 Messprinzipien 346
4.4.3 Messanordnungen 347
4.5 Drehmoment 350
4.5.1 Definition 350
4.5.2 Messprinzipien 350
4.5.3 Anwendungsbereiche 351
4.6 Härte 352
4.6.1 Definition 352
4.6.2 Makroskopische Härtebestimmung 353
4.6.3 Härtebestimmung durch Nanoindentation 353
4.6.4 Sensoren für die Nano-Härtemessung 354
4.6.5 Modell und Auswertung 355
4.6.6 Anwendungen 356
Weiterführende Literatur 357
5 Zeitbasierte Messgrößen 358
5.1 Zeit 358
5.2 Frequenz 358
5.3 Pulsbreite 364
5.4 Phase, Laufzeit und Lichtlaufzeit 366
5.5 Visuelle Darstellung von Messgrößen 371
5.6 Drehzahl und Drehwinkel 380
5.7 Geschwindigkeit 383
5.8 Beschleunigung 386
5.9 Durchfluss (Masse und Volumen) 391
Weiterführende Literatur 395
6 Temperaturmesstechnik 396
6.1 Temperatur als physikalische Zustandsgröße 396
6.2 Messprinzipien und Messbereiche 397
6.3 Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes 399
6.3.1 Metalle 399
6.3.2 Metalle mit definierten Zusätzen (Legierungen) oder Gitterfehlern 402
6.3.3 Ionenleitwerkstoffe für hohe Temperaturen 403
6.3.4 Thermistoren 403
6.3.5 Engewiderstand-Temperatur-Sensoren (Spreading Resistor) 404
6.3.6 Dioden 406
6.4 Thermoelektrizität (Seebeck-Effekt) 407
6.5 Wärmeausdehnung 411
6.5.1 Wärmeausdehnung fester Körper 411
6.5.2 Wärmeausdehnung von Flüssigkeiten 414
6.5.3 Wärmeausdehnung von Gasen 415
6.6 Temperatur und Frequenz 415
6.7 Thermochromie 416
6.8 Segerkegel 416
6.9 Berührungslose optische Temperaturmessung 417
6.9.1 Strahlungsthermometer (Pyrometer) 417
6.9.2 Faseroptische Anwendungen 420
6.9.2.1 Intrinsische Sensoren, DTS (Distributed Temperature Sensing) 420
6.9.2.2 Extrinsische Sensoren 421
Weiterführende Literatur 422
7 Elektrische und magnetische Messgrößen 423
7.1 Spannung 423
7.1.1 Definition 423
7.1.2 Messanordnungen 427
7.2 Stromstärke 431
7.2.1 Definition 431
7.2.2 Messanordnungen 432
7.3 Elektrische Ladung und Kapazität 434
7.3.1 Definition 434
7.3.2 Messanordnungen 437
7.4 Elektrische Leitfähigkeit und spezifischer elektrischer Widerstand 440
7.4.1 Definition 440
7.4.2 Messanordnungen 441
7.5 Elektrische Feldstärke 444
7.5.1 Definition 444
7.5.2 Messprinzipien für die elektrische Feldstärke 444
7.6 Elektrische Energie und Leistung 446
7.6.1 Definitionen 446
7.6.2 Formen von Leistung 446
7.6.3 Messprinzipien 448
7.7 Induktivität 452
7.7.1 Definition 452
7.7.2 Messprinzipien 452
7.8 Magnetische Feldstärke 453
7.8.1 Definition 453
7.8.2 Messprinzipien magnetischer Größen 454
7.8.3 Messanordnungen 455
7.8.4 Mehrdimensionale Messungen mit dem Hall-Effekt 456
Weiterführende Literatur 458
8 Radiound fotometrische Größen 459
8.1 Radiometrie 459
8.1.1 Radiometrische Größen 459
8.1.2 Messung elektromagnetischer Strahlung 463
8.2 Fotometrie 463
8.2.1 Fotometrische Größen 464
8.2.2 Messung fotometrischer Größen 468
8.3 Anwendung von Helligkeitssensoren 469
8.4 Farbe 470
8.4.1 Farbempfinden 470
8.4.2 Farbmodelle 473
8.4.3 Farbsysteme 474
8.4.4 Farbfilter für Sensoren 474
8.4.5 Farbsensoren 477
Weiterführende Literatur 478
9 Akustische Messgrößen 479
9.1 Definition wichtiger akustischer Größen 479
9.2 Menschliche Wahrnehmung 480
9.2.1 Pegel 480
9.2.2 Lautstärke 482
9.2.3 Lautheit 483
9.3 Schallwandler 483
9.4 Anwendungsfelder 486
Weiterführende Literatur 488
10 Klimatische und meteorologische Messgrößen 489
10.1 Feuchtigkeit in Gasen 489
10.1.1 Definitionen und Gleichungen 489
10.1.2 Feuchtemessungen in Gasen 493
10.1.2.1 Psychrometer, Aufbau und Funktionsweise 493
10.1.2.2 Taupunktspiegel 496
10.1.2.3 Kapazitive Feuchtemessung 498
10.1.2.4 Integrierte kapazitive Feuchtesensoren mit Bus-Ausgang 499
10.2 Feuchtebestimmung in festen und flüssigen Stoffen 500
10.2.1 Direkte Verfahren zur Bestimmung der Materialfeuchte 501
10.2.1.1 Prozentualer Wassergehalt einer Materialprobe 501
10.2.1.2 Wasseraktivität einer Materialprobe 502
10.2.1.3 Karl-Fischer-Titration 503
10.2.1.4 Calciumcarbid-Methode 503
10.2.1.5 Calciumhydrid-Methode 504
10.2.2 Indirekte Messverfahren zur Bestimmung der Materialfeuchte 504
10.2.2.1 Messung der elektrischen Eigenschaften 504
10.2.2.2 Erfassen der optischen Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf 505
10.2.2.3 Messung des Saugdruckes in feuchten Materialien (Tensiometrie) 506
10.2.2.4 Messung der atomaren Eigenschaften 507
10.2.2.5 Nuklear-Magnetisches-Resonanz-Verfahren (NMR) 507
10.2.2.6 Messung der Wärmeleitfähigkeit 508
10.3 Messung von Niederschlägen im Außenklima 509
10.4 Feuchtemessung in geschlossenen Räumen 511
10.4.1 Messung des Klimas in Wohnungen und am Arbeitsplatz 511
10.4.2 Klima in Museen und Ausstellungsräumen 512
10.4.3 Klima in elektrischen Anlagen 514
10.4.4 Beeinflussen des Raumklimas 514
10.5 Luftdruck 516
10.6 Windund Luftströmung 517
10.6.1 Definition 517
10.6.1 Methoden zur Windmessung 517
10.7 Wasserströmung 521
10.7.1 Definition 521
10.7.2 Direkte und indirekte Durchflussmessung 521
Weiterführende Literatur 526
11 Ausgewählte chemische Messgrößen 527
11.1 Redoxpotenzial 527
11.1.1 Allgemeines 527
11.1.2 Edelmetallische Redoxelektroden 529
11.1.3 Redoxglaselektroden 531
11.1.4 Bezugselektroden 533
11.2 Ionen einschließlich Hydroniumionen 536
11.2.1 Allgemeines 536
11.2.2 pH-Messung 536
11.2.3 Weitere Ionen 541
11.3 Gase 545
11.3.1 Allgemeines 545
11.3.2 Gase im physikalisch gelösten Zustand bzw. bei Normaltemperatur 545
11.3.2.1 Festelektrolytsensoren 547
11.3.2.2 Elektrochemische Zellen mit festen Elektrolyten 548
11.3.3 Halbleiter-Gassensoren – Metalloxidhalbleitersensoren (MOS) 557
11.3.4 Pellistoren 558
11.4 Elektrolytische Leitfähigkeit 559
11.4.1 Allgemeines 559
11.4.2 Kohlrausch-Messzellen 559
11.4.3 Mehrelektroden-Messzellen 560
11.4.4 Elektrodenlose Leitfähigkeitsmesszellen 561
11.4.5 Beispiele zur Anwendung von Leitfähigkeitssensoren 562
Weiterführende Literatur 564
12 Biologische und medizinische Sensoren 565
12.1 Biologische Sensorik 565
12.1.1 Biosensorik 565
12.1.2 Echte biologische Sensoren 567
12.2 Funktionsprinzipien der Biosensoren 568
12.2.1 Kalorimetrische Sensoren 570
12.2.2 Mikrogravimetrische Sensoren 570
12.2.3 Optische Sensoren 572
12.2.4 Elektrochemische Sensoren 574
12.2.5 Immobilisierungsmethoden 576
12.3 Physikalische und chemische Sensoren in der Medizin 577
12.3.1 Physikalisch-chemische Blutanalysen 578
12.3.2 Klinisch-chemische Blutanalysen 581
12.4 Enzymatische Methoden – Enzymsensoren 582
12.4.1 Enzymbasierter Analytnachweis 584
12.4.2 Bestimmung der Enzymaktivität 585
12.4.3 Anwendungsfelder enzymatischer Tests 586
12.5 Immunologische Methoden – Immunosensoren 587
12.5.1 Direkte Immunosensoren 590
12.5.2 Indirekte Immunosensoren 590
12.5.3 Anwendungsfelder von Immunosensoren 592
12.6 DNA-basierte Sensoren 593
12.6.1 Hybridisierungsdiagnostik 594
12.6.2 Anwendung und Einsatz von DNA-Sensoren 595
12.7 Zellbasierte Sensorik 597
12.7.1 Metabolischer Zellchip 597
12.7.2 Neuro-Chip 598
Weiterführende Literatur 599
13 Messgrößen für ionisierende Strahlung 601
13.1 Einführung und physikalische Größen 601
13.2 Wechselwirkung von ionisierender Strahlung mit Materie 605
13.3 Einteilung der Sensoren 609
13.4 Gasgefüllte Strahlungssensoren 612
13.5 Strahlungssensoren nach dem Anregungsprinzip 616
13.6 Halbleitersensoren 618
Weiterführende Literatur 626
14 Fotoelektrische Sensoren 627
14.1 Strahlung 627
14.2 Szintillatoren 628
14.3 Äußerer Fotoeffekt 629
14.3.1 Fotomultiplier 629
14.3.2 Channel-Fotomultiplier 630
14.3.3 Bildaufnahmeröhren 631
14.4 Innerer Fotoeffekt 631
14.4.1 Fotoleiter 632
14.4.2 Fotodioden 633
14.4.3 Fototransistor, Fotothyristor und Foto-FET 635
14.4.4 CMOS-Bildsensoren 636
14.4.5 Hochdynamische CMOS-Bildsensoren 636
14.5 CCD-Sensoren 638
14.5.1 Zeilensensoren 638
14.5.2 CCD-Matrixsensoren 640
14.6 Quantum Well Infrared Photodetector QWIP 641
14.7 Thermische optische Detektoren 642
14.7.1 Thermosäulen 643
14.7.2 Pyroelektrische Detektoren 645
14.7.3 Bolometer 646
15 Signalaufbereitung und Kalibrierung 647
15.1 Signalaufbereitung 647
15.1.1 Analoge (diskrete) Signalaufbereitung 647
15.1.2 Signalaufbereitung mit Systemschaltkreisen 648
15.1.3 Signalaufbereitung mit ASICs 649
15.1.4 Signalaufbereitung mit Mikrocontrollern 649
15.2 Sensorkalibrierung 650
15.2.1 Passive Kompensation 651
15.2.2 Justage mit analoger Signalverarbeitung 651
15.2.3 Justage mit digitaler Signalverarbeitung 652
15.3 Energiemanagement bei Sensoren 654
Weiterführende Literatur 656
16 Interface 657
16.1 Analoge Interfaces 657
16.1.1 Spannungsausgang 658
16.1.2 Ratiometrischer Spannungsausgang 658
16.1.3 Stromausgang 658
16.1.4 Frequenzausgang und Pulsweitenmodulation 660
16.1.5 4-/6-Draht-Interface 661
16.2 Digitale Interfaces 662
16.2.1 CAN-Gruppe 664
16.2.2 LON 665
16.2.3 HART 666
16.2.4 RS485 666
16.2.5 IO-Link 667
16.2.6 Profibus 669
16.2.7 I2C 669
16.2.8 SPI 670
16.2.9 IEEE 1451 671
Weiterführende Literatur 674
17 Sicherheitsaspekte bei Sensoren 675
17.1 Eigenschaften zur Funktionsüberwachung 675
17.2 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 678
17.3 Funktionale Sicherheit (SIL) 681
17.4 Sensoren in explosiver Umgebung (ATEX) 683
17.4.1 Grundlagen des ATEX 683
17.4.2 Zündschutzart Eigensicherheit 685
17.4.3 Zündschutzart druckfeste Kapselung 687
Weiterführende Literatur 687
18 Messfehler, Messgenauigkeit und Messparameter 688
18.1 Einteilung der Messfehler nach ihrer Ursache 688
18.2 Darstellung von Messfehlern 689
18.2.1 Arithmetischer Mittelwert, Fehlersumme und Standardabweichung 689
18.2.2 Absoluter Fehler 690
18.2.3 Relativer Fehler 691
18.3 Messparameter 693
18.3.1 Streuung von Messwerten 693
18.3.2 Auflösung von Messwerten 694
18.3.3 Signal-Rausch-Abstand und Dynamik von Messwerten 695
Weiterführende Literatur 695
Sachwortverzeichnis 696

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 11.2.2012
• Zusatzinfo: XVIII, 688 S.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Schlagworte: Antriebstechnik • Anwendungen • Ausbilder • Ba • Bachelor • Bachelorstudium • Berechnung • Berechnungen • Beruf • Berufsakademie • Berufsschullehrer • Branchenindex • BranchenIndex Online • Didaktik • digital • Dozent • driveIT • Einsatzgebiete • Elektrizität • Elektro • Elektroindustrie • Elektroingenieur • Elektroingenieure • Energieeffizienz • Entwicklung • Fachinformatiker • Fachschule • Fachschulen • Funktionsweise • Hardware • Hilfe • Hochschule • Hochschulen • HTL • Informatiker • Ingenieur • Ingenieure • Ingenieurstudium • Kuka • Lehramt • Lehrbuch • Lehre • Lehrer • Lehrerfortbildung • Master • Masterstudium • Medizintechnik • Meister • Mikroelektronik • Mikromechanik • Mikrooptik • Mikrosystemtechnik • Physiker • Privatdozent • Privatdozenten • Professionals • Professor • Professoren • Prüfung • Prüfungsvorbereitung • Selbststudium • Sensoren • Sensorik • Sensor-Signale • Sensorsysteme • Siemens • Steuersignale • Studium • System • Systeme • Systemingenieur • Systemingenieure • Techniker • Technikerschüler • Theorie • Übersicht • VDE • Vieweg • viewegteubner • Weiterbildung • Wirtschaftsingenieur • Wirtschaftsingenieure • Wissen • ZVEI
• ISBN-10: 3-8348-8635-1 / 3834886351
• ISBN-13: 978-3-8348-8635-4 / 9783834886354