Grundlagen der Sensorik

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1 Harald Schlemmer 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Grundlagen der Sensorik Eine Instrumentenkunde für Vermessungsingenieure WICHMANN

2 INHALTSVERZEICHNIS 1. Instrumentelle Optik Grundlagen Licht und Lichtquellen Ausbreitungseigenschaften des Lichts Reflexion, Brechung und Dispersion Optische Werkstoffe Abbildung durch Spiegel und Linsen Planplatten, Prismen und Strahlteiler Faseroptik Optische Instrumente Lupe Mikroskop Fernrohr Kollimationsfernrohr Autokollimationsfernrohr Interferenz des Lichts Kohärenz und Kohärenzlänge Interferenz an dünnen Platten Beugung und Auflösungsvermögen Gitter Beugungsgitter Grobe Gitter Polarisation 119 Literatur zu Kapitel Elektronik ; Grundlagen Aktive Zweipole.: Passive Zweipole Stromkreis Gleichstromnetze Ohmsches Gesetz 133

3 2.3.2 Kirchhoffsches Gesetz Spannungsteiler Parallelwiderstände Wheatstonesche Meßbrücke Nennleistung, Leistungsanpassung Wechselströme, Wechselspannungen Periodische Schwingungen Zeigerbilddarstellung des Wechselstroms Wechselstromwiderstand Wheatstonesche Wechselstrombrücke Halbleiterdioden Arbeitsweise von Halbleiterdioden Halbleiterdiode als Gleichrichter Transistor Bipolare Transistoren Grundschaltungen des Transistors Transistor als Schalter Operationsverstärker Aufbau des Operationsverstärkers Schaltung des Operationsverstärkers Optoelektronik : Vakuum-Photodioden und SEV Photodioden Phototransistoren Optokoppler Modulation und Demodulation Modulationsarten Demodulation Oszillatorschaltungen Digitalelektronik Digitale Codes Digitale Grundschaltungen Schaltkreisfamilien Zähler und Frequenzteiler 217

4 Digitale Zeit- und Frequenzmessung Digital-Analog-Umsetzer 223 Literatur zu Kapitel Basissensoren Sensoren für geometrische Größen Resistive Aufnehmer Kapazitive Aufnehmer Induktive Aufnehmer Magnetische Aufnehmer Elektrooptische Sensoren Codierte Aufnehmer Inkrementale Aufnehmer Interferometrische Aufnehmer Ultraschall-Aufnehmer Sensoren für mechanische Größen Dehnungsmeßstreifen Piezoelektrische Aufnehmer Beschleunigungsaufnehmer Sensoren zur Temperaturmessung Berührungsthermometer Strahlungsthermometer 331 Literatur zu Kapitel Meßsignalverarbeitung Analoge Meßsignalverarbeitung Addiererund Subtrahierer Multiplizierer und Dividierer Integrierer und Differenzierer Filter Signalanpassung Digitale Verfahren der Meßsignalverarbeitung Meßdatenerfassung und -Verarbeitung auf einem Chip Meßsignalübertragung zum PC Meßdatenerfassung und -Verarbeitung mit PC 375

5 j5 4.3 Rechnerische Aufarbeitung von Meßwerten Linearisierung mit physikalischen Modellfunktionen Linearisierung durch Interpolation Approximation durch Ausgleichung 387 Literatur zu Kapitel Sensorsysteme Sensoren zur O-dimensionalen Messung Sensoren zur 1-dimensionalen Messung Distanzmessung Winkelmessung Neigungsmessung Höhenmessung Sensoren zur 2-dimensionalen Messung Lichtschnitt CCD-Zeilenkamera CCD-Flächenkamera Computer Aided Positioning SYstem (CAPSY) Sensoren zur 3-dimensionalen Messung Koordinatenmeßgeräte Theodolitmeßsysteme Tachymeter-Meßsysteme! Polar-Scanner Trilateration Interferometrische Formprüfung Codierte Lichtverfahren Robotest Geodätische Sensoren in der dimensioneilen Vermessung Problemstellung Darstellungsformen Hard- und Softwareverknüpfung Beispiel für ein 3D-Online-Meßsystem 541 Literatur zu Kapitel Sachregister 551