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Messung physikalischer Größen

Übersicht über Messgrößen, Sensoren und Messprinzipien

Die Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten physikalischen Messgrößen und die entsprechenden Messprinzipien. In weiteren Lerneinheiten werden diese Messgrößen sowie ihre Detektion detailliert behandelt.

Tab.1
Messgrößen, Sensoren, Messprinzipien
MessgrößeSensorMessbereichMessprinzip
TemperaturMetall-PCT-200°C ...+800°Cpositiver Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Metallen
 Kaltleiter-PCT-50°C...+150°Cpositiver Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Halbleitern (z.B. Si)
 Heißleiter-NTC-50°C...+150°Cnegativer Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Metalloxid-Keramik
 Transistor-50°C...+150°Cnegativer Temperaturkoeffizient der Basis-Emitter-Spannung von Transistoren
 Thermoelement-200°C...+2800°CThermospannung an der Kontaktstelle zweier verschiedener Metalle
 Schwingquarze-50°C...+300°CTemperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz besonders geschnittener Schwingquarze
WärmestrahlungPyrometer-100°C...+3000°CTemperaturabhängigkeit der spektralen Verteilung der Leuchtdichte
 Pyroelement-50°C...+2200°CPolarisationsspannung bei Temperaturerhöhung durch Wärmestrahlung
LichtintensitätPhotodiode, -transistor 10-2 lx...105 lx Strom steigt mit der Intensität der optisch erzeugten Ladungsträger
 Photowiderstand 10-2 lx...105 lx Sinkender elektrischer Widerstand bei zunehmender Beleuchtung
 Photozelle äußerer Photoeffekt
 Photomultiplier 10-6 lx...103 lx Die durch den äußeren Photoeffekt freigesetzten Elektronen werden mit Hilfe von Dynoden vervielfacht
SchallDynamisches Mikrophon Induktion einer Spannung durch Bewegung einer Spule im Magnetfeld
 Kondensatormikrophon Spannung eines geladenen Kondensators ändert sich mit dem Plattenabstand
 Kristallmikrophon Piezo-Effekt erzeugt Spannung
MagnetfeldInduktionsspule Liefert Spannung, wenn sich das Magnetfeld ändert oder sich die Spule im Feld bewegt
 Hall-Element0,1 mT...1 TSpannung entsteht quer zum Halbleiter durch Ablenkung von Elektronen im Magnetfeld
 Feldplatte0,1 mT...1 TWiderstand steigt im Halbleiter mit zunehmender Feldstärke
KraftDehnungsmessstreifen 10-2 N...107 N Kraft bewirkt elastische Dehnung eines Dünnfilmwiderstandes, dessen elektrischer Widerstand dadurch steigt
DruckDehnungsmessstreifen 10-3 bar...103 bar Brückenschaltung von Dehnungsmessstreifen auf einer Membran
Weg (linear)photometrischer Weggeberμm...mAbgriff eines Potentiometers wird verschoben
 induktiver Weggeberμm...mInduktive Brücke wird durch Verschiebung eines Ferritkerns verstimmt
 optischer Schrittwertgeberμm...mStrichmuster wird abgetastet
Winkeloptischer Schrittwertgeber1...20.000/UStrichmuster wird abgetastet, Anzahl ergibt Drehwinkel
 magnetischer Schrittwertgeber1...1.000/UMagnetische Abtastung eines zahnradförmigen Gebers
 kapazitiver Schrittwertgeber1...1.000/UKapazitive Abtastung eines zahnradförmigen Gebers
StrömungsgeschwindigkeitFlügelrad Drehzahl nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu
 Hitzedraht-Anemometer Abkühlung nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu
 Ultraschall Dopplerverschiebung nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu
GaskonzentrationKeramikwiderstand Widerstand ändert sich bei Adsorption des nachzuweisenden Stoffes
 MOSFET Änderung der Schwellenspannung bei Adsorption des nachzuweisenden Stoffes unter dem Gate
Konzentration in Lösungenionenselektive Elektrode Ionenspezifische Elektrode, die selektiv auf bestimmte Ionen reagiert
 ISFET Feldeffekt-Transistor, dessen Gate-Elektrode durch einen Elektrolyten ersetzt wurde (Gate-Isolator steht im direkten Kontakt zum Elektrolyten)
LuftfeuchtigkeitKondensator1 %...100 %Dielektrizitätskonstante nimmt durch Wasseraufnahme mit der relativen Feuchte zu
 Widerstand1 %...95 %Widerstand nimmt durch Wasseraufnahme mit der relativen Feuchte ab
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