1 Überblick über die Sensorik

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126 3.5 Pyroelektrische Temperatursensoren 3.6 Quarz-Temperatursensoren 127
Datenblatt keramische pyroelektrische IR-Detektoren
Bild 3.5-6 3.6 Quarz-Temperatursensoren
Schwingquarze finden eine weite Verbreitung als Bauelemente für die Erzeugung
elektrischer Schwingungen mit möglichst konstanter (und temperaturunabhängiger)
Frequenz. In einer anderen Ausführungsform können sie aber auch zu einer sehr
empfindlichen Temperaturmessung mit frequenzanalogem Ausgangssignal eingesetzt
werden: Der Temperaturkoeffizient der Eigenfrequenz von Quarzkristallen
(Band 1, Abschnitt 1.3.3; bis ca. 573 o C in der Struktur des α-Quarzes, s. Bild 4.2.1-
7) kann nämlich durch Wahl besonderer kristallographischer Schnittwinkel relativ
zur elektrischen und optischen Achse erheblich vergrößert werden (Bild 3.6-1).
Bild 3.6-1
Quarz-Temperatursensoren
a) Abhängigkeit des linearen Temperaturkoeffizienten α T
f der Schwingfrequenz f
von Quarzkristallen vom Schnittwinkel θ relativ zur optischen Achse: Während
die BT- und AT-Schnitte einen sehr geringen TK besitzen (Anwendung:
frequenzstabile Oszillatoren), hat der HT-Schnitt einen TK, der zur Temperaturmessung
verwendet werden kann. Auch andere Kristallorientierungen sind
hierfür geeignet (s. u.). Der TK entsteht im wesentlichen durch die Temperaturabhängigkeit
der elastischen Konstanten (s. Bild 4.2.1-7, nach [3.40])
b) Kristallorientierung von Schwingquarzen für Oszillatoren (AT) und Quarz-
Temperatursensoren (QuaT).
Während für temperaturkonstante Oszillatoren bevorzugt Quarze mit dem AT-
Schnitt eingesetzt werden, kommen bei Quarz-Temperatursensoren vorwiegend HT-