Schiessle Industriesensorik

Sensortechnik und Messwertaufnahme
2. Auflage 2016
ISBN: 978-3-8343-6211-7
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 633 Seiten, GB, Format (B × H): 175 mm x 245 mm, Gewicht: 1279 g

Die Sensortechnik ist eine Schlüsseltechnologie für das Messen, Steuern und Regeln von mechatronischen
Systemen in der Automation, besonders in der Produktions- und Verfahrenstechnik. Vor allem in
Verbindung mit Industrie 4.0 und der Konnektivität von Maschinen (M2M) kommt der Sensorik in der
industriellen Produktion eine besondere Bedeutung zu. Damit Maschinen miteinander kommunizieren und
beispielsweise Fehler melden können, müssen sensorische Systeme in der Lage sein, die
unterschiedlichsten Bedarfsformen zu erfassen.
Das Buch beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch
anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt
durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur
für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen, die sich mit
Sensoren in ihrer Fort- und Weiterbildung oder in ihrer aktuellen beruflichen Tätigkeit befassen müssen.
- Begriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung
- Mechanoresistive elektro - und mikroelektromechanische Sensoren
- Elektromagnetische Induktionssensoren
- Induktive elektromechanische Sensoren
- Elektromechanische Wirbelstromsensoren
- Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter, Initiatoren)
- Magnetfeldsensoren
- Mikrowellensensoren
- Magnetoelastische elektro - und mikroelektromechanische Sensoren
- Kapazitive elektromechanische und mikroelektromechanische Sensoren
- Piezoelektrische elektro - und mikroelektromechanische Sensoren
- Optoelektronische Sensoren
- Temperatursensoren und Ultraschallsensoren
- Pneumatische Sensoren
- Kernstrahlungssensoren
- Chemische Sensoren und Biologische Sensoren
Zudem neu in dieser Auflage:
- Intelligente Sensoren (Smart-Sensoren)- Bussysteme, Schnittstellen und Sensorenetze
- RFIDS-System
- Akustische Wellensensoren (AW-Sensoren, "acoustic wave")
- Micro Energy Harvesting (MEH) in der Sensorik
- Weiterentwicklungen von Sensoren und Trends
- Sensorik in der Industrie 4.0

Zielgruppe

Anwender von Sensoren in der Mess- und Automatisierungstechnik, im Maschinenbau und in der Verfahrenstechnik, in der Sicherheitstechnik und in der Energietechnik

Autoren/Hrsg.

Schiessle, Edmund

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort und Inhaltsverzeichnis;5
2;1 Grundbegriffe der Sensormesstechnik, Sensorfertigung und Sensoranwendung;19
2.1;1.1 Systematik der Sensorsignale;19
2.2;1.2 Vom Elementarsensor zum Sensorsystem;21
2.3;1.3 Sensorterminologie und Sensortechnologie;23
2.4;1.4 Messtechnische Begriffe der Sensorik;24
2.5;1.5 Messabweichungen für Einzelmesswerte und Messwertverknüpfungen;25
2.6;1.6 Messabweichungen bei Messketten;35
2.7;1.7 Messtechnische Eigenschaften von Sensoren und Messmitteln;35
2.8;1.8 Störsicherheit und Zuverlässigkeit;63
2.9;1.9 Praktische Zusammenstellung und Auswahlkriterien für Messgrößen und Sensoren;64
3;2 Mechanoresistive Sensoren;67
3.1;2.1 Positionsresistive Sensoren (resistive Aufnehmer / Sensoren);67
3.2;2.2 Dehnungsresistive Sensoren (dehnungsresistive Aufnehmer);74
4;3 Elektromechanische Induktionssensoren;113
4.1;3.1 Induktionsspulensensor (Pick-up) (Induktionssensor);114
4.2;3.2 Schwingspulensensor (Schwingspule);120
4.3;3.3 Magnetflussspulensensoren;123
4.4;3.4 Differentialtransformator(LVDT: linearer variabler Differentialtransformator);126
4.5;3.5 Resolver;133
4.6;3.6 Inductosyn;133
5;4 Elektromechanische Induktivsensoren;135
5.1;4.1 Längsanker-1-Spulen-Sensor (Längsankeraufnehmer, induktiver Wegsensor, Wegaufnehmer);137
5.2;4.2 Längsanker-Differenzspulensensor(Längsanker-Differenzwegaufnehmer);138
5.3;4.3 Queranker-1-Spulen-Sensor (Querankeraufnehmer);148
5.4;4.4 Queranker-Differenzspulensensor (Differential-Querankeraufnehmer, Differential-Queranker-Geber);150
6;5 Elektromechanische Wirbelstromsensoren;155
6.1;5.1 Längsanker-Wirbelstromsensor (Wirbelstrom-Längsankersensor);155
6.2;5.2 Queranker-Wirbelstromsensor (Wirbelstrom-Querankeraufnehmer);156
7;6 Induktive Positionssensoren (Näherungsschalter / Initiatoren);159
7.1;6.1 Induktive Initiatoren;160
7.2;6.2 Wirbelstrominitiatoren;161
8;7 Magnetfeldsensoren;171
8.1;7.1 WIEGAND-Sensoren und Impulsdrähte;171
8.2;7.2 Magnetfeldsensoren mit amorphen Metallen;175
8.3;7.3 Galvanomagnetische Sensoren;182
8.4;7.4 XMR-Sensoren;209
8.5;7.5 SQUID-Sensoren;240
9;8 Reedsensoren;243
10;9 Magnetoelastische Sensoren;253
10.1;9.1 Magnetoelastischer Effekt und Technologie;253
10.2;9.2 Pressduktoren;254
10.3;9.3 Magnetoelastisch-induktive Kraftelementarsensoren (magnetoelastische Kraftsensoren / Kraftaufnehmer);254
10.4;9.4 Magnetoelastische Druckelementarsensoren (magnetoelastische Drucksensoren / Druckaufnehmer);255
10.5;9.5 Magnetoelastische Drehmomentelementarsensoren (magnetoelastische Drehmomentsensoren /Drehmomentaufnehmer);256
11;10 Kapazitive Sensoren;265
11.1;10.1 Kapazitive EMS-Sensoren;265
11.2;10.2 Kapazitive MEMS-Sensoren;276
11.3;10.3 Applikationsbeispiele abgewandelter MEMS-Sensortypen;286
12;11 Piezoelektrische Sensoren;299
12.1;11.1 Physikalische, mathematische, technologische und messtechnische Grundlagen;299
12.2;11.2 Technische Bauformen von piezoelektrischen Elementarsensoren;305
12.3;11.3 Elektronische Auswerteschaltungen für piezoelektrische Elementarsensoren;308
12.4;11.4 Technische Datenbeispiele ausgewählter piezoelektrischer Sensoren;312
13;12 Optische und optoelektronische Sensoren;321
13.1;12.1 Optische und elektrophysikalische Grundlagen;321
13.2;12.2 Photoelektrische Effekte;321
13.3;12.3 Sensoreffekte;325
13.4;12.4 Photozelle (Vakuumphotozelle);325
13.5;12.5 Photomultiplier (Sekundär-Eelektronenvervielfacher);327
13.6;12.6 Photowiderstand (photoresistiver Elementarsensor);328
13.7;12.7 Photodioden und Photoelemente;330
13.8;12.8 Positionsempfindliche Photodioden (PSD – Position Sensitive Detector);336
13.9;12.9 Bildsensoren (CCD, CMOS);338
13.10;12.10 Lichtwellenleiter (LWL) (Glasfasern);340
13.11;12.11 Optische und optoelektronische Sender;344
13.12;12.12 Optische und optoelektronische Anwendungen;347
13.13;12.13 Faseroptische Sensoren (Monomode, 2-Strahl-Interferometer, Kreisel);356
14;13 Temperatursensoren;367
14.1;13.1 Kontaktthermometrie;367
14.2;13.2 Kontaktthermometrische Sensoren;368
14.3;13.3 Strahlungsthermometrie;391
15;14 Schallsensoren (Schallmikrofon);393
15.1;14.1 Allgemeine Grundlagen;393
15.2;14.2 Hörschallsensoren (Luftschallsensoren);397
15.3;14.3 Spezielle Schallsensoren;412
15.4;14.4 US-Sensoren (Ultraschallsensoren);414
16;15 Pneumatische Sensoren;427
16.1;15.1 Staudrucksensoren (Staudüsen)(pneumatische Staudruckgeber);427
16.2;15.2 Ringstrahlsensoren (Ringstrahldüsen);428
16.3;15.3 Pneumatische Luftschrankensensoren (Luftschranke);429
17;16 Kerntechnische Strahlungssensoren (kernphysikalische Sensoren);433
17.1;16.1 Sicherheitstechnik;439
17.2;16.2 Kernstrahlungsdetektoren (Kernstrahlungssensoren) in der Technik;441
17.3;16.3 Zusammenstellung der messtechnischen Eigenschaftenund Strahlungssensoren;466
18;17 Chemosensoren (chemische Sensoren);469
18.1;17.1 Chemische, physikalische und messtechnische Grundbegriffe und Grundlagen;469
18.2;17.2 Leitfähigkeitssensoren für Flüssigelektrolyte;474
18.3;17.3 Konzentrationssensoren mit ionenselektiven Elektroden für Flüssigelektrolyte (ionenselektive Sensoren);488
18.4;17.4 Redoxpotentialsensoren;517
18.5;17.5 Gassensoren;523
19;18 Feuchtesensoren (Feuchtigkeitsensoren);557
19.1;18.1 Grundbegriffe;557
19.2;18.2 Messprinzipien für Feuchtesensoren;558
19.3;18.3 Messgrößen in der Feuchtemesstechnik;558
19.4;18.4 Messen mit Feuchtesensoren;560
20;19 Biosensoren (biologische Sensoren);573
20.1;19.1 Grundbegriffe;573
20.2;19.2 Systematik der Biosensoren;573
20.3;19.3 Sensortechnische Applikationen;578
21;20 Intelligente Sensoren (Smart-Sensoren);583
22;21 Bussysteme, Schnittstellen, Sensornetze;585
23;22 RFIDS-System;589
23.1;22.1 RFID-System;589
23.2;22.2 RFIDS-System;591
23.3;22.3 Mikrowellen-Transponder;596
24;23 Akustische Wellensensoren (AW-Sensoren, «acustic wave»);597
24.1;23.1 SAW-Sensoren ohne Funktechnologie;597
24.2;23.2 SAW-Sensoren mit Funktechnologie;601
24.3;23.3 Chemische und biologische SAW-Mikrosensoren;604
24.4;23.4 Anwendungsbeispiele;605
25;24 Micro Energy Harvesting (MEH) in der Sensorik;609
26;25 Weiterentwicklungen von Sensoren und Trends;611
26.1;25.1 Entwicklungstrends spezieller elektromechanischer Sensortypen (EMS);611
26.2;25.2 Entwicklungstrends anderer technologischer Sensortypen;611
27;26 Sensorik in der Industrie 4.0;615
28;Weiterführende Literatur;617
29;Patentschriften des Autors zur Sensorik;619
30;Stichwortverzeichnis;623

Über Autor(innen)

Prof. Dipl.-Phys. Dipl.-Ing. EDMUND SCHIESSLE studierte nach seiner Lehre und Industrietätigkeit als Elektronikmechaniker an der Fachhochschule München Maschinenbau, danach an den Universitäten München und Tübingen Physik mit Nebenfach Elektronik. Ab September 1979 war er als Elektronik-Entwicklungsingenieur auf dem Gebiet der Messwertaufnehmer und Sensorentwicklung im Elektronik-Messzentrum der Daimler Benz AG (Mercedes-Benz AG) tätig. Während dieser Zeit entstanden eine Reihe von Patenten auf dem Gebiet der Sensor- und Elektrotechnik. Zusätzlich war er in der beruflichen Aus- und Weiterbildung der Fa. Mercedes-Benz AG als Referent und Koordinator für Kurse über elektrische Messtechnik zuständig. Seit März 1991 ist er Professor für Grundlagen der Elektrotechnik, Elektrische Messtechnik und Sensorik im Studiengang Mechatronik an der Fachhochschule Aalen.