Inhaltsverzeichnis Buch: Industrie-Sensorik
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- Britta Grosse
- vor 8 Jahren
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1 Inhaltsverzeichnis Buch: Industrie-Sensorik 1 Kapitelkennzeichnung aus dem Buch Industrie-Sensorik, von Prof. Edmund Schiessle, die in den Vorlesungen: Elektrische Messtechnik, Sensorik Grundlagen und Sensorik Vertiefung, behandelt werden. Vorlesungsinhalte im Fach: Elektrische Messtechnik 1 Begriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung 1.1 Systematik der Sensorsignale 1.2 Vom Elementarsensor zum Sensorsystem 1.3 Sensorterminologie und Sensortechnologien 1.4 Messtechnische Begriffe der Sensortechnik 1.5 Messabweichungen für Einzelmesswerten und Messwertverknüpfungen Systematische Messabweichung bei Einzelmesswerten Zufällige Messabweichung bei Einzelmesswerten Messunsicherheit Fehlerfortpflanzung von Messabweichungen bei Messungen 1.6 Messabweichungen bei Messketten 1.7 Messtechnische Eigenschaften von Sensoren und Messmitteln Statische Messabweichungen Eichung und Kalibrierung Nichtreproduzierbarkeit und messtechnische Stabilität Ansprechschwelle Messempfindlichkeit Nichtlinearität Hysterese Thermische Nullpunktdrift Thermische Empfindlichkeitsänderung Anwendungsbeispiele Dynamische Messabweichungen Experimentelle Kalibrierung Sprungfunktion Impulsfunktion Sinusfunktion Anwendungsbeispiele Korrektur von statischen und dynamischen Messabweichungen in der Elektrischen Messtechnik auszugsweise und leicht abgewandelt 1.8 Störsicherheit und Zuverlässigkeit 1.9 Praktische Zusammenstellungen und Auswahlkriterien für Messgrößen und Sensoren Zusammenstellung Sensor- und Messgrößenanwendungen Auswahlkriterien für Sensor-Entwicklung und Sensor-Anwendung Anwendungsbeispiel
2 Vorlesungsinhalte im Fach: Sensorik Grundlagen 2 Mechanoresistive Sensoren 2.1 Positionsresistive Sensoren Linearpotentiometer und Winkelpotentiometer Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Technologien und Anwendungsbeispiele 2.2 Dehnungsresistive Sensoren Metall - DMS und Halbleiter - DMS Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften Applikationstechniken Elektrische Signalanpassung und elektronische Signalverarbeitung Anwendungsbeispiele Piezoresistive mikroelektromechanische Sensoren Physikalische Wirkungsweise Technische Applikationen Elektrische Signalanpassung und elektronische Signalverarbeitung Messtechnische Eigenschaften Anwendungen und Anwendungsbeispiele 3 Elektromechanische Induktionssensoren 3.1 Induktionsspulensensor (Pick up) Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 3.2 Schwingspulensensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften, Sensorelektronik und Anwendungen 3.3 Magnetflussspulensensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 3.4 Differentialtransformator Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen und Anwendungsbeispiele 3.5 Resolver Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 3.6 Inductosyn Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 4 Elektromechanische Induktivsensoren 4.1 Einspulen - Längsanker - Sensor 4.2 Differenzspulen - Längsanker-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 2
3 4.3 Einspulen - Queranker-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 4.4 Differenzspulen-Queranker-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 5 Elektromechanische Wirbelstromsensoren 5.1 Längsanker - Wirbelstrom-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen 5.2 Queranker - Wirbelstrom-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen 6 Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter, Initiatoren) 6.1 Induktive Initiatoren Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 6.2 Wirbelstrom - Initiatoren Wirkungsweise, Eigenschaften, Aufbau und Elektronik Schaltabstand Einbauvorschriften Kalibrierung Bauformen Betriebsarten Elektrische Schutzfunktion, Schutzarten und elektromagnetische Verträglichkeit Elektrische Verschaltungsarten Vor- und Nachteile Anwendungen 7 Magnetfeldsensoren 7.1 Wiegand-Sensor und Impulsdraht Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele Impulsdrähte 7.2 Magnetfeldsensoren mit amorphen Metallen Magnetfeldpositionssensoren Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 7.3 Galvanomagnetische Sensoren Galvanomagnetische Effekte und Technologien Hall - Sensoren und Hall - Differenzsensoren Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Berechnung der magnetischen Flussdichten von Steuermagneten 3
4 Anwendungsbeispiele Magnetoinduktions-Durchfluss-Sensor Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele Feldplatte (FP) und Differenzfeldplatte (FFP) Physikalische Wirkungsweise und Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen und Anwendungsbeispiele 7.4 MR- Sensoren (MagneticResistance -Sensoren) IMR- Sensoren (IsotropicMagneticResistace- Sensors) AMR- Sensoren (AnisotropicMagneticResistance- Sensors) ohne Strukturgeometrie AMR- Sensoren (AnisotropicMagneticResistance- Sensors) mit Strukturgeometrie AMR- Sensoren mit Barberpole- Struktur (Version Barberpole) AMR- Sensoren mit optimierten Barberpole- Strukturen (Version Pseudohall) Anwendungsbeispiele und Anwendungsbeispiele GMR- Sensoren (GaintMagneticResistance- Sensoren) GMI- Sensoren (GaintMagneticInductance- Sensoren) CMR- Sensoren (CollosalMagneticResistance- Sensoren) TMR- Sensoren (TunnelingMagneticResistance- Sensoren Nanomagnetfeld- Sensoren 7.5 SQUID- Sensoren (SuperconductingQUantumInterferenceDevice- Sensoren) Physikalische Grundlagen und technischer Prinzipaufbau von Josephson- Kontakten Physikalische Grundlagen und technischer Prinzipaufbau eines SQUIDs Anwendungen Anwendungsbeispiele 8 Reedsensoren 8.1 Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau 8.2 Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektrik 8.3 Anwendungsbeispiele 9 Magnetoelastische Sensoren 9.1 Magnetoelastischer Effekt und Technologie 9.2 Pressduktor 9.3 Magnetoelastisch-Induktiver Kraftelementarsensor 9.4 Magnetoelastischer Druck-Elementarsensor 9.5 Magnetoelastischer Drehmoment-Elementarsensor Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Grundlagen und Sensorelektronik 9.6 Anwendungsbeispiele 10 Kapazitive Sensoren 10.1 Kapazitive EMS - Sensoren (Electro Mechanical Systems- Sensors) Kapazitiver (EMS-) Differenzwegsensoren Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Kapazitive (EMS-) Drucksensoren Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Kapazitiver (EMS-) Füllstandssensor Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik
5 Kapazitive (M)EMS - Näherungsschalter Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften, Sensorelektronik und Anwendungen Elektrische und elektronische Schaltungen für kapazitive Elementarsensoren Elektrische Schaltung: Elektronische Schaltungen Technische Anwendungsbeispiele 10.2 Kapazitive MEMS - Sensoren (Micro Electro Mechanical Systems- Sensors) Kapazitive MEMS -Drucksensoren Kapazitive MEMS- Beschleunigungssensoren 10.3 Applikationsbeispiele abgewandelter MEMS- Sensortypen Kapazitive MEMS- Vibrationselementarsensoren Kapazitive MEMS- Neigungswinkelsensoren (Inklinometer) Kapazitive MEMS- Drehratensensoren (Gyroskope) Physikalische und technologische Grundlage Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele und Anwendungsgebiete EMS- Mikrophone (MEMS- Schallsensoren) 11 Piezoelektrische Sensoren 11.1 Physikalische, mathematische, technologische und messtechnische Grundlagen 11.2 Technische Bauformen von piezoelektrischen Elementarsensoren Piezoelektrische Kraft-Elementarsensor Piezoelektrischer Druck-Elementarsensor Piezoelektrischer Beschleunigungs-Elementarsensor 11.3 Elektronische Auswerteschaltungen für piezoelektrische Elementarsensoren Spannungsverstärker ("Elektrometerverstärker") Ladungsverstärker IPC - Sensor (ICP = Integrated Circuit Piezoelectric) 11.4 Technische Datenbeispiele ausgewählter piezoelektrischer Sensoren 11.5 Anwendungsgebiete und Anwendungsbeispiele 12 Optische und Optoelektronische Sensoren 12.1 Optische und elektrophysikalische Grundlagen 12.2 Photoelektrische Effekte 12.3 Sensoreffekte und technische Anwendung 12.4 Photo-Zelle (Vakuum-Photo-Zelle) Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften Anwendungsgebiete 12.5 Photo- Multiplier (Sekundärelektronen- Vervielfacher = SEV) Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete 12.6 Photo-Widerstand (Photoresistiver Elementarsensor) Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete 12.7 Photodiode und Photoelement PN- Photodioden Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete 5
6 Photoelement Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete 12.8 Positionsempfindliche Photodioden (PSD) Lateraleffekt- PSD Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete Segmentierte PSD 12.9 Bildsensoren CCD- Bildsensoren Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete CCD - Farbsensoren Weiterentwicklungen Lichtwellenleiter (LWL) Physikalische Grundlagen Lichtwellenleiter-Typen Multimode-Stufenfaser Multimode-Gradientenfaser Monomode Stufenfaser Geometrische Anordnung von Lichtwellenleiter Optische und optoelektronische Sender Glühlampen und Metalldampflampen Lichtemittierende Dioden (LED) Halbleiter-Diodenlaser (Injektionslaser) Optische und optoelektronische Anwendungen Lichtschranken Reflextastköpfe Störunterdrückung bei Lichtschranken und Tastköpfen Lasertriangulationssensor Inkrementale Messeinrichtungen Inkrementale Weg- und Winkelmessung Inkrementale Drehzahlmessung Weitere optische Anwendungsbeispiele Hybridoptische Sensoren Hybridoptische Abstandssensoren Hybridoptische Drucksensoren Hybridoptischer Füllstandssensor Faseroptische Sensoren Optische und physikalische Grundlagen Monomod- Sensorik Zweistrahl- Interferometer Michelson- Interferometer Mach- Zehnder- Interferometer Faseroptische Kreisel Anwendungsbeispiele: 13 Temperatursensoren 13.1 Kontaktthermometrie Physikalische Grundlagen 6
7 Temperaturmessung in und an Festkörpern Temperaturmessung in Flüssigkeiten Temperaturmessung in Gasen und Dämpfen 13.2 Kontaktthermometrische Sensoren Thermoresistive Metall-Sensoren (Metall-Widerstandsthermometer) Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele Thermoelektrische Sensoren (Thermoelemente) Physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele 13.3 Strahlungsthermometrie Gesamtstrahlungspyrometer Hohlspiegel - Gesamtstrahlungspyrometer Linsen - Gesamtstrahlungspyrometer Fotoelektrisches Gesamtstrahlungspyrometer Teilstrahlungspyrometer Licht - Teilstrahlungpyrometer Farb - Teilstrahlungspyrometer 7
8 Vorlesungsinhalte im Fach: Sensorik Vertiefung mit Labor 8 14 Schall - Sensoren 14.1 Allg. Physikalische und akustische Grundlagen Physikalische Einteilung der Schall-Frequenzbereiche Ausbreitungsgeschwindigkeiten des Schalls in verschiedenen Medien Das Schallfeld 14.2 Hörschall-Sensoren Elektrodynamischer Hörschall-Sensor Elektromagnetischer Hörschall-Sensor Elektrostatischer Hörschall-Sensor Kondensatormikrophone (Elektrostatischer Schall-Sensor) Elektretmikrophon (elektrostatischer Elektret-Schall-Sensor) Piezoelektrischer Hörschall-Sensor 14.3 Spezielle Anwendungen Körperschall-Sensoren Wasserschall-Sensoren (Hydrophone) 14.4 Ultraschall-Sensoren (US - Sensoren) Allgemeine physikalische und technische Grundlagen US-Abstandssensoren Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsbeispiele und Anwendungen US-Füllstandsensoren Ausführungsformen Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Anwendung US-Durchflusssensoren Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik US-Volumenstrommessung Akustische und US-Mikroskope 15 Pneumatische Sensoren 15.1 Physikalische Grundlagen 15.2 Staudruck-Sensor (Staudüse) 15.3 Ringstrahl-Sensor (Ringstrahldüse) 15.4 Pneumatische Luftschranken-Sensor 16 Kerntechnische Strahlungssensoren 16.1 Physikalische und messtechnische Grundlagen 16.2 Sicherheitstechnik 16.3 Kern-Strahlungsdetektoren (Kern-Strahlungssensoren) in der Technik Ionisationskammern Ionisationskammer mit Strom-Betrieb Ionisationskammer mit Impuls-Betrieb Zählrohre Proportionalzählrohr Geiger-Müller-Zählrohr (GM-Zählrohr) Halbleiter-Strahlungssensoren (Halbleiter-Detektoren) Ge(Li)- Sensor und HPGe- Sensor Volumensperrschicht Halbleitersensor
9 Oberflächensperrschicht-Halbleitersensor mit p-n- Übergang Szintillationszähler (Szintillationssensor) Physikalische Wirkungsweise und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Messelektronik 16.5 Zusammenstellung der messtechnischen Eigenschaften und Strahlungssensoren 17 Chemische Sensoren 17.1 Chemische, physikalische und messtechnische Grundbegriffe und Grundlagen 17.2 Leitfähigkeitssensoren für Flüssigelektrolyte Konduktive 2-Elektroden LF-Sensor für Flüssigelektrolyte Chemisch-physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen und Anwendungsbeispiel Konduktive 4-Elektroden LF-Sensor für Flüssigelektrolyte Chemisch-physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen Kontaktfreie elektrodenlose LF-Induktionssensoren für Flüssigelektrolyte Chemisch-physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungen 17.3 Konzentrationssensoren mit ionenselektiven Elektroden für Flüssigelektrolyte Der ph-wert - Sensor mit protonenselektiver Glasmembran Elektrochemisch Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete und Anwendungsbeispiele Konzentrationssensoren mit ionenselektiven Festkörpermembran-Elektroden Elektrochemisch Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete Konzentrationssensoren mit ionenselektiven Flüssigmembran-Elektroden Ionenselektiver Feldeffekt-Transistor (ISFET) Chemisch-physikalische Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete Messverfahren Nichtelektrochemische Sensoren zur ph- Messung 17.4 Redoxpotential - Sensoren Elektrochemisch Grundlagen und technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete 17.5 Gassensoren Elektrochemische Gassensoren Elektrochemische Zwei- und Dreielektrodenzellen Grundlagen, Aufbau und Sensorelektronik Eigenschaften und Anwendungen Clark-Elektrode Elektrochemische Grundlagen u. technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften u. Sensorelektronik Anwendungen und Anwendungsbeispiele Elektronische Gassensoren (Halbleiter-Gassensoren) Metalloxid-Gassensoren Physikalisch-chemische Grundlagen u. technischer Aufbau 9
10 Messtechnische Eigenschaften u. Sensorelektronik Anwendungen und Anwendungsgebiete Pellistor- Sensor Physikalisch-chemische Grundlagen u. technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete Metall-Isolator Gassensor Physikalisch-chemische Grundlagen u. technischer Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Anwendungsgebiete Festkörperelektrolyt Gassensor Nernst-Sonde (Sauerstoff-Sensor) Lambda- Sonde Resistive Lambda-Sonde Lambda- Magersonde Nichtelektrochemische Sensoren zur ph- Wertmessung Feuchte- Sensoren 18.1 Allgemeine physikalische und messtechnische Grundlagen und Grundbegriffe 18.2 Feuchte- Sensoren Coulometrischer Feuchte- Sensor (Keidel- Messzelle) Physikalische chemische Eigenschaften und Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Lithium-Clorid(LiCl)- Feuchtesensor Physikalische chemische Eigenschaften und Aufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Resistiver Feuchte- Sensoren (resistive Keramikhygrometer) Elektrophysikalische Grundlagen und physikalischer Prinzipaufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Kapazitive Feuchte- Sensoren Elektrophysikalische Grundlagen und physikalischer Prinzipaufbau Messtechnische Eigenschaften und Sensorelektronik Weitere industrielle Feuchte- Sensoren Prozess-Hygrometer Handmessgerät zur Messung der relativen Luftfeuchte und Temperatur Feuchte- Sensor für den Hochtemperatureinsatz 18.3 Kalibrierung 18.4 Anwendungsgebiete für Feuchte- Sensoren verschiedener Bauart 19 Biologische Sensoren (Biosensoren) 19.1 Grundbegriffe 19.2 Systematik Biosensoren Biophysikalische Sensoren (Biophysikosensoren) Biochemische Sensoren (Biochemosensoren) Bioelektronische Sensoren (Bioelektroniksensoren) 19.3 Biophysikochemische Grundlagen und technischer Prinzipaufbau von Biosensoren Messtechnische Eigenschaften und Applikationen Messtechnische Arbeitschritte Sensor- Applikationseigenschaften Sensor- Applikationen Sensortechnische Anwendungsgebiete
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