Sensorik/Aktorik

• Metall-Halbleiter-Kontakt
• kleinere Quantenausbeute
• Matrix leicht herstellbar
5.3.2 Wechsellichtpyrometer
• Chopper, Tiefpaß und Temperaturkompensation
• schnelle berührungslose Temperaturmessung auf große Entfernung
• Wärmebildkamera mit Einzelsensor (großer mechanischer Aufwand, schnellerer Sensor nötig, aber
weniger Korrekturfaktoren), Zeile oder Matrix
• Anwendung: Thermographie (u.U. kein Chopper nötig)
5.3.3 Charged Coupled Devices (CCD)
• Zeile oder Matrix
• Funktionsweise:
– jedes Pixel besteht aus z.B. drei Kapazitäten
– funktionieren als analoges Schieberegister, d.h. sie können ihre Ladung and den benachbarten
Kondensator weitergeben
– Licht erzeugt Elektronen-Loch-Paare in einer Verarmungszone (pn-Übergang oder MOS-
Kontakt, 1 µm)
– diese Ladung (meist nur die Elektronen) wird im Kondensator gespeichert
– dazu Potentialmulde unter dem Pixel
– weiterschieben durch geeignete Verschiebung der Potentialmulde durch anlegen eines bestimmten
Spannungsverlaufs
• mehrere GHz möglich
5.3.4 Ortsauflösende Halbleiterdetektoren
• Photodiode mit mehreren verteilten Kontakten an den Rändern der Oberfläche
• Strom wird nur an einem Punkt erzeugt und verteilt sich entsprechend der Entfernung von den
Kontakten
• aus der Differenz (normiert auf den Gesamtstrom) Aussage über Ort
• Erweiterung auf 2D mit vier Kontakten, auf 3D mit zwei übereinanderliegenden semitransparenten
Kontakten
• Anwendung: Vibrationsmessung
5.4 Glasfasersensoren
• Glasfasern: step-index, Gradientenindex (innen höheres n)
• Veränderung der Reflexionseigenschaften (reflektierte Intensität) bei Eintauchen in Flüssigkeit →
Füllstandsmessung (Seite 125)
• Veränderung des Brechungsindexes oder der Absorption im Außenbereich der Faser durch physikalischchemische
Umweltänderungen → Intensität
• Abstandsmessung: Intensität oder interferometrisch
• Druckmessung durch Verbiegung der Faser (interferometrisch, S. 126 oben)
Optischer Kreiselsensor (Fasergyroskop)
• absolute Messung der Rotationsgeschwindigkeit (Luft- und Raumfahrt)
• Sagnac-Effekt: Zwei Strahlen laufen gegensinnig um eine Fläche A herum. Bei Rotation ergibt
sich wegen der Konstanz der Lichgeschwindigkeit der Wegunterschied ∆L = 4/c 0 A ⃗ · Ω ⃗
• interferometrische Messung, Auflösung 1 ◦ /h
• Spule aus mehrerern Schleifen zur Erhöhung der Fläche
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