Fragenkatalog Teil 2

Ein Thermistor ist ein variabler elektrischer wärmeempflindlicher Widerstand, der eine starke Nichtlinearität aufweist und dessen Wert sich mit der Temperatur reproduzierbar ändert.

• NTC-Widerstand (negative temperature coefficient)

• (Halbleitendes Oxid eines Übergangsmetalls): “Heißleiter”

• Die Kennlinie eines Thermistors lässt sich durch die Steinhardt-Hardt-Gleichung approximieren

• 1/T = a1 + a2ln(R) + a3ln3(R) ; T...Temperatur, R...Widerstand, a...Konstanten

Prinzip: misst die Strahlenleistung einer Oberfläche, dabei müss es auf die gemessene Substanz geeicht werden, da das Emissionsspektrum stark variiert.

• Spektralbereich: 0,7-20μm

• Temperaturbereich: 0-3000°C, meist über 800°C

• Gesamtstrahlungspyrometer: gesamte Strahlung wird mit Linse oder Holspiegel auf ein Thermoelement fokussiert. (Linsenmaterial bestimmt Spektralbereich).

• Teilstrahlungspyrometer: nur ein schmales Band des Emissionsspektrum wird genutzt.

• Farbpyrometer: zwei benachbarte Banden werden gemessen und in Beziehung zueinander gesetzt.

-> über 30 verschiedene Messprinzipien bekannt

• Turbinenrad oder Flügelrad: Messung berührungslos über Magnetfeld oder über eine mechanische Welle.

• Schwebekörper: wird durch Strömung angehoben, Ablesung erfolgt über Schauglas; senkrechter Einbau; empfindlich auf Vibrationen und Änderung der Viskosität.

• Schallgeschwindigkeit: abhängig von Geschwindigkeit des Mediums (Laufzeit wird in beide Richtungen gemessen)

• Druckabfall: Der Druckabfall an einer Verengung ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.

• Wirbel: Hindernis erzeugt Wirbel, die gezählt werden. Die Zahl der Wirbel ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit.

  Bedingungen: gewisse Mindestgeschwindigkeit des Mediums, Viskosität darf nicht zu hoch sein

• Coriolis-Sensor: bei keinem Durchfluss schwingen die beiden Rohre synchron. Bei Massedurchfluss verbiegen sich die beiden Rohre (Corioliseffekt), so dass es zu einer Phasenverschiebung kommt, welche proportional zum Massefluss ist.

Piezoresistiver Sensor: Halbleiter ändern unter Druck und/oder Verformung ihren Widerstand.

• Erfassung von dehnenden und stauchenden Verformungen (—> Änderung ihres elektrischen Widerstands)

• Verwendung an Bauteilen, die sich unter Belastung verformen.

Bestandteile:

• dünne Membran (bewegliche Platte des Kondensators)

• feste Platte (Gegenplatte)

• elektrische Ladeschicht (auf einer der Platten oder Membran angebracht)

Änderungen der Kapazität führt zu Änderung der Ladung auf Kondensator = elektrisches Signal wird erfasst. (Schallwellen auf Membran -> Membran bewegt sich zur festen Platte -> Änderung Abstand zwischen Platten = Änderung Kapazität)

Dehnungsmessstreifen müssen immer in Brückenschaltung betrieben werden, da geringe Änderung bei hohem Basiswinkel (wenige Promille Änderung).

• Prinzip: Wärmeleitung in Gasen hängt stark vom Druck und der Art des Gases ab.

• Anwendung: Dient als Wärmeleitfähigkeitszelle (muss auf Gastyp kalibriert werden).

Druck und Kraftmessung

Prinzip: Elektronen erzeugen positive Ionen des Restgases, die über negativ vorgespanntes Gitter aufgefangen werden.

• Ionenstrom proportional zu Druck (Gas abhängig)

• Ionisationsmesszellen müssen auf entsprechendes Gas(gemisch) kalibriert werden.

• Absolute Feuchte f: Wassergehalt von Luft in (g/m3)

• Sättigungsfeuchte fmax: maximale absolute Feuchte bei einer bestimmten Temperatur

• Relative Feuchte j: absolute Feuchte bezogen auf die Sättigungsfeuchte in Prozent

Temperatur bei der die aktuelle absolute Feuchte gleich der Sättigungsfeuchte ist.

LiCl-getränkte Gewebsschicht nimmt Feuchtigkeit aus Luft auf, wodurch elektrischer Widerstand zwischen Leitern sinkt (-> höherem Stromfluss, -> produzierte Wärme lässt Dampfdruck steigen)

• Gleichgewicht bei einer best. Temperatur, die von der absoluten Feuchte abhängt (T-Messung mit Pt-100)

Spiegel (polierte Metallscheibe) wird abgekühlt, bis ein Niderschlag am Spigel sichtbar ist (Taupunktmessung mit Pt-100)

• zählen zu genausten Hygrometern

• Verunreinigung mit kondensierbaren Komponenten = Fehlmessungen

• Längenänderung einer Faser durch Feuchtigkeit.

• Detektion durch elektrische Detektion (z.B. Differentialtransformator)

Funktionsprinzip eines Kondensators

• Kapazität wird durch die Kondensatoroberfläche, Abstand und Dielektrium bestimmt.

Prinzip: Wechselwirkung eines Mikrowellenfeldes mit der Feuchtigkeit des Messraums

—> Energieverlust und Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen werden gemessen und zur Feuchtigkeitsbestimmung herangezogen.

Messung der Verdunstungskälte:

• Ein trockenes und ein feuchtes Thermometer werden von Messgas angeblasen

• Temperaturunterschied zeigt Feuchte an (geht auf 1% relative Feuchte genau)

Prinzip: lichtempfindlicher elektrischer Widerstand (je mehr Licht, desto kleiner Widerstand)

Material: CdS oder CdSe

Negataiv: Memory Effekt, langsam, Temperaturempfindlich, Verzögerungen im Millisekunden-Bereich

Universeller, spektral auflösender Detektor für High Performance Liquid Chromatographie.

• besitzt mehrere 1000 Fotodioden in einer linearen Anordnung

• Anwendung: Schwarzweiß und Farbsscan

• Fotodiode: sehr schnell (Sperrtrom ist von Beleuchtungsstärke linear abhängig)

• Fototransisto: deutlich langsamer (höhere Empfindlichkeit)

Photonen induzieren Elektronen, d ie in einem Kondensator gespeichert werden.

Pro Pixel ein Kondensator. Die Ladung wird seriell pro Zeile ausgelesen.

Eigenschaften:

+hohe Dynamik (10hoch4)

+geringes Rauschen (wenn gekühlt)

+Hohe Konversionsrate (fast 100% = 1 Elektron/Photon)

-Read out Noise nimmt mit Frequens des Auslesens zu

-Dunkelstrom verhindert längere Integrationszeiten