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Sensoranwendungen

Aus der Reihe Werkstoffe und Bauelemente der E-Technik

69,99 €

inkl. gesetzl. MwSt., Versandkostenfrei

Beschreibung

Produktdetails

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

05.12.2012

Abbildungen

XIX, mit 188 Amit Abbildungngen, 1 Abb. in Farbe.

Herausgeber

Hanno Schaumburg

Verlag

Vieweg & Teubner

Seitenzahl

420

Maße (L/B/H)

24,4/17/2,4 cm

Gewicht

760 g

Auflage

Softcover reprint of the original 1st ed. 1995

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-322-96722-0

Beschreibung

Portrait

Prof. Dr. Dr. h.c. Hanno Schaumburg, Leiter Koordinierungsstelle Osteuropa/NUS, TU Hamburg-Harburg

Produktdetails

Einband

Taschenbuch

Erscheinungsdatum

05.12.2012

Abbildungen

XIX, mit 188 Amit Abbildungngen, 1 Abb. in Farbe.

Herausgeber

Hanno Schaumburg

Verlag

Vieweg & Teubner

Seitenzahl

420

Maße (L/B/H)

24,4/17/2,4 cm

Gewicht

760 g

Auflage

Softcover reprint of the original 1st ed. 1995

Sprache

Deutsch

ISBN

978-3-322-96722-0

Herstelleradresse

Vieweg+Teubner Verlag
Abraham-Lincoln-Straße 46
65189 Wiesbaden
DE

Email: ProductSafety@springernature.com

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  • I. Temperatursensoren.- I-1 Keramische und Silizium-Temperatursensoren und ihre Anwendungen.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Physikalische Grundlagen.- 1.2.1 Keramische Sensoren.- 1.2.2 Temperatursensoren auf Halbleiter-Siliziumbasis.- 1.2.2.1 Technologischer Überblick.- 1.2.2.2 Elektrisches Verhalten.- 1.3 Toleranzbetrachtung.- 1.4 Kennlinien-Linearisierung.- 1.4.1 Linearisierung mit Serienwiderstand für NTC-Widerstände.- 1.4.2 Linearisierung bei Halbleitertemperatursensoren.- 1.4.3 Konkretes Beispiel: Linearisierung eines Halbleiter-Silizium- und keramischen Temperatursensors.- 1.5 Stabilitätsverhalten von Temperatursensoren.- 1.6 Auswahl und Konfektionierung eines Sensors.- 1.6.1 Auswahl eines Sensors.- 1.6.2 Konfektionierung des Sensors.- 1.7 Anwendungen.- 1.7.1 Temperaturmeßschaltungen mit keramischen Sensoren.- 1.7.1.1 NTC-Temperatur-Sensor als thermischer Schalter.- 1.7.1.2 Temperaturmeßschaltungen für mikroprozessorgesteuerte Systeme.- 1.7.1.3 Temperaturmessung mit freilaufendem Temperatur-Impulsweiten-Umsetzer.- 1.7.2 Temperaturmeßschaltungen mit Halbleiter-Sensoren.- 1.7.2.1 Applikationsbeispiel für eine Temperaturkompensationsschaltung.- 1.7.2.2 Standard-Temperaturmeßschaltung.- 1.7.2.3 Meßverstärker-Schaltungen.- 1.8 Zusammenfassung.- I-2 Temperatur- und Luftstrommessung mit Iasergetrimmten Si-/Permalloy-Temperatursensoren.- 2.1 Aufbau und Eigenschaften des Temperaturfühlers.- 2.2 Anwendungsspezifische Gehäuseformen.- 2.3 Linearisierung der Ausgangsspannungs-Kennlinie.- 2.4 Meßverstärker mit Spannungs- oder Stromausgang.- 2.5 Luftstromsensoren der Serie AW.- 2.6 Anwendungsbeispiele.- I-3 Temperaturerfassung mit Schwingquarzsensoren.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Aufbau und Meßprinzip.- 3.3 Meßwertverarbeitung.- 3.4 Elektrische und mechanische Eigenschaften.- 3.5 Anwendungen.- 3.5.1 Lebensmittelindustrie.- 3.5.2 Kraftwerk.- 3.5.3 Chemische Industrie.- 3.5.4 Qualitätssicherung und Labor.- 3.6 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.- I-4 Industrielle Meßtechnik mit Pt-Schichtmeßwiderständen.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Herstellungsverfahren und Typenspektrum.- 4.3 Meßtechnische Eigenschaften.- 4.3.1 Grundwerte und Grenzabweichungen.- 4.3.2 Zeitverhalten und Eigenerwärmung.- 4.3.3 Langzeitstabilität.- 4.3.4 Innenleitungswiderstände.- 4.3.5 Empfindlichkeit.- 4.4 Anwendungsbeispiele.- 4.4.1 Prozeßtechnik.- 4.4.2 Heizungs- und Klimatechnik.- 4.4.3 Haushalt.- 4.4.4 Kfz-Technik.- 4.4.5 Kältetechnik.- 4.4.6 Fertigungs- und Analysentechnik.- 4.5 Zusammenfassung.- Literatur.- II. Kraft- und Drucksensoren.- II-1 Piezoresistive Drucksensoren mit ionenimplantierter Vollbrücke.- 1.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 1.2 Spannungs- oder Stromspeisung.- 1.3 Nullpunkt- und Meßbereichsabgleich.- 1.4 Interne oder externe Temperaturkompensation.- 1.5 Beschaltung von Drucksensoren mit temperaturkomp. Verstärker.- 1.6 Schutz gegen Wasserdruckschläge.- 1.7 Aufbau eines elektronischen Druckschalters.- 1.8 Drucküberwachungsschaltung.- 1.9 Durchflußmessung über den Differenzdruck.- 1.10 Weitere Anwendungen.- II-2 Kenngrößen von piezoresistiven Silizium-Elementardrucksensoren.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Grundkenngrößen.- 2.3 Temperaturabhängigkeit.- 2.4 Temperaturabgleich.- 2.5 Andere Störgrößen.- 2.6 Gehäuse.- II-3 Piezoresistive Drucksensoren mit Polysilizium-Dehnungsmeßstreifen.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Silizium und Polysilizium.- 3.2.1 Silizium als Federwerkstoff.- 3.2.2 Der piezoresistive Effekt.- 3.2.3 Schichtwiderstand.- 3.2.4 Temperatureinfluß.- 3.3 Membran und DMS Geometrien.- 3.4 Herstellschritte.- 3.4.1 Schichtaufbau.- 3.4.2 Membranausformung.- 3.4.2.1 Anisotropes naßchemisches Ätzen.- 3.4.2.2 Isotropes naßchemisches Ätzen.- 3.4.2.3 Plasmaätzen.- 3.4.2.4 Mikrofunkenerosion.- 3.4.2.5 Diamantbohren.- 3.5 Drucksensor-Aufbau.- 3.5.1 Sensorelement.- 3.5.2 Montage auf Halterung.- 3.5.3 Schutz gegen aggressive Medien.- 3.5.4 Temperaturkompensation und Abgleichverfahren.- 3.5.5 Maximale Einsatztemperatur.- Literatur.- II-4 Ein elektronisches Manometer mit Dünnfilm-DMS-Drucksensor.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Konzeption eines elektronischen Manometers.- 4.3 Eine komplette Meßkette in einem Gehäuse.- 4.3.1 Der Sensor wandelt Druck in elektrische Spannung.- 4.3.2 Wie ist ein Dünnfilm-DMS aufgebaut und wie funktioniert er?.- 4.3.3 Was mit Dünnfilm-DMS und Elektronik möglich ist.- 4.4 Die Funktionalität.- 4.5 Zusammenfassung.- Literatur.- II-5 Digitale Höchstpräzisions-Druckmessung durch Schwingquarz-Verfahren.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Quarzkristall-Resonator.- 5.3 Druckeinleitung.- 5.4 Ausgangssignale.- 5.5 Ein intelligenter Drucksensor.- 5.6 Leistungskennwerte.- II-6 Innovative Druckmeßtechnik mit Keramiktechnologie.- 6.1 Einleitung.- 6.2 Aufbau der Meßzelle für Absolut- und Relativdruck.- 6.2.1 Wirkungsweise — kapazitives Meßprinzip.- 6.2.2 Drucktransmitter mit keramisch-kapazitiver Zelle.- 6.2.3 Eigenschaften und technische Daten.- 6.3 Differenzdruck-Meßtechnik.- 6.3.1 Funktion und Aufbau der Differenzdruckmeßzelle.- 6.3.2 Keramischer Werkstoff für Differenzdrucksensor.- 6.3.3 Differenzdrucktransmitter mit keramischer Meßzelle.- 6.3.4 Eigenschaften und Technische Daten.- II-7 Anwendungsbeispiele für piezoelektrische Kraft-, Dehnungs-, Druck- und Beschleunigungs-Sensoren.- 7.1 Einführung in die besonderen Eigenschaften des piezoelektrischen Systems.- 7.2 Messen von elektrischer Ladung.- 7.3 Einrichtungen zum Messen von elektrischer Ladung.- 7.3.1 Das Elektrometer.- 7.3.2 Der Elektrometer-Verstärker.- 7.3.3 Der Ladungsverstärker.- 7.4 Anwendungsbeispiele für piezoelektrische Kraftsensoren.- 7.4.1 Planheitsmessung beim Rollen von Metall- und Kunststoff-Folien.- 7.4.2 Mehrkomponenten Kraftmessung.- 7.4.2.1 Schnittkraftmessung in der Metallbearbeitung.- 7.4.2.2 Kraftmessungen in der Biomechanik.- 7.4.2.3 Radkraftmessungen auf dem Reifenprüfstand und am fahrenden Fahrzeug.- 7.4.2.4 Dynamische Reibungskoeffizientmessung an Bremsen.- 7.4.2.5 Aufprallkraftmessung bei Crashversuchen.- 7.4.3 Holmdehnungsmessungen an Spritzgießmaschinen und Säulenpressen.- 7.4.4 Indirekte Druckmessung in der Düse von Spritzgießmaschinen.- 7.4.5 Werkzeuginnendruckmessung beim Spritzgießen.- 7.4.6 Zylinderdruckmessungen in Verbrennungsmotoren.- 7.4.7 Druckmessungen in der Innenballistik.- 7.4.8 Beschleunigungsmessung für Modalanalyse.- 7.4.9 Messen der Schallemissionen zur Prozeßüberwachung.- Literatur.- III. Magnetsensoren.- III-1 Anwendungen von magnetogalvanischen Halbleitersensoren.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Physikalische Grundlagen.- 1.3 Feldplatten-Sensoren — Technologie, Aufbau, Eigenschaften.- 1.4 Hallsensoren — Technologie, Aufbau, Eigenschaften.- 1.5 Magnetfeldmessung mit Hallsensoren.- 1.5.1 Hochgenaue Magnetfeldmeßtechnik.- 1.5.2 Potentialfreie Strommessung.- 1.5.3 Elektrische Leistungsmessung.- 1.6 Kontaktlose Positionserfassung.- 1.6.1 Anordnungen und Signalformen.- 1.6.2 Differentialsysteme.- 1.6.3 Magnetdimensionierung.- 1.6.4 Ausgewählte Beispiele.- 1.6.4.1 Analoge Wegerfassung.- — Druckmeßdose.- — Beschleunigungssensor.- — Zerstörungsfreie Schichtdickenmessung.- — Kollektorloser Gleichstrommotor.- 1.6.4.2 Digitale Positionserfassung.- — Drehzahlsensor.- — Inkrementale Weg- und Winkelmessung.- 1.7 Ausblick.- Literatur.- III-2 Analoge und digitale Halleffektsensoren auf Siliziumbasis.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Aufbau und Wirkungsweise.- 2.3 Magnetische Annäherungsarten.- 2.4 Messung von Gleich- und Wechselströmen.- 2.5 Messung von Drehzahlen und Drehwinkeln.- 2.6 Drehrichtungserkennung mit zwei Sensoren.- 2.7 Überbrückung von Entfernungen.- 2.8 Zeilenlängensteuerung.- 2.9 Weitere Anwendungsbeispiele.- 2.10 Beschaltung analoger und digitaler Halleffektsensoren.- 2.11 Einstellbare digitale Halleffektsensoren.- 2.12 Modifikationen nach Kundenwunsch.- III-3 Magnetfeldsensoren auf Metallpermalloy-Basis und ihre Applikationsfelder.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Stützfelder.- 3.2.1 Einfluß von Stützfeldern auf die Kennlinie.- 3.2.2 Erzeugung eines Stützfeldes.- 3.2.2.1 Stützmagnet.- 3.2.2.2 Stützfeld durch einen Arbeitsmagneten.- 3.2.2.3 Stützfeld durch verklebten Arbeitsmagneten.- 3.2.2.4 Erregung durch das magnetische Feld einer Spule.- 3.3 Temperaturverhalten der Magnetfeldsensoren.- 3.4 Auswerteschaltung für den Magnetfeldsensor KMZ 10 B.- 3.5 Anwendungen.- 3.5.1 Messung schwacher Magnetfelder (Kompaß).- 3.5.2 Detektion kleiner Magnetfelder.- 3.5.3 Magnetfeldmessung mit Kompensationsverfahren.- 3.5.4 Strommessungen.- 3.5.5 Messung linearer Positionen.- 3.5.6 Winkelmessung.- 3.5.7 Einpunkt-Positionsmessung und Drehzahlmessung.- 3.5.8 Inkrementale Messung und Richtungserkennung.- 3.5.9 Näherungsschalter.- IV. Optische und Strahlungssensoren.- IV-1 Technologie und Anwendung bipolarer Fotodetektoren.- 1.1 Generelle Überlegungen zur Technologie von Fotodioden.- 1.1.1 Wahl des Scheibenrohmaterials.- 1.1.2 Wahl der Technologielinie.- 1.1.3 Geometriefestlegung.- 1.1.4 Gehäusebauform.- 1.2 Optimierung von Fotodioden für den Anwender.- 1.2.1 Sperrstromarme Silizium-Fotodioden.- 1.2.2 PlN-Fotodioden, Infrarotempfindlichkeit, Schaltzeit.- 1.2.3 Blau-/UV-Empfindliche Fotodioden.- 1.2.4 Avalanche Fotodioden.- 1.2.5 Einsatz von Ge, GaAs, InGaAs.- 1.3 Fototransistoren und Foto-ICs.- 1.3.1 Standardtransistoren, elektrische Kenndaten.- 1.3.2 Integrierte Optosensoren.- 1.4 Gehäusebauformen.- 1.4.1 Offene Bauformen.- 1.4.2 Lötspießbauformen, Side-Viewing-Bauformen.- 1.4.3 LED-Bauformen.- 1.4.4 SMT-Bauformen.- 1.4.5 Metallbauformen.- 1.4.6 Epoxid-Platinen.- Literatur.- IV-2 Anwendung optischer Sensoren in Empfängern für Systeme zur Überwachung oder Datenübertragung mit Licht.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Übersicht über die Anwendungen.- 2.3 Sensorauswahl (Empfangsdiode) und Empfänger-Design.- 2.3.1 Spezifikation der Empfangsdiode.- 2.3.2 Definition der minimal erforderlichen Lichtleistung.- 2.3.3 Störgrößenermittlung und Signal-Rausch-Abstand.- 2.3.4 Betrieb der Empfangsdiode und Impulsantwort.- 2.4 Entwurf des Empfangsverstärkers zur Kombination mit einer Fotodiode.- 2.4.1 Prinzipien der Kombination von Fotodiode und Verstärker.- 2.4.2 Aufbau von Empfangsschaltungen.- 2.5 Systemeigenschaften des Empfängers.- 2.5.1 Dynamikbereich.- 2.5.2 Verbindung mit dem Schwellwertentscheider.- 2.5.3 Beispiele für optische Empfänger in verschiedenen Anwendungen.- 2.6 Zusammenfassung.- Literatur.- IV-3 Infrarotsensoren.- 3.1 Einleitung.- 3.2 Definitionen.- Äquivalente Rauschleistung.- Detektivität D*.- Responsivität R.- Relative Responsivität Rrel.- Cut Off Wellenlänge ?co.- 3.3 Platin-Silizid-Detektoren.- 3.4 Cadmium-Quecksilber-Tellurid.- 3.5 Pyroelektrische Detektoren.- 3.6 Peltier-Kühlung.- 3.7 Gas-Kühlung.- 3.8 Maschinen-Kühlung.- 3.9 Zusammenfassung und Ausblick.- Literatur.- IV4 Bildverstärker.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Anwendungen.- 4.3 Elemente des Bildverstärkers.- 4.3.1 Photokathode.- 4.3.2 Fenstematerialien.- 4.3.3 Fokussierung.- 4.3.4 Mikrokanalplatte.- 4.3.5 Leuchtschirm.- 4.3.6 Spannungsversorgung.- 4.4 Technische Daten von Bildverstärkern.- 4.4.1 Lichtverstärkung.- 4.4.2 Mittlere Schirmleuchtdichte.- 4.4.3 Auflösung.- 4.4.4 Rauschabstand.- 4.4.5 Andere Bildfehler.- 4.5 Zusammenfassung.- Literatur.- V. Chemische Sensoren.- V-1 Gassensoren und ihr Einsatz in Gaswarngeräten.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Die Anfänge der Gasmeßtechnik.- 1.3 Katalytische Wärmetönungssensoren.- 1.4 Elektrochemische Gassensoren.- 1.5 Messen im ppb-Bereich.- 1.6 Infrarotoptische Gassensoren.- 1.7 Halbleitergassensoren.- 1.8 Gaswarngeräte und -systeme.- 1.9 Kalibrierung und Plazierung.- 1.10 Atemalkoholmessung.- 1.11 Schluß.- V-2 ZrO2-Lambda-Sonden für die Gemischregelung im Kraftfahrzeug.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Grundlagen Lambda-Regelung.- 2.2.1 Funktion der ZrO2-Lambda=1-Sonde.- 2.2.2 Resistive Lambda-Sonden.- 2.2.3 Magersonden.- 2.2.3.1 Magersonde nach Nernst-Prinzip.- 2.2.3.2 Magersonde nach Grenzstromprinzip.- 2.2.4 Breitband-Lambdasonden.- 2.2.4.1 Grenzstromsonde mit anodischer Luftreferenz.- 2.2.4.2 Zweizellen-Grenzstromsonde.- 2.3 ZrO2-Keramik.- 2.3.1 Eigenschaften der Keramik.- 2.3.2 Herstellung der Lambda-Sonde.- 2.3.2.1 Die klassischen Lambda-Sonden.- 2.3.2.2 Die planare Lambda-Sonde.- 2.3.2.3 Die Lambda-Sonden Montage.- 2.4 2-Punkt Lambda=1-Regelung.- 2.4.1 Grundlegendes Regelungskonzept.- 2.4.2 Einflüsse auf das Regelverhalten.- 2.4.2.1 Einflüsse auf die statische Sondenkennlinie.- 2.4.2.2 Einflüsse auf die Sondendynamik und die Regellage.- 2.5 Applikation.- 2.5.1 Einsatzbedingungen.- 2.5.2 Abgasmeßtechnik.- 2.5.2.1 Rollenprüfstandsmessungen.- 2.5.2.2 Abgas-Zertifikation.- 2.5.2.3 Dauerlauf.- 2.5.3 Laborprüfungen zur Sicherung der Sondenfunktion.- 2.6 Ausblick.- Literatur.- Stichwortverzeichnis.