Sensorik/Aktorik
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4.10 Quarzoszillator<br />
• Frequenzänderung → sehr genau meßbar (Genauigkeit bis zu 20 mK, Auflösung 4 µK<br />
• Temperaturbereich –40 bis 300 ◦ C<br />
• bei bestimmtem Kristallschnitt lineare Temperaturabhängigkeit oder Optimierung auf Größe<br />
(10 −4 /K)<br />
4.11 Optische Temperatursensoren<br />
• Ausnutzung der Fotoluminiszenz eines Halbleiters (GaAs/GaAlAs)<br />
• Halbleiterkristall wird auf Glasfaser (bis 500m lang) aufgeklebt<br />
• Floureszenz bei größerer Wellenlänge<br />
• Messung der Intensität oder der Abklingzeit der Floureszenz<br />
• sehr schnell (Kristall: 5 ms); Gesamtsensor: 300 ms und genau (Auflösung 100 mK, Absolutgenauigkeit<br />
±1 ◦ C)<br />
• Temperaturbereich: –195 bis 450 ◦ C<br />
• Vorteile: galvanische Trennung, nicht anfällig gegen Störungen<br />
4.12 Chemische Thermometer – Flüssigkristallthermometer<br />
• Flüssigkeiten, die anisotrope Eigenschaften von zweidimensionalen Kristallen haben<br />
• cholesterinische Phasen reflektieren Licht selektiv, abhängig von Temperatur, mechan. Spannung,<br />
Zusammensetzung usw.<br />
• Temperaturmessung mit übereinander liegenden, gegeneinander leicht verdrehten Phasen aus<br />
parallel angeordneten Molekülen<br />
• Verdrehung bei Temperaturänderung → Farbänderung<br />
• Vorteile: billig, leicht lagerbar, schnell<br />
4.13 Gegenüberstellung<br />
• Meßfehler am besten bei Metallwiderständen, am schlechtesten bei Heißleitern. Silizium-Sensoren<br />
und Thermoelemente liegen dazwischen<br />
• Thermistoren und Widerstände: Probleme mit Eigenerwärmung ∆T = R th · UI<br />
• s. Tabelle S. 96 und 018-034.pdf, S. 17<br />
5 Strahlung<br />
5.1 Grundlagen<br />
Größen S. 98<br />
5.1.1 Schwarzkörperstrahlung<br />
• jeder warme Körper strahlt, bestimmt von Temperatur und Kirchhoffscher Emissionsfähigkeit =<br />
Absorptionsvermögen ɛ(λ, T ), ɛ = 1: schwarzer Körper<br />
• Schwarzkörperstrahlung (Stefan-Boltzmann-Gesetz): Φ = 5, 67 · 10 −8 W m −2 K −4 Aɛ(T 4 − T 4 u)<br />
• Maximum bei λ max = 2900µmK/T (Raumtemperatur: 10 µm)<br />
• Pyrometrie: T-Bestimmung über Farbmessung, ɛ aber oft nicht genau bekannt, oft Einbrüche in<br />
bestimmten Bereichen<br />
5.1.2 Andere Strahlungsquellen<br />
• Beschleunigung von Ladungsträgern oder Atomübergänge<br />
• E = hν = hc/λ<br />
• Partikelstrahlung: α-Strahler (He-Partikel), β-Strahler (Elektronen), γ-Strahler (elektromagn.)<br />
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