Sensoren, Neigungssensor, Neigungssensoren, Inklinometer, Wegaufnehmer, Seilzug, LVDT, Messtaster, Drehmomentaufnehmer, Sensoren, Kraftaufnehmer, Beschleunigungsaufnehmer, Druckaufnehmer, Messdosen, Verstärker, Signalverstärker, Kraftmeßdosen, Prüfstände, Crashversuche, Fahrversuche, Verbrennungsmotor, Rennsport, Drehmoment, Vibration, Kraftmessung, Beschleunigung, Weg, Neigung, Druck, Wägen, Materialprüfung, Forschung, Entwicklung, Raumfahrt, Textilindustrie, Biomechanik, Dehnungsmeßstreifen, Folien- Folien-DMS, Halbleiter- Halbleiter-DMS, Piezoresistiv, Resistiv

2

2-Leiter-Schaltung

3

3-Leiter-Schaltung

4

4-Leiter-Schaltung

6

6-Leiter-Schaltung

A

Abschirmung
Absolutdruck
Absolutencoder
Absolute Wegaufnehmer
Abtastrate
A/D-Wandlung
Aktoren
Aliasingeffekt
Ampere
Amperemeter
Analogoszilloskop
Analog-Digital-Oszilloskop
Anode
Anstiegszeit
aperiodischer Grenzfall
Applizierung
Arbeitstemperaturbereich
ASIC
ATEX
Auflösung
Ausgangsvorspannung
Ausgang, normierter
Aussteuerungsbereich

B

Bandbreite
Bandpass Filter
Bandsperre Filter
Basisgrößen und Einheiten des SI-Systems
Berstdruck
Beschleunigung
Beschleunigungsaufnehmer
Beschleunigungsaufnehmer, induktiv
Beschleunigungsaufnehmer, kapazitiv
Beschleunigungsaufnehmer, MEMS
Beschleunigungsaufnehmer, piezoelektrisch
Beschleunigungsaufnehmer, piezoresistiv
Beschleunigungsaufnehmer, Servo
Beschleunigungsaufnehmer, MEMS-Servo
Betriebsdruck
Betriebstemperaturbereich
bewegte Masse
bipolare Speisung
Bit-Rauschen
Bonddrähte
Braunsche Röhre
Bruchlast
Brücke
Brückenschaltungen
Brückenverstärker
Brückenverstärker, bipolar
Brückenverstärker, monopolar
BSL
BSLTZ
Bürde

C

Chip
Compression-Mode

D

Dämpfung
Datenerfassungskarte
Datenlogger
Dehngrenze
Dehnung
Dehnungsempfindlichkeit
Dickschichttechnik
Dichtung
differentielle Spannungsmessung
Differenzdruck
Digitalanzeige
Digitalisierung
Digitaloszilloskop
DKD - Der Deutsche Kalibrierdienst
DMS
DMS-Simulator
Doppler-Effekt
Dotieren
Drehmoment
Drehmomentaufnehmer
Druck
Druckaufnehmer
Druckaufnehmer, frontbündig
Druckaufnehmer, piezoelektrische
Druckaufnehmer, piezoresistive
Druckaufnehmer, mit zurückgezogener Membran
Druckausführung, absolut
Druckausführung, gekapselt
Druckausführung, relativ
Druckkanal
Druckmessgerät
Druckport
Druckstoß
Dünnschichttechnik
Durchbiegung
Durchgangsprüfer
DVM
DVRT
Dye
dynamische Drehmomentaufnehmer

E

Eichen
Eigenfrequenz
Eigenmasse
Einschwingzeit
elastischer Bereich
Elastizitätsgrenze
Elastizitätsmodul
elektrische Felder
elektrischer Widerstand
elektrischer Widerstands Standard
elektrolytischer Neigungssensor
Empfindlichkeit
Encoder
Encoder, Absolut
Encoder, Inkremental
Entladezeitkonstante
erdfrei

F

faradaysches Induktionsgesetz
Feder-Masse-System
Fehler
Fehlersuche
Fehlersuche, DMS-Sensoren (mit integriertem Verstärker)
Fehlersuche, DMS-Sensoren (ohne integrierten Verstärker)
Fehlersuche, potentiometrische Sensoren
Fehlerquellen
Feuchte, relative
FFT
FFT-Analysator
FFT-Kohärenzfunktion
FFT-Übertragungsfunktion
Kohärenzfunktion
Filter
Filter, analoge
Filter, Bandpass
Filter, Bandsperre
Filter, Grenzfrequenz
Filter, digitale
Filter, digitale, FIR
Filter, digitale, IIR
Filter, Hochpass
Filter, mechanisch
Filter, Mittenfrequenz
Filter, Tiefpass
Flachprofil - Kraftaufnehmer
Folien-DMS
FRF Frequency Response Function
Frequenzgang
frequenzoptimiert
frontbündiger Druckaufnehmer

G

Gekapselte Druckausführung
Geräteklassen
Genauigkeit
Genauigkeitsklassen
Gesamtgenauigkeit
Gewinde
Gewinde, Amerikanisch
Gewinde, kegelig
Gewinde, metrisch
Gewinde, Spitz
Gewinde, Witworth
Gewinde, Zoll
Gewinde, zylindrisch
Gieren
Gleichdruckeffekt
Grenzfrequenz

H

HBT, Half Bridge Transducer
Halbbrücke
Halbleiter-DMS
Hall-Effekt
Hall-Sensor
Hall-Spannung
Hammerkit
Hammeranregung
Hammeranregung, mehrfach
Hammerschlag, mehrfach
harmonische Schwingung
Hüllkurven-Demodulation
Hochpass Filter
Hookesches Gesetz
Hybrid-Elektronik
Hybrid-Verstärker, integriert
Hysterese

I

IC
IEPE: Integrated Electronics Piezo-Electric
IP-Schutzarten
Impulshammer
In-Line Verstärker
Inbetriebnahme
Induktionsgesetz
Induktionsprinzip
Integrierter Verstärker
induktiver Beschleunigungsaufnehmer
inelastischer Bereich
Inklinometer
Inklinometer, elektrolytisches
Inklinometer, kapazitives
Inklinometer, magnetoresistives
Inkrementalencoder
inkrementale Wegaufnehmer
Influenz
Interface
Ionenimplantation
Isolierungswiderstand bei Aufnehmern
Isolatorausführung
Istdruck

J

Joukowski-Stoß
Joule
Justierung

K

k-Wert
Kalibrierdatenblatt
Kalibriernormal
Kalibrierschein
Kalibrierung
Kalibrierung bei 50% vom Nennbereich
Kalibrierung, rückführbare
Kalibrierung, Werks
Kalibrierzertifikat
Kalibrierzeugnis
kapazitiver Beschleunigungsaufnehmer
Kathode
Kennlinie
Kohärenzfunktion
kompensierter Temperaturbereich
Körperschall
Kraft
Kraftaufnehmer
Kraftaufnehmer, DMS
Kraftaufnehmer, piezoelektrisch
Krafteinleitung
Kraftkompensierung
kritische Dämpfung

L

Labornetzteil
Ladungsausgang
Ladungsbetrieb
Ladungsverstärker
Lagertemperaturbereich
Lagerüberwachung
Laserwegaufnehmer
Lastwiderstand
Leitfaden
linearer potentiometrischer Wegaufnehmer
Linearität
Linearisierung
Liniendruck
Lorentz-Kraft
LSB, Least Significant Bit
Luftdämpfung
LVDT, Linear Variable Differential Transformer
LVIT, Linear Variable Inductance Transducer

M

magnetoresistiver Effekt
Magnetostriktive Wegaufnehmer
Manometer
Masseschleifen
Masse, seismische
Materialprüfung
mechanische Filter
Medientemperatur
Mehr-Punkte-Kalibrierung
MEMS
Messbereich
Messbrücke
Messtaster
Messwertaufnehmer
Messwertübertragung
Mikroelektronik
Mikromechanik
mikromechanisch gefertigter (MEMS) Beschleunigungsaufnehmer
Miniaturaufnehmer
Mittelrauhwert
Mittenfrequenz Filter
Modalanalyse
Modal-Abgestimmt
modale Größen
monopolare Speisung
Montage
Montagesockel
MOSFET
MST
Multikomponentenkraftmessung
Multimeter

N

Näherungsschalter
Neigungssensor
Neigungssensor, elektrolytischer
Neigungssensor, kapazitiver
Neigungssensor, magnetoresistiver
NEMA-Klassifikation
Nenndruck
Netzteil
Nichtlinearität
Nicken
Niederfrequenzverhalten
NIST
Normdruck
normierter Ausgang
normierte Empfindlichkeit
normierte Sensitivität
Nullpunkt-Offset
Nyquist Theorem

O

Offset
Offsetabgleich
Ohmmeter
Öldämpfung
Oszilloskop
Oszilloskop-Simulator
Oszilloskop, analog
Oszilloskop, analog-digital
Oszilloskop, digital
Oszilloskop, PC-gestützt

P

Pascal
Peltiereffekt
piezoelektrischer Effekt
piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer
Piezokeramik
piezoresistiver Beschleunigungsaufnehmer
piezoresistiver Effekt
Polarisation
potentiometrischer Wegaufnehmer
proportionaler Übertragungsfaktor
Proportionalitätsgrenze
Prüfdruck
PSI
PTB - Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Q

Quanten-Hall-Effekt
Quantisierungsfehler
Quarz
Quell-Impedanz
Querbeschleunigungsempfindlichkeit
Querkraftempfindlichkeit

R

Rauhtiefe
Rauschen
Relativdruck
Reproduzierbarkeit
resistiver Wegaufnehmer
Resonanzfrequenz
Rheostat
Riss-Erkennung
RS-232
RS-422

S

SanShiftTM
Schiffsbewegungen
Schleifring
Schock
Schockaufnehmer
Schraubbefestigung
Schütteltisch
Schwinggeschwindigkeit
Schwingung
Schwingungsaufnehmer
Schwingungsmessung
Schwingweg
Schwoien
Seismik-Aufnehmer
Seilzugwegaufnehmer
Selbstinduktion
Selbstzentrierender Dichtring
Sense
Sensitivität
Sensitivität, normierte
Sensoren
Sensor-Array
Sensormontage
Sensormontage, Beschleunigungsaufnehmer
Sensormontage, Beschleunigungsaufnehmer mit Montagesockel
Sensormontage, Druckaufnehmer
Servo
Shaker
Shear Mode
Shunt-Widerstand
SI-Basisgrößen und Einheiten
Signalaufbereitung
Signalverarbeitung
single ended (SE) Spannungsmessung
SMD
Sockel
Sockeldehnung
Solldruck
Sondermessbereiche
Spannungs-Dehnungs-Kurve
Spannungsbetrieb
Spannungsmessung
Spannungsmessung, single ended (SE)
Spannungsmessung, differentiell (diff.)
Spannungsteiler
Speisespannung
SPS
Steifigkeit, k
statische Drehmomentaufnehmer
Steuerdruck
Streckgrenze
Stromstoß
Strukturanalyse
Sublimation
Summierschaltung
Systemdruck

T

Tarieren
Tauchen
Technisches Datenblatt
technische Elastizitätsgrenze
Telemetrie
Telemetrie per Funk
Telemetrie per Infrarotlicht
Telemetrie per induktiver Übertragung
Temperaturbeiwerte
Temperaturbereiche
Temperaturkoeffizient
Temperaturkompensation
Temperaturschock
Temperaturtransient
thermische Nullpunktverschiebung
thermische Sensitivitätsdrift
thermisches Verhalten
Thermistor
Thermoelement
Thermocouple
Thermopaar
Tiefpass Filter
Tot-Volumen
Tourmaline
Trägerfrequenz, Trägerfrequenzverstärker
Transferfunktion
Transientenanalyse
Transmitter
Triangulation
Triaxialaufnehmer

U

Überdehnung
Überdruck
Überlastbarkeit
Überlastbarkeit ohne Zerstörung
Überlastschutz
Überlast-Erholzeit
Überlastung
Überschwingen
Übersprechen
Übersteuerung
Übertragungsbereich
Übertragungsfunktion
Übertragungsfaktor
Ultraschallwegaufnehmer
Umlaufdruck
Unterdruck

V

v.B.
v.E.
v.M.
Vakuum
Verdichtungsdruck
Verlauf, dynamischer
Verlauf, quasi-statischer
Verlauf, statischer
Verlauf, transienter
Vibration
Vibrator
Viertelbrücke
Villary-Effekt
Vollbrücke
Voltmeter
volumetrische Empfindlichkeit
von-Klitzing-Konstante
Vorlast

W

Wafer
Wägezelle
Wanken
Wasserhammer
Wasserschlag
Widerstand, elektrischer
Widerstands Standard, elektrischer
Wiederholbarkeit
Wiedemann-Effekt
Winkelaufnehmer
Wirbelstromwegaufnehmer
Wegaufnehmer
Wheatstonesche Messbrücke
Wogen

X



Y

Young's Modulus

Z

Zugfestigkeit
Zulässiger Druck


2-Leiter-Schaltung

Bei Messwertaufnehmern, die über eine 2-Leiter-Schaltung verfügen, erfolgt die Versorgung und Signalübertragung gleichzeitig über zwei Leitungen.

-> Transmitter

3-Leiter-Schaltung

Eine 3-Leiter-Schaltung ist wie die 4-Leiter-Schaltung aufgebaut, wobei die Versorungs- und Signalübertragungsmassen kurzgeschlossen sind.
Diese Schaltung findet man bei DMS-Sensoren mit integriertem Spannungsverstärker vor.

-> Hybrid-Verstärker, integriert
-> Transmitterbetrieb
-> Vollbrücke
-> Wheatstonesche Messbrücke

4-Leiter-Schaltung

Bei Sensoren, die über eine 4-Leiter-Schaltung verfügen, erfolgt die Versorgung und Signalübertragung jeweils über zwei Leitungen.

-> Vollbrücke
-> Wheatstonesche Messbrücke
-> Transmitterbetrieb

6-Leiter-Schaltung

Ist die Zuleitung von Sensoren auf DMS-Basis zu lang, führt ein Spannungsabfall durch den Kabelwiderstand zu einer Verfälschung des Ausgangssignals.
Um dies zu vermeiden, wird eine Fühlerleitung am Speisungsanschluss des Sensors hinzugefügt (auch Sense genannt), die es ermöglicht, diesen Spannungsabfall zu messen und zu korrigieren.

6-Leiter Brückenschaltung

-> Wheatstonesche Messbrücke
-> Brückenschaltungen

Abschirmung

Das Vorhandensein elektrischer Spannung führt zu einem elektrischen Feld. Dieses Feld wiederum ist in der Lage, elektrische Ladungen zu beeinflussen (Influenz). Daher müssen Messeinrichtungen durch geeignete Abschirmung vor elektrischen Feldern geschützt werden, damit es dort nicht zu Fehlerspannungen kommt, die das Messergebnis verfälschen.

Absolutdruck

Der Absolutdruck ist der Druck, der relativ zum absoluten Vakuum (festgelegt auf 0 bar) gemessen wird.

-> Druck
-> Relativdruck
-> Gekapselte Druckausführung

Absolute Wegaufnehmer

Absolute Wegaufnehmer messen die aktuelle Position und liefern ein dem Weg proportionales Signal.

-> Inkrementale Wegaufnehmer
-> Wegaufnehmer

Abtastrate

Die Abtastrate ist die Frequenz, mit der analoge Signale bei der A/D-Wandlung abgetastet werden.

Laut dem Nyquist Theorem sollte die Abtastrate höher als 2 mal so hoch sein, wie die höchste zu messende Frequenz, um Aliasingeffekte zu vermeiden. Dies ist für die Ermittlung der Frequenz zwar richtig, nicht jedoch für die Wiedergabe der Amplitude. Ist die Abtastrate genau 2 mal so hoch, dann kann es im schlimmsten Fall dazu führen, dass zwar die Frequenz stimmt, aber die Amplitude Null ist.



Dies wird im obigen Beispiel verdeutlicht, wobei dort die Abtastrate etwas höher ist als zweifach, um das Prinzip zu verdeutlichen. Bei einer Phasenverschiebung von 90° würde man allerdings wieder die richtige Amplitude erhalten. Wo die einzelnen Abtastpunkte liegen, kann man zwar bei einer reinen Sinus-Welle mit einem analogen Trigger beeinflussen, bei komplexeren Signalen ist dies aber dem Zufall überlassen.



Schon ab einem Faktor drei erhält man allerdings eine ziemlich genaue Wiedergabe des Signals.



Bei einer 5 mal höheren Abtastrate beträgt die Amplitude ca. 95% des Originalsignals.

Möchte man also eine genaue Wiedergabe des ursprünglichen Signals erhalten, sollte man mindestens 3 mal höher abtasten.

-> Nyquist Theorem
-> Aliasingeffekt

A/D-Wandlung

Ist die Umwandlung analoger Signale in digitale Signale. Dazu wird in regelmäßigen Intervallen (-> Abtastrate) die aktuelle Amplitude des analogen Signals in digitaler Form gespeichert.
Die mögliche Genauigkeit, mit der die Amplitudenwerte erfasst werden können, hängt dabei von der Anzahl der verwendeten Bits (z.B. 12Bit) ab (-> Auflösung).

Aktoren

Ein Aktor ist ein Gerät, das ein Signal (meistens ein elektrisches Signal) in eine mechanische, physikalische oder chemische Größe umwandelt.

-> Sensoren

Aliasingeffekt

Bei der Digitalisierung eines analogen Signals muss die dazu verwendete Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein, wie die höchste im Signal vorkommende Frequenz. Dies kann mit einem analogen Filter mit einer Grenzfrequenz von < f/2 gewährleistet werden. Nur so ist sichergestellt, dass die Frequenzinformation des ursprünglichen Signals auch digital unverfälscht erhalten bleibt. Ansonsten kommt es zur Signalverfälschung durch Faltungseffekte.

Alaising Effekt

-> Abtastrate
-> A/D-Wandlung
-> Nyquist Theorem

Ampere

Das Ampere (A) ist die Einheit der Stromstärke.

-> SI-System

Amperemeter

Ein Amperemeter ist ein Messgerät zur Messung des elektrischen Stroms.
Neben dem analogen Amperemeter, das ein Drehspulinstrument zur Anzeige benutzt, gibt es auch digitale Amperemeter, die eine LED- oder LCD-Anzeige benutzen.

-> Multimeter

Anstiegszeit

Ändert sich das Eingangssignal eines Messwertaufnehmers sprunghaft, so folgt das Ausgangssignal stets mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung. Die Zeit, die vergeht bis das Ausgangssignal 90% seines endgültigen Wertes erreicht, wird als Anstiegszeit bezeichnet.

aperiodischer Grenzfall

-> Kritische Dämpfung

Applizierung

Applizierung bezeichnet das Aufkleben von Dehnungsmessstreifen (DMS) auf Körpern, um damit Verformungen durch Belastung und somit auch die dafür verantwortlichen physikalischen Größen wie Kraft, Drehmoment, Druck oder Beschleunigung messen zu können.

Arbeitstemperaturbereich

-> kompensierter Temperaturereich

ASIC

Abkürzung für: Application Specific Integrated Circuit (Kundenspezifische Integrierte Schaltung)

ATEX

ATEX steht für das französische "ATmosphere EXplosible" und ist eine Leitlinie zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG für Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen.

Die Richtline ist verbindlich seit dem 1. Juli 2003.

Auflösung

(LSB=Least Significant Bit )
Kleinstes auflösbares Signal am Beispiel eines 10 V Signaleingangsbereiches:

Auflösung(n)  Stufen(2^n)   LSB-Spannung    dB
 2-bit                4         2,5  V     -12
 4-bit               16       625,0 mV     -24
 6-bit               64       156,0 mV     -36
 8-bit              256        39,1 mV     -48
10-bit            1.024         9,8 mV     -60
12-bit            4.096         2,4 mV     -72
14-bit           16.384       610,0 µV     -84
16-bit           65.536       153,0 µV     -96
18-bit          262.144        38,0 µV    -108
20-bit        1.048.576         9,5 µV    -120
22-bit        4.194.304         2,4 µV    -132
24-bit       16.777.216       596,0 nV    -144
(-> Bit-Rauschen)
LSB, Auflösung
Ausgangsvorspannung

Als Ausgangsvorspannung bezeichnet man den Offset von IEPE-Messwertaufnehmern. Dieser Offset kann nicht durch Tarieren, sondern lediglich durch Zwischenschalten eines Kondensators eleminiert werden.

Aussteuerungsbereich

-> Übertragungsbereich

Bandbreite

Die Bandbreite ist der Frequenzbereich, in dem elektrische Signale mit einem definierten Amplitudenabfall übertragen werden.
Typische Werte für diesen Amplitudenabfall sind 3 dB und 5 % (0,5 dB).
Manchmal wird der empfohlene dynamische Bereich eines ungedämpften Sensors (10 bis 30 % von der Resonanzfrequenz) auch Bandbreite genannt.

-> Frequenzgang
-> Kennlinie

Basisgrößen und Einheiten des SI-Systems

Kürzel   Basiseinheit   Basisgröße 
m        Meter          Länge
kg Kilogramm Masse
s Sekunde Zeit
A Ampere elektr. Stromstärke
K Kelvin thermodyn. Temperatur
mol Mol Stoffmenge
cd Candela Lichtstärke
Berstdruck

Der Berstdruck ist der Druck, bei dem es zur Zerstörung des Messwertaufnehmerns (vor allem bei Druckaufnehmern) kommen kann. Daher darf dieser Druck keinesfalls überschritten werden. Allerdings kann es bereits bei Drücken unterhalb des Berstdrucks zu dauerhaften Änderungen der Spezifikationen kommen.

-> Überlastbarkeit
-> Überlastbarkeit ohne Zerstörung
-> Prüfdruck

Beschleunigung

Beschleunigung ist definiert als Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit (a = dv/dt).

-> Schock
-> Schwingung
-> Vibration

Beschleunigungsaufnehmer



Ein Beschleunigungsaufnehmer ist ein Messwertaufnehmer zur Messung von Beschleunigungen. Wird er beschleunigt, so wirkt auf die in ihm montierte seismische Masse eine Kraft, die proportional zur Beschleunigung ist (F=m*a). Die Messung dieser Kraft (z.B. mit Dehnungsmessstreifen (DMS)) liefert ein zur Beschleunigung proportionales Signal.

-> Feder-Masse-System
-> Sensormontage, Beschleunigungsaufnehmer

Beschleunigungsaufnehmer, induktiv

Induktive Beschleunigungsaufnehmer werden nur noch selten benutzt und zunehmend durch kapazitive Beschleunigungsaufnehmer und piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer ersetzt.

Beschleunigungsaufnehmer, kapazitiv

Kapazitive Beschleunigungsaufnehmer bestehen aus zwei festen Kondensatorplatten und einer seismischen Masse als bewegliche Kondensatorplatte, die sich zwischen den festen Kondensatorplatten bewegen kann.

Beschleunigungsaufnehmer, MEMS

Bedingt durch Fortschritte in der Mikromechanik und die damit verbundene Kostenoptimierung, werden viele kapazitive und piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer mikromechanisch gefertigt.

Hierbei werden die mechanischen Strukturen bestehend aus einer seismischen Masse, die von ein, zwei oder vier Biegebalken getragen wird, und die Schutzkappen mikromechanisch geätzt.

mikormechanisch geäzte Biegebalken

Die oberen und unteren Siliziumschichten dienen als mechanische Anschläge und schützen den Sensor vor starken Überlastungen. Das dünne Luftpolster zwischen seismischer Masse und Schutzkappe wirkt als mechanisches Tiefpassfilter, und verhindert dass die seismische Masse im Resonanzbereich schwingt.

mikromechanische Beschleunigungsaufnehmer

Bei den piezoresistiven Beschleunigungsaufnehmern werden die piezoresistiven Widerstände direkt durch Ionenimplantation in die Biegebalken integriert. Die Widerstände werden als Vollbrücke geschaltet.

Bei kapazitiven Beschleunigungsaufnehmern führt eine auftretende Beschleunigunung zu einer Änderung der Position der seismischen Masse und somit zu einer Änderung der Kapazitäten der beiden Kondensatoren.

Diese Kondensatoren (C1 und C2) bilden zusammen mit zwei festen Kondensatoren eine Brückenschaltung. Die Brückenschaltung wird von einer konstanten Wechselspannung gespeist. Eine Änderung der Kapazitäten führt zu einer Verstimmung der Brücke und es entsteht eine amplitudenmodulierte Wechselspannung. Dieses Signal wird gleichgerichtet und verstärkt und man erhält ein zur Beschleunigung proportionales Ausgangssignal.

-> Beschleunigungsaufnehmer, MEMS-Servo

Beschleunigungsaufnehmer, piezoelektrisch

Piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer funktionieren prinzipiell wie Beschleunigungsaufnehmer.
Auf Biegebalken wird hierbei jedoch verzichtet, und stattdessen die seismische Masse direkt auf dem piezoelektrischen Quarz montiert. Das so erzeugte Spannungssignal kann durch geeignete Elektronik (IEPE-Schaltkreis) in ein zur Beschleunigung proportionales Spannungs- bzw. Stromsignal gewandelt werden. Piezoelektrische Beschleunigungsaufnehmer sind nicht für statische Anwendungen geeignet. Bei dynamischen Anwendungen liegt die obere Grenzfrequenz bei 30 kHz.



Beschleunigungsaufnehmer, piezoresistiv

Piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer basieren prinzipiell auf den unter "Beschleunigungsaufnehmer" beschriebenen Prinzip.
piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer
Eine auftretende Beschleunigung bewegt die seismische Masse und die folgende Krümmung der Biegebalken führt zu einer Änderung der Widerstände der Dehnungsmessstreifen, und somit zu einer Verstimmung der Wheatstoneschen Messbrücke. Die Brückenschaltung liefert ein zur Beschleunigung proportionales Signal.

Piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer sind geeignet für Anwendungen zwischen 0 Hz (statische Beschleunigung) und 2 kHz. Wobei die obere Grenzfrequenz abhängig vom Messbereich ist.

Um zu verhindern, dass diese Beschleunigungsaufnehmer im Resonanzbereich schwingen, können sie mit Öl gefüllt werden, um sie kritisch zu dämpfen (-> Öldämpfung).

Beschleunigungsaufnehmer, Servo

Servobeschleunigungsaufnehmer, auch Krafkompensierte Beschleunigungsaufnehmer genannt, erkennen die Bewegung der seismischen Masse, und erzeugen durch ein Signal eine Rückstellungskraft, um die Masse im ursprünglichen neutralen Zustand zu halten.

Servo-Beschleunigungsaufnehmer

Traditionell wird die Rückstellungskraft durch Schwingspulen erzeugt. Der Strom der durch die Spulen fließt, ist proportional zur Beschleunigung. Bei den moderneren kapazitiven MEMS Sensoren, wird das Rückkopplungsignal elektrostatisch erzeugt.

Durch die Kraftkompensierung kann eine deutlich höhere Auflösung und Genauigkeit erreicht werden; daher werden die Sensoren für seismische Datenüberwachung eingesetzt, beispielsweise für Erdbebenerkennung und Bewegungserkennung und -Identifizierung.

Servo-Beschleunigungsaufnehmer, MEMS

Hier wird ein mikromechanisch gefertigter kapazitiver Beschleunigungsaufnehmer eingesetzt.

MEMS Servo Beschleunigungsaufnehmer

Eine Beschleunigung der seismischen Masse führt zu einer Kapazitätsänderung durch die Bewegung der Masse zwischen den Abdeckkappen. Diese Änderung wird durch einen eingebauten ASIC in eine Spannung umgerechnet, und wird an den Abdeckkappen angelegt um die seismische Masse in neutraler Position zu halten. Die elektostatisch erzeugte Rückkopplungsspannung ist proportional zur Rückstellungskraft und somit zur Beschleunigung.

MEMS-Servobeschleunigungsaufnehmer haben viele Vorteile: Sie sind preiswerter, sie sind viel robuster als magnetische Servobeschleunigungsaufnehmer da die Aufhängung nicht so empfindlich ist, Magnete und Spulen werden nicht benötigt und elektromagnetische Störungen können fast eliminiert werden.

Betriebsdruck

-> Druck

Betriebstemperaturbereich

Der Betriebstemperaturbereich ist die Temperaturspanne, in der ein Messwertaufnehmer in Betrieb genommen werden kann, ohne bleibende Änderung der technischen Spezifikationen. Wird der Messwertaufnehmer jedoch außerhalb des kompensierten Temperaturereichs betrieben, werden die Spezifikationen unter Umständen während dessen nicht eingehalten.

-> kompensierter Temperaturbereich
-> Temperaturkoeffizient

bewegte Masse

Die bewegte Masse ist die Masse eines Systems, in dem ein Kraftaufnehmer integriert ist, die sich bei Krafteinleitung bewegt. Zusammen mit der Steifigkeit wird sie benötigt, um die Resonanzfrequenz des Systems und somit die Bandbreite der erhaltene Messsignale zu ermitteln. Ist der Sensor nicht in einem System integriert, spricht man von der Eigenmasse.

Bitrauschen

Liegt ein Bereich eines Analogsignals unterhalb der niedrigsten auflösbaren Spannung (->LSB, Least Significant Bit) bei der A/D-Wandlung, so erzeugt der A/D-Wandler ein trapezförmiges Rauschsignal, dessen Amplituden-Stufen einem Bit, bzw. der kleinsten detektierbaren Spannung entsprechen.
Bitrauschen
Die obige Abbildung zeigt ein typisches "Bit-Rauschen"-Signal. Man erkennt es durch den zackigen Kurvenverlauf, der an keiner Stelle eine kontinuierliche Kurve ist.

Bit-Rauschen wird verursacht durch:

a) eine zu niedrige Auflösung (z.B. Einsatz eines 12-Bit statt 16-Bit AD Wandler)
b) eine zu niedrige Verstärkung des Analogsignals

und nicht durch den Sensor!

Sensorsignal ohne Rauschen

Hier erkennt man, dass das Sensorsignal nicht verrauscht ist. Der Signalverlauf wurde jedoch mit einem Digitaloszilloskop aufgenommen.

Digitaloszilloskope besitzen meistens eine Auflösung von 8 Bit. Dies bedeutet, dass der gesamte Bereich in 28, also 256, Teile aufgeteilt wird. Die Mitte ist Bit 128 und entspricht einer Amplitude von 0. Der in der Abbildung dargestellte Abschnitt des Signals verläuft zwischen Bit 127 und 129.

Da die kleinste darstellbare Einheit eines AD-Wandlers 1 Bit ist, muss das Oszilloskop an jeder abgetasteten Stelle des Signals entscheiden, welchem Bit die Amplitude zugeordnet wird. In diesem Beispiel den Bits 127, 128 oder 129. Dadurch entsteht das typische Bit-Rauschen-Muster.

Analogoszilloskope haben den Vorteil, dass man den tatsächlichen Signal-Verlauf sieht. Würde man also das Signal mit einem Analogoszilloskop darstellen, erhielte man auch kein verrauschtes Signal.

Kombinierte Analog-Digital Oszilloskope sind daher vorteilhaft. Hier kann man entweder die Signalverläufe digital aufzeichnen und auswerten oder das Bit-Rauschen vermeiden, in dem man den Signalverlauf analog darstellt.

Bonddrähte

Bonddrähte sind sehr dünne Drähte aus Gold oder Aluminium (10 bis 25 mikrometer dick), die benutzt werden, um die Anschlußflächen (Pads) der Mikroelektronik-Bauelemente oder Chips mit Leiterbahnen zu verbinden.

Bruchlast

Die Bruchlast stellt die Sicherheitsgrenze bei Messwertaufnehmern (vor allem bei Kraftaufnehmern) dar. Bei Überschreitung der Bruchlast kann es zur Zerstörung des Aufnehmers kommen.

-> Überlastung
-> Überlastbarkeit

Brücke

-> Wheatstonesche Messbrücke

Brückenschaltungen

Brückenschaltungen

-> Wheatstonesche Messbrücke


Brückenverstärker

bipolarer Brückenverstärker
monopolarer Brückenverstärker

-> Wheatstonesche Messbrücke

BSL (Best Straight Line)

Bezeichnung für die beste approximierte Gerade, die durch die Punkte einer nichtlinearen Kennlinie gelegt werden kann.



BSLTZ (Best Straight Line Through Zero)

Bezeichnung für die beste approximierte Gerade, die durch die Punkte einer nichtlinearen Kennlinie und den Nullpunkt des Koordinatensystems gelegt werden kann.

Bürde

Die Bürde gibt den Wert des gesamten Widerstandes an, mit dem ein Ausgang eines Gerätes belastet wird.
Wichtige Angaben sind beim Spannungsbetrieb die minimale Bürde und beim Strombetrieb die maximale Bürde.

Chip

-> IC

Compression-Mode

Der Compression-Mode ist eine mögliche Bauform piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer. Hierbei ist der Quarz direkt zwischen Montageplatte und seismischer Masse montiert. Er wird im Betrieb also auf Zug oder Druck beansprucht. Bei Temperaturänderungen oder Biegebeanspruchung der Basis sind größere Meßfehler als bei der Bauform "Shear Mode" zu erwarten.

Datenerfassungskarte

Mit Hilfe einer Datenerfassungskarte können elektrische Signale so digitalisiert werden, dass sie mit einem PC weiterverarbeitet werden können.
Sie gibt es als Bauform für PCI-Steckplätze und auch als PCMCIA-Karten zum Einsatz in Notebooks.

Wichtige technische Merkmale einer Datenerfassungskarte sind:
Aus dem Eingangsspannungsbereich und der Auflösung der Datenerfassungskarte ergibt sich eine kleinste messbare Spannung. Signale, deren Spannung geringer ist, können nicht erfasst werden; Es kommt in diesem Fall zum sogenannten Bit-Rauschen.

Die mögliche Abtastrate ist entscheident für die Erfüllung des Nyquist Theorems.
Es muss beachtet werden, ob die Abtastrate für jeden Kanal oder als Summenabtastrate angegeben ist. Ist letzteres der Fall, ergibt sich die Abtastrate eines Kanals, indem man die Summenabtastrate durch die Anzahl der Kanäle dividiert.

Wird auf die zeitgleiche Erfassung mehrerer Kanäle Wert gelegt, muss dies bei der Auswahl der Messwerterfassungskarte berücksichtigt werden. Die meisten (preisgünstigeren) Messwerterfassungskarten besitzen lediglich einen A/D-Wandler und schalten zwischen den verschiedenen zu digitalisierenden Kanälen um. Dieses "Multiplexen" genannte Verfahren ist jedoch offensichtlich für die exakt zeitgleiche Erfassung mehrerer Kanäle nicht geeignet.
Dazu sind zwingend mehrere A/D-Wandler auf einer Messwerterfassungkarte notwendig.

Datenlogger

Datenlogger arbeiten im Prinzip wie Datenerfassungskarten und es gelten auch die dort erwähnten technischen Zusammenhänge.
Allerdings werden Datenlogger als externe Geräte konzipiert und bieten die Möglichkeit, die anfallenden digitalen Daten zu speichern. Dazu ist kein PC notwendig, da die notwendige Elektronik im Datenlogger integriert ist. So können Signale zunächst mit einer hohen Abtastrate erfasst und später dann relativ langsam in einen PC übertragen werden. Die Datenübertragung geschieht häufig über eine IEEE-Schnittstelle, aber auch RS-232- oder USB-Anschlüsse sind möglich.

Dehngrenze (Rp)

Falls es keinen ausgeprägten Übergang vom elastischen in den plastischen Bereich gibt, spricht man von einer Dehngrenze, ansonsten spricht man von der Streckgrenze. Sie ist die Spannung, bei der die erste bleibende Verformung auftritt.
Dehngrenze Rp0,2: 0,2 % bleibende Verformung

-> Durchbiegung
-> Elastizitätsgrenze
-> Hookesches Gesetz
-> inelastischer Bereich
-> Streckgrenze
-> technische Elastizitätsgrenze

Dehnung

Die Dehnung ist die relative Längenänderung (d=dL/L) eines Körpers.

-> Dehngrenze
-> Durchbiegung
-> Elastizitätsgrenze
-> Hookesches Gesetz
-> inelastischer Bereich
-> Steifigkeit, k
-> Streckgrenze
-> technische Elastizitätsgrenze

Dehnungsempfindlichkeit

Die Dehnungsempfindlichkeit gibt bei Beschleunigungsaufnehmern an, um welchen Wert sich der Messwert bereits durch Verformungen des Montagesockels ändert, ohne das tatsächlich eine Beschleunigung vorliegt. Die Dehnungsempfindlichkeit wird typischerweise in g/nm/mm angegeben.

Dickschichttechnik

Die Dickschichttechnik ist ein Verfahren der Mikroelektronik, um kleine passive Bauelemente zu produzieren. Dabei werden die gewünschten Formen auf das Grundmaterial gedruckt und eingebrannt. Auch Sensorelemente für Drucksensoren lassen sich so realisieren. Die Produktion noch kleinerer Strukturen ist mit Hilfe der Dünnschichttechnik möglich.

Differenzdruck

Der Differenzdruck ist die allgemeine Bezeichnung für den Unterschied zwischen zwei Drücken.

-> Systemdruck
-> Gleichdruckeffekt

Digitalanzeige

Digitalanzeigen sind prinzipiell Geräte, die einen elektrischen Spannungswert als Zahl auf einem Display darstellen.

Digitalanzeige
In der Signalverarbeitung bezeichnet dieser Begriff das zu einem Sensor gehörenden Anzeigegerät.
Dazu beinhaltet die Digitalanzeige neben dem eigentlichen Display sowohl eine Spannunsgversorgung für den Sensor als auch einen Messverstärker. Dieser wird so an den Sensor angepasst, dass der auf dem Display angezeigte Wert nicht der gemessenen Ausgangsspannung des Sensors, sondern dem tatsächlichen Wert der Messgröße entspricht.

Bestimmte Arten von Digitalanzeigen gestatten es, den Messwert zusätzlich auch über eine RS-232-Schnittstelle auszulesen.
Zu beachten ist in diesem Zusammenhang jedoch, dass die Messwertanzeige und -ausgabe lediglich mit wenigen Hz erfolgt. Daher kann es hierbei leicht zu Aliasingeffekten kommen.

Digitalisierung

-> A/D-Wandlung

DKD - Der Deutsche Kalibrierdienst

Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD) ist ein Zusammenschluss von Kalibrierlaboratorien aus Industrieunternehmen, Forschungsinstituten, technischen Behörden, Überwachungs- und Prüfinstitutionen und unterliegt der Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

-> Homepage der DKD
-> Kalibrierung
-> Gesamtgenauigkeit
-> Nichtlinearität
-> Kalibrierung bei 50% vom Nennbereich
-> Wiederholbarkeit
-> Hysterese
-> thermisches Verhalten
-> thermische Nullpunktverschiebung
-> thermische Sensitivitätsdrift

DMS, Dehnungsmessstreifen

DMS Dehnungsmessstreifen
Dehnungsmessstreifen (DMS) sind Widerstände, deren Wert sich mit Dehnung ändert. DMS werden auf dem Messobjekt so appliziert, dass sie von ihm elektrisch isoliert sind, sich aber bei einer Belastung mitdehnen. DMS werden als Wheatstonesche Brücke geschaltet, sodass die Dehnung des DMS zu einer Verstimmung der Brücke führt und man so ein der Belastung proportionales Ausgangssignal erhält. DMS-Brücken bilden die Basis für viele Druck-, Kraft-, und Beschleunigungsaufnehmer.

Die durch die Dehnung hervorgerufene Widerstandsänderung basiert dabei auf zwei verschiedenen Effekten. Zum einen auf der Änderung der Geometrie des Leiters (Widerstand, elektrischer) und zum anderen auf Effekten auf atomarer Ebene (piezoresistiver Effekt).

Bei Folien-DMS überwiegt der erstgenannte Effekt, bei Halbleiter-DMS der zweite.

-> Folien-DMS
-> Halbleiter-DMS
-> Wheatstonesche Messbrücke
-> k-Wert

DMS-Simulator

Ein sogenannter DMS-Simulator ist eine elektronische Schaltung, die das Ausgangssignal von Sensoren, die auf Dehnungsmessstreifen (DMS) basieren, simulieren kann. Dieses Signal in der Größenordnung weniger Millivolt kann dann im Rahmen der Fehlersuche der Signalverarbeitung an Stelle des Sensorsignals angeboten werden.



Beispielsweise lässt sich ein ein DMS-Simulator gemäß obiger Abbildung aus vier gleichen Widerständen, die als wheatstonesche Messbrücke geschaltet sind, aufbauen. Zu einem Teil der Brücke ist ein Potentiometer parallel geschaltet, mit dem sich die Brücke verstimmen lässt. Die maximal mögliche Ausgangsspannung wird dabei durch den Widerstand RT begrenzt.

Doppler-Effekt

Bewegt sich der Beobachter auf die (ruhende) Quelle einer Schallwelle zu, dann nimmt der Beobachter nicht die Frequenz war, mit der die Schallwelle ausgesandt wurde, sondern eine (leicht) höhere Frequenz. Bewegt sich der Beobachter jedoch von der (ruhenden) Quelle weg, so nimmt er eine (leicht) niedrigere Frequenz war.
Dieser Effekt wird als Doppler-Effekt bezeichnet und tritt prinzipiell bei allen Arten von Wellen, also nicht nur bei Schallwellen, sondern auch bei Lichtwellen auf.
Trifft nun ein monochromatischer Lichtstrahl (z.B. Laserlicht) auf eine bewegte Oberfläche, verändert sich die Frequenz des von der Oberfläche zurückgestreuten Lichtes. Die Veränderung der Frequenz (Lichtwellenlänge) ist proportional zur Geschwindigkeit der Materialoberfläche.

-> Laserwegaufnehmer
-> Ultraschallwegaufnehmer

Dotieren

Die gezielte Verunreinigung von chemisch reinen Elementen (meistens Silizium oder Germanium) nennt man Dotieren.

Dabei werden die Verunreinigungsstoffe (Dotierstoffe oder Dotanten) ionisiert und elektrisch so stark in Richtung Substrat beschleunigt, dass sie in das Substrat eindringen (Ionenimplantation).

Die Dotanten besitzen entweder ein Außenelektron zuviel (Donatoren), oder ein Außenelektron zuwenig (Akzeptoren). Legt man ein elektrisches Feld an, so können sich diese Elektronen bzw. "Löcher", die nicht an ihren Atomkern gebunden sind, frei bewegen.

Die dabei enstehenden Halbleiter nennt man (je nach Art der Dotierung) N- oder P-Halbleiter. Aus Ihnen lassen sich Widerstände, Dioden und Transistoren herstellen.

-> IC
-> Mikromechanik
-> Beschleunigungsaufnehmer, MEMS

Drehmoment

Das Drehmoment einer Kraft bezüglich einer Drehachse ist definiert als das Produkt aus dem Betrag der Kraft und dem Abstand vom Drehpunkt zur Wirkungslinie der Kraft.

Ein reines Drehmoment ist aber erst möglich, wenn ein Kräftepaar wirkt, ansonsten ist keine reine Drehbewegung möglich.

Drehmomentaufnehmer

Drehmomentaufnehmer sind Messwertaufnehmer zur Erfassung von Drehmomenten.
Die Übertragung der Messwerte des rotierenden Sensorelements geschieht dabei entweder über Schleifringe oder per Telemetrie.

Druck

Druck ist definiert als Kraft pro Fläche. p=F/A

Maßeinheit: Pascal, Abk. Pa

1Pa = 1 N/m^2 = 10^-5 bar
100 Pa = 1 hPa = 1 bar
1 bar = 14,5039 PSI

-> Betriebsdruck
-> Druckausführung, absolut
-> Druckausführung, gekapselt
-> Druckausführung, relativ
-> Druckstoß
-> Istdruck
-> Liniendruck
-> Nenndruck
-> Normdruck
-> Prüfdruck
-> Solldruck
-> Steuerdruck
-> Systemdruck
-> Überdruck
-> Unterdruck
-> Umlaufdruck
-> Vakuum
-> Verdichtungsdruck
-> Zulässiger Druck

Druckaufnehmer

Ein Druckaufnehmer ist ein Sensor zur Messung von Drücken in Gase und Flüssigkeiten.

-> Sensormontage, Druckaufnehmer

Druckaufnehmer, frontbündig

Ein frontbündiger Druckaufnehmer ist ein Messwertaufnehmer, dessen messsensitive Elemente direkt auf der Rückseite der frontbündigen Membran angebracht sind. Dadurch sind hohe Bandbreiten (auch bei DMS-basierenden Sensoren) möglich. Durch die frontbündige Membran werden Tot-Volumen reduziert und Messfehler vermieden.



Druckaufnehmer, piezoelektrische

Ein piezoelektrischer Druckaufnehmer ist ein Messwertaufnehmer, der zur Messung von quasistatischen und dynamischen Drücken geeignet ist. Das Sensormaterial ist aus Quarz, Keramik oder Tourmaline.

Druckaufnehmer, piezoresistive

Ein piezoresistiver Druckaufnehmer ist ein Messwertaufnehmer auf DMS-Basis. Er ist zur Messung von statischen (0 Hz) und dynamischen Drücken geeignet.

Druckaufnehmer, mit zurückgezogener Membran

Im Gegensatz zu frontbündigen Druckaufnehmern befindet sich bei dieser Bauform ein Verbindungsrohr zwischen Membran und Montagebohrung. Dieses wird als Druckkanal bezeichnet. Das hierdurch entstehende Tot-Volumen kann zu Messfehlern führen. Druckaufnehmer mit zurückgezogener Membran sind in der Dynamik eingeschränkt, da durch den Druckkanal ein akustisches System entsteht. Sie sind jedoch preiswerter und unempfindlicher as frontbündige Druckaufnehmer.

Druckkanal

Als Druckkanal wird bei Druckaufnehmern mit zurückgezogener Membran das Verbindungsrohr zwischen Membran und Montagebohrung bezeichnet. Dadurch entsteht ein Tot-Volumen, das Messfehler verursachen kann.

Druckmessgerät

Ein Druckmessgerät ist ein Aufbau zur Messung des Drucks. Es besteht (mindestens) aus Sensor (ggf. mit Signalaufbereitung) und Anzeige.

Druckport

Ein Druckport ist die Öffnung an einem Druckaufnehmer mit zurückgezogener Membran, die dazu dient, ihn mit dem zu messendem Druck zu verbinden.

Druckstoß

(auch Wasserhammer, Wasserschlag, Stromstoß oder Joukowski-Stoß genannt)

Wenn die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit (dw) einer Flüssigkeit in einer Zeit (dt) stattfindet, die unterhalb eines Grenzwertes (treflex), der Reflexionszeit, liegt, spricht man von einem Druckstoß.

Nach Joukowski gilt für die Druckänderung:
dp = pF * aF * dw, wobei
dp = Druckänderung
pF = Dichte des Fluids
aF = Schallgeschwindigkeit im Fluid
dw = Geschwindigkeitsänderung

Ein Druckstoß kann in Systemen auftreten, Ein typisches Beispiel für Druckstöse ist das Öffnen und Schließen von Ventilen in Wasser-Rohrleitungssystemen. Man kann oft den dadurch verursachten Wasserhammer hören!

Bei der Auswahl des Messbereiches eines Druckaufnehmers ist daher nicht nur der Systemdruck maßgebend. Viel mehr müssen auch evtl. auftretende Druckstöße berücksichtigt werden.

Dünnschichttechnik

Die Dünnschichttechnik ist wie die Dickschichttechnik ein Verfahren zur Herstellung kleiner passiver Bauelemente (wie z.B. DMS).
Die benötigten Materialien werden zunächst auf ein Trägermaterial aufgedampft und anschließend mit Elektronenstrahlen in die benötigten Formen geschnitten. Die Dünnschichttechnik ist die übliche Methode, Sensorelemente für Druck-, Kraft- und Beschleunigungsaufnehmer herzustellen.

Durchbiegung

Die Durchbiegung ist die Längenänderung (dL) eines Körpers auf Grund von Krafteinwirkung.

-> Steifigkeit
-> Dehnung
DVRT

DVRT, (auch Halbbrücken-LVDT oder LVIT) steht für Differential Variable Reluctance Tranducers

Dye

Aus einem Wafer können hunderte gleichartiger IC's bzw. mikromechanischer Bauelemente gefertigt werden. Jedes einzelne dieser Bauelemente nennt man dye.



Eichen

Ist ein Messgerät im öffentlichen Interesse besonders schützenswert (z.B. Waagen), dann ist eine staatliche Kontrolle notwendig und man spricht vom Eichen und nicht vom Kalibrieren. Die Dauer der Gültigkeit der Eichung wird auf einer Eichplakette gekennzeichnet und muss regelmäßig wiederholt werden.

-> Kalibrieren

Eigenfrequenz, f

Die Eigenfrequenz ist die Resonanzfrequenz einer mechanischen Struktur. Bei Kraftaufnehmern ist es die Resonanzfrequenz im unmontierten Zustand.

Eigenmasse, M

Die Eigenmasse ist die Masse eines nicht montierten Kraftaufnehmers, die sich bei einer Krafteinleitung bewegt. Für S-Profil Kraftaufnehmer ist die Eigenmasse in etwa die halbe Masse des gesamten Kraftaufnehmers.

Einschwingzeit

Ändert sich eine Messgröße sprunghaft, so folgt die elektrische Ausgangsgröße des Sensors nicht direkt, sondern schwingt unter Umständen eine bestimmte Zeit um den endgültigen Wert. Als Einschwingzeit wird die Zeitspanne bezeichnet, die vergeht, bis das Ausgangssignal in bestimmten Grenzen (z.B. ±10%) mit seinem endgültigen Wert übereinstimmt.

-> Anstiegszeit

elastischer Bereich

Unter dem Einfluss einer Kraft erfährt ein Körper eine Dehnung, die im elastischen Bereich der Kraft proportional ist.

-> Hookesches Gesetz

Elastizitätsgrenze (Re)

Das Ende des elastischen Bereichs wird als die Elastizitätsgrenze bezeichnet. Vor dieser Grenze bildet sich eine Verformung vollständig zurück, wenn keine äußere Kraft mehr wirkt.

-> Proportionalitätsgrenze
-> Dehngrenze
-> Streckgrenze
-> Hookesches Gesetz

Elastizitätsmodul

Der E-Modul ist das Verhältnis von Spannung und Dehnung im elastischen Bereich der Spannungs-Dehnungs-Kurve. Graphisch gesehen stellt der E-Modul damit die Steigung der Kurve (Gerade) im elastischen Bereich, also vor der Dehngrenze, dar. Der E-Modul ist ein Maß für die "Steifigkeit" des Werkstoffes. Die Verformungen sind in diesem Bereich elastisch.

-> Hookesches Gesetz

elektrischer Widerstands Standard

Der weltweite Standard für den elektrischen Widerstand ist die aus dem Quanten-Hall-Effekt resultiernde von-Klitzing-Konstante.

Da sie allerdings nicht mit der dafür notwendigen Genauigkeit bekannt ist, wurde der Wert festgelegt auf:

RK-90 = 25812,807 Ohm

Empfindlichkeit

-> Empfindlichkeit, normierte
-> Empfindlichkeit, volumetrische
-> Kennlinie
-> Sensitivität
-> Übertragungsfaktor

Encoder

Encoder werden in Weg- und Rotationsaufnehmern eingesetzt und geben dabei digital-kodierte Werte aus, je nach Position und Verfahrweg. Beispielsweise wird auf einer Messstrecke ein Schwarz-Weiss-Muster angebracht, das beim Verfahren optisch gescannt wird. Die Weginformationen werden dabei als Zählimpusle ausgegeben. Die Anzahl der Impulse ist proportional zur zurückgelegten Strecke. Die Anzahl der Impulse pro Messbereich definiert das Auflösungsvermögen des Encoders.

Encoder, absolut

Absolut-Encoder geben Informationen über ihre jeweilige, absolute Messposition kodiert aus.

Jedem Schritt ist ein eindeutiges, typspezifisches Codemuster zugeordnet. Da jedem Muster eine eindeutige Position zugeordnet ist, ist kein Referenzlauf nötig. Wird beispielsweise der Encoder im ausgeschalteten Zustand mechanisch verfahren, ist nach Wiedereinschalten der Spannungsversorgung die aktuelle Position ablesbar.

Encoder, Inkremental

Inkremental-Encoder geben Informationen über die relative Messposition, jeweils von einem Bezugspunkt ausgehend, als Zählimpulse aus.

Beim Einschalten der Spannungsversorgung wird die aktuelle Position als Nullstellung definiert, die absolute Position ist damit nicht ablesbar. Es ist also ein Referenzlauf notwendig, um die aktuelle absolute Position bzw. Nulllage festzulegen.

Entladezeitkonstante

Wird die Messgröße eines piezoelektrischen Messwertaufnehmers sprunghaft verändert, so vergeht eine bestimmte Zeit, bis das Ausgangssignal auf 37% seines ursprünglichen Wertes abgeklungen ist. Diese Zeitspanne wird Entladezeitkonstante genannt.

erdfrei

Als erdfrei werden Messwertaufnehmer bezeichnet, deren Signalmasse nicht mit Erde verbunden ist. Auf diese Art und Weise lassen sich Masseschleifen vermeiden.

-> Isolierungswiderstand bei Aufnehmern

faradayschen Induktionsgesetz

Die Induktionsspannung ist proportional zur zeitlichen Änderung des Induktionsflusses (Produkt aus Feldstärke und durchflossener Fläche).

-> LVDT, Linear Variable Differential Transformer
-> LVIT, Linear Variable Inductance Transducer
-> Magnetostriktive Wegaufnehmer
-> Wirbelstromwegaufnehmer
-> Induktionsprinzip

Fehler

In erster Näherung kann die Kennlinie eines Sensors durch eine Geradengleichung beschrieben werden (BSL,BSLTZ).

In der Praxis weicht die reale Kennlinie eines Sensors jedoch von dieser idealen Kennlinie ab.
Die Ursachen dafür können sein:

-> Nichtlinearität
-> Hysterese
-> Wiederholbarkeit
-> thermisches Verhalten
-> thermische Nullpunktverschiebung
-> thermische Sensitivitätsdrift

Diese Fehler können durch Kalibrierung und Signalaufbereitung minimiert werden.

Fehler werden abhängig vom Fehlertyp im Kalibrierdatenblatt entweder
- in Prozent vom Messbereich (% v.B.) bzw. vom Endwert (% v.E.)
oder
- in Prozent vom Messwert (% v.M.)
angegeben.

Dabei ist zu beachten, dass die Fehler mit der Angabe "vom Messwert" für Messungen im unteren Messbereich naturgemäß deutlich kleiner sind.

Der maximal zu erwartende Fehler kann durch die Wurzel der Summe der Quadrate der einzelnen Fehler ermittelt werden.
In der Praxis ist der tatsächliche Gesamtfehler meistens kleiner, da er von der Anwendung abhängt. Beispielsweise wie schnell sich die Last oder die Temperatur ändern, bzw. ob tatsächlich der gesamte mögliche Mess- und Temperaturbereich genutzt werden.

Fehlersuche

Arbeitet ein Sensor nicht zuverlässig bzw. fehlerhaft, so sollte zunächst die mögliche Fehlerquelle so genau wie möglich lokalisiert werden. Dies kann inbesondere dann hilfreich sein, wenn dem Sensor noch Geräte zur Signalverarbeitung nachgeschaltet sind.

Bei scheinbar fehlerhaften Messwerten sollten vor einer detailierten Fehlersuche folgende mögliche Fehlerquellen ggf. nochmals überprüft werden:
-> Fehlersuche, DMS-Sensoren (mit integriertem Verstärker)
-> Fehlersuche, DMS-Sensoren (ohne integrierten Verstärker)
-> Fehlersuche, potentiometrische Sensoren

Fehlersuche, DMS-Sensoren (mit integriertem Verstärker)

Die Fehlersuche bei Sensoren, die auf Dehnungsmessstreifen (DMS) basieren und einen integrierten Verstärker besitzen, kann im Wesentlichen anhand folgender Stichpunkte durchgeführt werden.
Zuvor sollte jedoch sichergestellt sein, dass die unter "Fehlersuche" beschriebenen allgemeinen Ursachen für ein scheinbares Fehlverhalten des Sensors überprüft wurden.

   allg. Funktionstest eines DMS-Sensors mit integriertem Verstärker:
=> gemessene Werte mit Datenblatt des Sensors vergleichen


Fehlersuche, DMS-Sensoren (ohne integrierten Verstärker)

Die Fehlersuche bei Sensoren, die auf Dehnungsmessstreifen (DMS) basieren, kann im Wesentlichen anhand folgender Stichpunkte durchgeführt werden.
Zuvor sollte jedoch sichergestellt sein, dass die unter "Fehlersuche" beschriebenen allgemeinen Ursachen für ein scheinbares Fehlverhalten des Sensors überprüft wurden.

   allg. Funktionstest eines DMS-Sensors:
=> gemessene Werte mit Datenblatt des Sensors vergleichen


   allg. Funktionstest eines externen Messverstärkers:
=> gemessene Werte mit technischen Daten des Messverstärkers vergleichen


   mögl. Ursachen für Rauschen im Sensor-Ausgangssignal:

   mögl. Ursachen für Driften des Sensorsignals und "falsche" Messwerte:


Fehlersuche, potentiometrische Sensoren

Die Fehlersuche bei Weg-Sensoren ohne integrierte Elektronik, die auf Potentiometern basieren, kann bei mechanisch intakten Sensoren im Wesentlichen anhand folgender Stichpunkte durchgeführt werden.
Zuvor sollte jedoch sichergestellt sein, dass die unter "Fehlersuche" beschriebenen allgemeinen Ursachen für ein scheinbares Fehlverhalten des Sensors überprüft wurden.

   allg. Funktionstest:

=> gemessene Werte mit Datenblatt des Sensors vergleichen

   mögl. Ursachen für Rauschen im Sensor-Ausgangssignal:
Feuchte, relative

Die relative Feuchte gibt an, wieviel Feuchtigkeit ein Gas bereits aufgenommen hat. Die Angabe erfolgt in Prozent, wobei 100% bedeutet, dass das Gas die (bei dieser Temperatur) maximal mögliche Menge an Feuchtigkeit aufgenommen hat. Berechnet wird die relative Feuchte als Verhältnis zwischem den vorhandenem Partialdampfdruck und dem Sättigungsdampfdruck. Zu beachten ist dabei, dass der Sättigungsdampfdruck (und damit auch die relative Feuchte) von der Temperatur des Gases abhängt.
PSI = Pd/Pds ; t = konst

FFT

Abkürzung für: Fast-Fourier Transformation
Mit der FFT können die Frequenzanteile eines Signals berechnet werden.

-> Kohärenzfunktion
-> FFT-Übertragungsfunktion
-> FFT-Analysator

FFT-Analysator

Ein FFT-Analysator ist ein Gerät zur Bestimmung der in einem Signal enthaltenen Frequenzanteile. Dabei wird das Signal zunächst digitalisiert und anschließend mit Hilfe der Fast-Fourier-Transformation (FFT) ausgewertet.

Filter

Filter haben in der Messtechnik zwei grundsätzliche Aufgaben: -> Filter, analoge
-> Filter, digitale
-> Filter, digitale, FIR
-> Filter, digitale, IIR

Filter, analoge

Analoge Filter dienen dazu, ein Signal zu filtern. Es gibt prinzipiell zwei Möglichkeiten, analoge Filter zu realisieren. Eine höhere Güte lässt sich bei beiden Typen durch Serienschaltung mehrerer Filter erzeugen.

Filter, Bandpass

Ein Bandpassfilter benutzt man, um ein bestimmtes Frequenzband mit einer Bandbreite B = f2 - f1 durchzulassen und die übrigen Frequenzbereiche zu sperren. Hierbei ist f1 die untere Grenzfrequenz und f2 die obere. Die Band-Mittenfrequenz wird als f0 bezeichnet.

Filter, Bandsperre

Ein Bandsperrfilter benutzt man, um ein bestimmtes Frequenzband mit einer Bandbreite B = f2 - f1 zu sperren und die übrigen Frequenzbereiche durchzulassen. Hierbei ist f1 die untere Grenzfrequenz und f2 die obere. Die Band-Mittenfrequenz wird als f0 bezeichnet.

Filter, digitale

Digitale Filter basieren prinzipiell auf mathematischen Verfahren, die auf ein Signal angewendet werden. Zur digitalen Filterung muss das analoge Signal also zunächst digitalisiert (und ggf. voher analog gefiltert (-> Aliasingeffekt)) werden. Der große Vorteil digitaler Filter gegenüber analogen Filtern ist, dass man während der Aufnahme die gesamte Bandbreite an Signalen und somit auch die unerwünschten Signale dokumentiert. Dadurch kann man, wie bei analogen Filtern, nicht nur die unerwünschten Signale herausfiltern, sondern diese unerwünschten Signale auch untersuchen, beispielsweise um zu sehen, wie die Wirkung dieser Signale ist. Bei analogen Filtern sind diese Signale nicht mehr existent.

Es gibt zwei Arten digitaler Filter: Filter, digitale, FIR

FIR steht für "Finite Impulse Response"
und beschreibt die Tatsache, dass dieser Filtertyp eine endliche Impulsantwort besitzt. Gibt man also einen Impuls auf den Eingang eines solchen FIR Filters, so klingt das Ausgangssignal innerhalb endlicher Zeit wieder auf Null ab.
FIR Filter erzeugen weniger Fehler und haben ein sehr gutes Phasenverhalten.
Da sich die Phase linear mit der Frequenz ändert (ausgenommen die Faltungen bei +/- 180°) ist die Verzögerung bei allen Frequenzen gleich.
FIR Filter haben keine Rückkopplungskomponenten und können deshalb nicht zu Schwingen anfangen, im Gegensatz zu analogen und IIR Filtern.
Ein weiterer Vorteil von FIR Filtern ist die konstante Gruppenlaufzeit.
FIR Filter sind jedoch etwas kömplizierter in der Anwendung. Sie müssen erst erstellt werden und erst dann angewandt werden. Wenn die Ergebnisse nicht gut genug sind, müssen sie erneut erstellt werden. Dieses iterative Verfahren ist sehr umständlich.

Filter, digitale, IIR

IIR steht für "Infinite Impulse Response"
und beschreibt die Tatsache, dass dieser Filtertyp theoretisch keine endliche Impulsantwort besitzt. Gibt man also einen Impuls auf den Eingang eines solchen IIR Filters, so klingt das Ausgangssignal exponentiell ab und erreicht den Wert Null nur in unendlicher Zeit.
IIR Filter sind wesentlich einfacher in der Handhabung. Sie benötigen weniger Rechenleistung, um einen vergleichbaren Filtereffekt zu erzeugen. Daher werden sie, trotz unterlegener technicher Eingenschaften, meistens gegenüber FIR Filtern bervorzugt.

Filter, Hochpass

Ein Hochpassfilter benutzt man, um alle Frequenzen oberhalb einer Grenzfrequenz durchzulassen.

Filter, Tiefpass

Ein Tiefpassfilter benutzt man, um alle Frequenzen unterhalb einer Grenzfrequenz durchzulassen.

Flachprofil - Kraftaufnehmer

Flachprofil-Aufnehmer zeichnen sich gegenüber Säulenaufnehmern durch ihre geringere Bauhöhe aus. Im Prinzip bestehen sie aus zwei konzentrischen Ringen, die mit Streben verbunden sind. Bei äußerer Krafteinleitung werden die Ringe axial gegeneinander verschoben, was zu einer Verbiegung der Streben führt. Durch Messung dieser Verbiegung und geeigneter Auswertung lässt sich so ein zur Krafteinwirkung proportionales Signal gewinnen. Ein Vorteil dieser Bauform ist die geringere Empfindlichkeit gegenüber nichtaxial eingeleiteten Kräften.

-> Querkraftempfindlichkeit

Folien-DMS

Die leitende Schicht eines Folien-DMS besteht aus einer ca. 5 µm dicken Konstantanlegierung. Ihr elektrischer Widerstand weist eine geringe Temperaturabhängigkeit auf , daher sind sie für Temperaturen bis 220 °C geeignet. Folien-DMS sind größer als Halbleiter-DMS und haben typischerweise eine Impdanz von 350 oder 700 OHM, sowie eine Sensitivität von < 3 mV/V.

Die Widerstandsänderung der Folien-DMS basiert im Wesentlichen auf der Änderung der Geometrie des Materials (Widerstand, elektrischer) und kaum auf dem piezoresistiven Effekt.

Frequenzgang

Innerhalb des im Datenblatt angegebenen Frequenzbereiches liegt die Empfindlichkeit eines Messwertaufnehmers innnerhalb der spezifierten Grenzen (z.B. innerhalb von ±5% der Nennempfindlichkeit).

-> Bandbreite
-> Resonanzfrequenz

frequenzoptimiert

Ändert sich der mit einem piezoelektrischen Druckaufnehmer zu messende Druck sprunghaft, so kommt es zu einem Resonanzeffekt. Die sogenannten "frequenzoptimierten" Druckaufnehmer sind dahingehend optimiert, dieses Verhalten weniger stark zu zeigen.

gedämpfte Schwingung

Wenn die freie Schwingung von einer Reibungskraft gebremst wird, spricht man von einer gedämpften Schwingung.

Gekapselte Druckausführung

Die gekapselte Druckausführung ist eine Bauart von Druckaufnehmern. Mit solchen Druckaufnehmern lässt sich der Druck bezogen auf den zur Zeit der Herstellung des Druckaufnehmers herrschenden Druck messen.

-> Druck
-> Relativdruck
-> Absolutdruck

Genauigkeit
-> Gesamtgenauigkeit
Geräteklassen

Die Klasse eines elektrischen Messgerätes gibt an, mit welchem maximalen Fehler beim Einsatz dieses Gerätes zu rechnen ist. Der Fehler wird in Prozent des Meßbereichs-Endwertes angegeben.

-> Genauigkeitsklassen
-> Kalibrierung bei 50% vom Nennbereich

Genauigkeitsklassen elektrischer Messgeräte nach VDE 0410

Die Genauigkeitsklasse gibt den maximal zulässigen absoluten Fehler in Prozent vom Messbereichsendwert an.
Gesamtgenauigkeit

Die Gesamtgenauigkeit gibt unter Berücksichtigung aller möglichen Fehlerquellen den maximalen Messfehler an. Eine Abschätzung dafür kann als Wurzel aus der Summe der Quadrate der jeweiligen Messfehlern berechnet werden.
Im Sensorbereich sind diese Fehler:

die Nichtlinearität
die Hysterese und
die Wiederholbarkeit.

Gewinde
Es gibt ein Vielzahl von Gewindetypen. Die Gewinde für die Montage von Sensoren beschränken sich hauptsächlich auf Spitzgewinde.

Zylindrische Gewinde sind parallel verlaufende Gewinde und sind nicht dichtend.

Zylindrisches Gewinde

Kegelige Gewinde sind Gewinde-Bolzen bei denen der Verlauf der Außengewinde konisch ist.

kegeliges Gewinde

Da das Innengewinde des Gegenstücks zylindrisch ist, dichtet es beim Verschrauben des Bolzens.

Metrische Gewinde

Metrische Gewinde sind Gewinde, die auf der Längenheit Meter basieren.

Metrisches ISO Gewinde, Flankenwinkel 60° (Auszug)
Kennung
 
 
Außen Ø
mm
d=D
Steigung
mm
p
Flanken Ø
mm
d2=D2
Kern Ø
Bolzen
d3
Kern Ø
Mutter
D1
Gew.tiefe
Bolzen
h3
Gew.tiefe
Mutter
H1
Rundung
mm
r
Gewinde-
bohrer Ø
mm
M2.5 2.50 0.45 2.208 1.948 2.013 0.276 0.244 0.065 2.05
M3 3.00 0.50 2.675 2.387 2.459 0.307 0.271 0.072 2.50
M4 4.00 0.70 3.545 3.141 3.242 0.429 0.379 0.101 3.30
M5 5.00 0.80 4.480 4.019 4.134 0.491 0.433 0.115 4.20
M6 6.00 1.00 5.350 4.773 4.917 0.613 0.541 0.144 5.00
M8 8.00 1.25 7.188 6.466 6.647 0.767 0.677 0.180 6.80
M10 10.00 1.50 9.026 8.160 8.376 0.920 0.812 0.217 8.50
M12 12.00 1.75 10.863 9.853 10.106 1.074 0.947 0.253 10.20
M16 16.00 2.00 14.701 13.546 13.835 1.227 1.083 0.289 14.00
M20 20.00 2.50 18.376 16.933 17.294 1.534 1.353 0.361 17.50
M24 24.00 3.00 22.051 20.319 20.752 1.840 1.624 0.433 21.00
M36 36.00 4.00 33.402 31.093 31.670 2.454 2.165 0.577 32.00
M45 45.00 4.50 42.077 39.479 40.129 2.760 2.436 0.650 40.50
M56 56.00 5.50 52.428 49.252 50.046 3.374 2.977 0.794 50.50
M64 64.00 6.00 60.103 56.639 57.505 3.681 3.248 0.866 58.00
Metrisches Feingewinde, Flankenwinkel 60° (Auszug)
Außen Ø
mm
d=D
Steigung
mm
p
Flanken Ø
mm
d2=D2
Kern Ø
Bolzen
d3
Kern Ø
Mutter
D1
Gew.tiefe
Bolzen
h3
Gew.tiefe
Mutter
H1
Rundung
mm
r
Gewinde-
bohrer Ø
mm
2.50 0.35 2.273 2.071 2.121 0.215 0.189 0.051 2.10
3.00 0.35 2.773 2.571 2.621 0.215 0.189 0.051 2.60
4.00 0.50 3.675 3.387 3.459 0.307 0.271 0.072 3.50
5.00 0.50 4.675 4.387 4.459 0.307 0.271 0.072 4.50
6.00 0.75 5.513 5.080 5.188 0.460 0.406 0.108 5.20
8.00 0.75 7.513 7.080 7.188 0.460 0.406 0.108 7.20
10.00 1.00 9.350 8.773 8.917 0.613 0.541 0.144 9.00
16.00 1.00 15.350 14.773 14.917 0.613 0.541 0.144 15.00
16.00 1.50 15.026 14.160 14.376 0.920 0.812 0.217 14.50
20.00 1.50 19.026 18.160 18.376 0.920 0.812 0.217 18.50
24.00 2.00 22.701 21.546 21.835 1.227 1.083 0.289 22.00
32.00 2.00 30.701 29.546 29.835 1.227 1.083 0.289 30.00
36.00 3.00 34.051 32.319 32.752 1.840 1.624 0.433 33.00
45.00 4.00 42.402 40.093 40.670 2.454 2.165 0.577 41.00
56.00 2.00 54.701 43.546 53.835 1.227 1.083 0.289 54.00
64.00 4.00 61.402 59.093 59.670 2.454 2.165 0.577 60.00
80.00 3.00 78.051 76.319 76.752 1.840 1.624 0.433 77.00

Zoll-Gewinde

Zöllige Gewinde sind Gewinde, die auf der Längenheit Zoll (bzw. Inch) basieren.

Die häufigsten Zoll-Gewinde sind:

Withworth Rohrgewinde, nicht dichtend

zylindrisches Rohrgewinde (British Standard Pipe Parallel), Flankenwinkel 55°
Außen Ø
mm
d=D
Steigung
mm
p
Flanken Ø
mm
d2=D2
Kern Ø
Bolzen
d3
Kern Ø
Mutter
D1
Gänge
tpi
 
Gewinde-
bohrer Ø
mm
9.728 0.907 9.147 8.566 0.581 28 8.7
13.157 1.337 12.301 11.445 0.856 19 11.6
20.955 1.814 19.793 18.631 1.162 14 19
26.441 1.814 25.279 24.117 1.162 14 24.5

Withworth Rohrgewinde, dichtend

Die Kennung für das Außengewinde ist 'R', in England 'BSPT' (British Standard Pipe Tapered). Der Gewindeverlauf ist kegelig (1:16). Der Flankenwinkel beträgt 55°

Die Kennung für das Innengewinde ist 'Rp'. Der Gewindeverlauf ist zylindrisch.

Die M, G und R Gewinde sind in ISO- oder DIN-Normen spezifiziert.

Hierzu kommen noch die Amerikanischen Gewinde, die auch sehr oft in Drucktransmittern eingesetzt werden:

Amerikanisches kegeliges Rohrgewinde, NPT (National Pipe Taper)


Amerikanisches kegeliges(1:16) Rohrgewinde, Flankenwinkel 60°
Außen Ø
mm
d=D
Steigung
mm
p
Gänge
 
tpi
Bohrung
 
mm
10,3 0,94 27 10,6 - 0,2
13,7 1,41 18 14,0 - 0,2
17,1 1,41 18 17,4 - 0,2
21,3 1,81 14 21,6 - 0,2
26,7 1,81 14 27,0 - 0,2

Weiterhin gibt es auch das
Amerikanisches Grobgewinde UNC (Unified Coarse Thread) und