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Sensoren in Wissenschaft und Technik - Funktionsweise und Einsatzgebiete
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Sensoren in Wissenschaft und Technik - Funktionsweise und Einsatzgebiete
von: Ekbert Hering, Gert Schönfelder
Vieweg+Teubner (GWV), 2012
ISBN: 9783834886354
706 Seiten, Download: 27048 KB
 
Format:  PDF
geeignet für: Apple iPad, Android Tablet PC's Online-Lesen PC, MAC, Laptop

Typ: B (paralleler Zugriff)

 

 
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Inhaltsverzeichnis

  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  


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