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
| Messgröße | Sensor | Messbereich | Messprinzip |
|---|---|---|---|
| Temperatur | Metall-PCT | -200°C ...+800°C | positiver Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Metallen |
| Kaltleiter-PCT | -50°C...+150°C | positiver Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Halbleitern (z.B. Si) | |
| Heißleiter-NTC | -50°C...+150°C | negativer Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Metalloxid-Keramik | |
| Transistor | -50°C...+150°C | negativer Temperaturkoeffizient der Basis-Emitter-Spannung von Transistoren | |
| Thermoelement | -200°C...+2800°C | Thermospannung an der Kontaktstelle zweier verschiedener Metalle | |
| Schwingquarze | -50°C...+300°C | Temperaturkoeffizient der Resonanzfrequenz besonders geschnittener Schwingquarze | |
| Wärmestrahlung | Pyrometer | -100°C...+3000°C | Temperaturabhängigkeit der spektralen Verteilung der Leuchtdichte |
| Pyroelement | -50°C...+2200°C | Polarisationsspannung bei Temperaturerhöhung durch Wärmestrahlung | |
| Lichtintensität | Photodiode, -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 | |
| Schall | Dynamisches 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 | ||
| Magnetfeld | Induktionsspule | Liefert Spannung, wenn sich das Magnetfeld ändert oder sich die Spule im Feld bewegt | |
| Hall-Element | 0,1 mT...1 T | Spannung entsteht quer zum Halbleiter durch Ablenkung von Elektronen im Magnetfeld | |
| Feldplatte | 0,1 mT...1 T | Widerstand steigt im Halbleiter mit zunehmender Feldstärke | |
| Kraft | Dehnungsmessstreifen | 10-2 N...107 N | Kraft bewirkt elastische Dehnung eines Dünnfilmwiderstandes, dessen elektrischer Widerstand dadurch steigt |
| Druck | Dehnungsmessstreifen | 10-3 bar...103 bar | Brückenschaltung von Dehnungsmessstreifen auf einer Membran |
| Weg (linear) | photometrischer Weggeber | μm...m | Abgriff eines Potentiometers wird verschoben |
| induktiver Weggeber | μm...m | Induktive Brücke wird durch Verschiebung eines Ferritkerns verstimmt | |
| optischer Schrittwertgeber | μm...m | Strichmuster wird abgetastet | |
| Winkel | optischer Schrittwertgeber | 1...20.000/U | Strichmuster wird abgetastet, Anzahl ergibt Drehwinkel |
| magnetischer Schrittwertgeber | 1...1.000/U | Magnetische Abtastung eines zahnradförmigen Gebers | |
| kapazitiver Schrittwertgeber | 1...1.000/U | Kapazitive Abtastung eines zahnradförmigen Gebers | |
| Strömungsgeschwindigkeit | Flügelrad | Drehzahl nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu | |
| Hitzedraht-Anemometer | Abkühlung nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu | ||
| Ultraschall | Dopplerverschiebung nimmt mit Strömungsgeschwindigkeit zu | ||
| Gaskonzentration | Keramikwiderstand | Widerstand ändert sich bei Adsorption des nachzuweisenden Stoffes | |
| MOSFET | Änderung der Schwellenspannung bei Adsorption des nachzuweisenden Stoffes unter dem Gate | ||
| Konzentration in Lösungen | ionenselektive 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) | ||
| Luftfeuchtigkeit | Kondensator | 1 %...100 % | Dielektrizitätskonstante nimmt durch Wasseraufnahme mit der relativen Feuchte zu |
| Widerstand | 1 %...95 % | Widerstand nimmt durch Wasseraufnahme mit der relativen Feuchte ab |
