1 Überblick über die Sensorik

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134 3.7 Faseroptische Temperatursensoren 3.8 Mechanische und chemische Temperatursensoren 135
industriellen Anlagen und in der Forschung zur Anwendung kommen.
c) Aufbau des Sensorsystems mit zeitlichem Verlauf der optischen Anregung
(Leuchtdiode) und der Lumineszenzsignale bei höheren und niedrigeren Temperaturen.
3.8 Mechanische und chemische Temperatursensoren
Tab. 3.8-1 gibt einen Überblick über Temperatursensoren, die auf dem Prinzip der
thermischen Ausdehnung von Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern aufgebaut sind.
Tab. 3.8-1
Überblick über die Ausdehnungsthermometer und deren Anwendungsbereich
(nach [3.8])
Bild 3.7-4
Temperaturmessung über die Lumineszenzabklingzeit optisch angeregter Elektronen
in Chrom-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Cr, s. Band 1, Abschnitt
1.3.2, nach [3.50])
a) Bandschema in der Umgebung der Leitungsbandkante des Yttrium-Aluminium-Granats
mit Chrom-Störstellennivaus. Bei optischer Anregung aus dem
Grundzustand A 2 werden die Elektronen auf die Niveaus mit den Energien W 1
und W 2 angeregt. Das Besetzungsverhältnis f(W 1 ) und f(W 2 ) ist dann stark
temperaturabhängig nach dem Gesetz (Boltzmannstatistik):
Zu den Ausdehnungsthermometern mit einer Flüssigkeit als Medium gehört das bekannte
Quecksilberthermometer, wobei das Quecksilber auch durch andere weniger
toxische Flüssigkeiten ersetzt werden kann. Bei diesen Thermometern kann die temperaturabhängige
Ausdehnung in einem Glaskörper direkt abgelesen werden, sie
kann aber auch in einen Zeigerausschlag umgewandelt werden (Bild 3.8-1).
Kennzeichnend für das System ist, daß die Lebensdauer des 2 E-Niveaus W 1 (8,4 ms) weitaus größer
ist als die des 4 T 2 -Niveaus W 2 (24µs). Die insgesamt gemessene Abklingzeit
der Lumineszenz nimmt also mit der Temperatur ab (b).