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2024-03-13T08:52:16Z

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Diese Liste der '''[[Sensor]]en nach Messprinzip''' soll einen Überblick über verschiedene Sensortypen bieten.

== Sensoren nach Messprinzip ==
Beispiele für ''Sensoren'' kategorisiert nach Messgrößen:

=== Resistive Sensoren ===
Das Wirkprinzip resistiver Sensoren ist, dass sich in Abhängigkeit von den Messgrößen (Länge, Temperatur, …) der ohmsche Widerstand des Sensors ändert. Diese Widerstandsänderung führt zu einem veränderten Spannungsabfall am Sensor, der dann beispielsweise mit einem einfachen Spannungsteiler oder einer Brückenschaltung (höhere Messgenauigkeit) erfasst werden kann.

[[Potentiometrischer Sensor|Potentiometrische Sensoren]] arbeiten wie ein [[Potentiometer]]. Als Widerstandsmaterial wird Draht (Drahtpotentiometer) oder [[Leitplastik]] verwendet.

[[Dehnungsmessstreifen]] (DMS) beruhen auf dem Effekt der Änderung des [[Elektrischer Widerstand|elektrischen Widerstandes]] aufgrund mechanischer Dehnung:
* Halbleiter-Dehnungsmessstreifen
* Metall-Dehnmessstreifen
** Draht-Dehnungsmessstreifen
** Folien-Dehnungsmessstreifen
** Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen

Nach dem Prinzip der DMS können [[Drehmomentaufnehmer]], [[Drucksensor]]en, [[Kraftaufnehmer]] und [[Wägezelle]]n gebaut werden.

=== Induktive Sensoren ===
[[Induktiver Sensor|Induktive Sensoren]] beruhen auf [[Elektromagnetische Induktion|elektromagnetischer Induktion]], der Dämpfung oder der Frequenzänderung eines Schwingkreises beziehungsweise einer Spule.

[[Tonabnehmer|Abtastsysteme]] für Schallplatten und manche [[Schwingungsaufnehmer]] arbeiten nach dem [[elektrodynamik|elektrodynamischen]] oder elektromagnetischen Prinzip.

==== Differentialtransformator ====
Der [[Differentialtransformator]] beruht auf einer mit einem beweglichen Eisenkern veränderlichen Kopplung. Vor und hinter einer Erregerspule befinden sich die zwei Hälften der Ausgangsspule. An deren Verbindung wird die Ausgangsspannung abgegriffen. Wird ein Eisenkern, der sich zwischen den beiden Spulen befindet, verschoben, ändert sich das Wechselspannungsverhältnis zwischen beiden Ausgangs-Spulen-Hälften. Wird er über die mittlere Position hinaus verschoben, ändert sich die Polarität am Abgriff der Ausgangsspannung.

==== Induktive Wegaufnehmer ====
Induktive Wegaufnehmer mit einem Anker können auch mit nur einer Spule arbeiten. Diese kann als Bestandteil einer Wechselstrom-Messbrücke unterteilt sein.
* Eine Spule + Längsanker
* Differenzspule + Längsanker
* Differenzspule + Queranker
Der bewegliche Anker kann aus ferromagnetischem Material oder auch aus einem nicht magnetischen, gut leitenden Metall bestehen. In letzterem Fall entsteht die Induktivitätsänderung durch Feldverdrängung durch [[Wirbelstrom|Wirbelströme]]. Siehe auch [[Spule (Elektrotechnik)#Veränderliche Induktivitäten]].

==== Induktiver Abstandssensor ====
Der [[Induktiver Abstandssensor|Induktive Abstandssensor]] und Wirbelstromsensor beruht auf einer Veränderung des magnetischen Feldes in der Nähe einer Spule durch ein leitfähiges oder ferromagnetisches Objekt, d. h., sie arbeiten berührungslos und reagieren nur auf Metalle.

''[[Induktiver Näherungsschalter|Induktive Näherungsschalter]] und Wirbelstrom-Initiatoren besitzen im Inneren einen Schwellwertschalter und lösen bei Annäherung an ein leitfähiges Objekt ein Schaltsignal aus.''

==== Wirbelstromsensor ====
[[Wirbelstromsensor]]en detektieren die Phasenlagen-Änderung einer in der Nähe einer elektrisch leitfähigen Oberfläche befindlichen, wechselspannungserregten Spule. Sie dienen der Blechdickenmessung, meist jedoch der Abstandsmessung zu einem leitfähigen Objekt ([[Schichtdickenmessung]], mikrometergenaue [[Abstandsmessung]]) aber auch der [[Werkstoffprüfung]].

=== Magnetfeldsensoren ===
[[Magnetfeldsensor]]en beruhen auf Wirkungen des [[magnetisches Feld|magnetischen Feldes]] in [[Magnetwerkstoffe|hart- oder weichmagnetischen Werkstoffen]], Halbleitern, ultradünnen Schichten, Lichtleitern, Flüssigkeiten oder deren Oberflächen:
* [[Galvanomagnetisch]]e Effekte:
** Hall-Effekt in [[Hall-Sensor]]en (Positions- und [[Stromsensor]]en)
* Magneto-resistive (MR) Effekte
** Thomson-Effekt in [[Feldplatte]]n
** makroskopischer Magnetischer Barkhausen-Effekt in [[Wiegand-Sensor]]en
** [[AMR-Effekt|Anisotroper MR-Effekt]]: Widerstandsänderung in metallischen und Halb-Leitern, z. B. in AMR-Sensoren
** [[GMR-Effekt|Gigantischer MR-Effekt]]: Widerstandsänderung in Dünnschicht-Leitern, z. B. in GMR-Sensoren
** [[CMR-Effekt|Colossaler MR-Effekt]]
** [[TMR-Effekt|Tunnel-MR-Effekt]]: Widerstandsänderung in Dünnschicht-Isolatoren, z. B. in TMR-Sensoren
* [[Magnetooptik|Magneto-optische Effekte]]
** [[Voigt-Effekt]]: magnetische Doppelbrechung in Gasen
** [[Cotton-Mouton-Effekt]] magnetische Doppelbrechung in Flüssigkeiten, z. B. in [[Polarimeter|Magnetfeld-Polarimetern]]
** [[Magnetooptischer Kerr-Effekt]]: Polarisationsänderung an ferromagnetischen Oberflächen
** [[Faraday-Effekt]]: Polarisationsänderung in durchsichtigen Medien, z. B. [https://www.matesy.de/de/produkte/magnetfeld-visualisierung/magview MagView]
** [[Zeeman-Effekt]]: Magnetische Aufspaltung von Spektrallinien, z. B. in der Kernspinresonanz-, Mößbauer-, Atomabsorptions-[[Zeeman-Effekt#Spektroskopie|Spektroskopie]] und Magnetresonanztomografie (MRT)

=== Magnetoelastische Sensoren ===
Sie beruhen auf dem Effekt der magnetischen [[Permeabilität (Magnetismus)|Permeabilitätsänderung]] (magnetische Leitfähigkeit, ist ein Maß dafür wie gut ein Material magnetische Felder durchlässt) bei Längenänderung (umgekehrte [[Magnetostriktion]]). Eine Bezeichnung ist auch [[Pressduktor]]. Sie werden zum Beispiel zur Drehmoment- oder Kraftmessung verwendet. Es gibt sowohl passive Magnetoelastische Sensoren als auch aktive. Die passiven magnetoelastischen Sensoren basieren auf einer Vormagnetisierung der Messstelle und der Messung einer Änderung des Magnetfeldes aufgrund einer angelegten Last. Die aktiven magnetoelastischen Sensoren koppeln über eine Induktivität ein Magnetfeld in eine Messstelle ein und messen über Sekundärinduktivitäten das resultierende Magnetfeld.<ref>{{Literatur |Autor=A. Schwersenz, P. Cörlin, C. Leiser, T. Kitzler, T. Senkbeil |Titel=P3.5 - Contact-free electro-magnetic reactance based mechanical tension sensors |Sammelwerk=Proceedings Sensor 2017 |Datum=2017-05-30 |DOI=10.5162/sensor2017/P3.5 |Online=https://www.ama-science.org/proceedings/details/2669 |Abruf=2018-01-23}}</ref>

=== Kapazitive Sensoren ===
[[Kapazitiver Sensor|Kapazitive Sensoren]] dienen unter anderem der Abstandsmessung. [[Kapazitive Abstandsmessung|Kapazitive Abstandssensoren]] beruhen auf einer Änderung der [[Elektrische Kapazität|Kapazität]] eines [[Kondensator (Elektrotechnik)|Kondensators]].

Sie können als Differentialsensor (Weg oder Winkel), [[Drucksensor]], [[Füllstandssensor]] oder [[Kapazitiver Näherungsschalter]] ausgeführt sein. Ein Beispiel ist auch das [[Kondensatormikrofon]].

=== Piezoelektrische Sensoren ===
[[Piezoelektrischer Sensor|Piezoelektrische Sensoren]] beruhen auf dem [[Piezoelektrizität|Piezoelektrischen Effekt]]. Sie werden als [[Kraftaufnehmer]], [[Drucksensor]], [[Beschleunigungsaufnehmer]] (zum Beispiel Körperschallaufnehmer, [[Tonabnehmer]]) verwendet.

=== Optoelektronische Sensoren (Optische Sensoren) ===
[[Optoelektronischer Sensor|Optoelektronische Sensoren]] haben die Aufgabe, optische Informationen in elektrisch auswertbare Signale umzuwandeln. Dabei beschränkt man sich vornehmlich auf sichtbares Licht sowie Infrarotstrahlung und ultraviolettes Licht. Grundlage der optischen Sensoren ist die Wandlung der Signale durch quantenmechanische Effekte von Licht ([[Photoeffekt]]).

So nutzen zum Beispiel [[Photozelle]]n den [[Photoeffekt#äußFerer photoelektrischer Effekt|äußeren photoelektrischen Effekt]]. Optische Sensoren können auch auf dem [[Photoeffekt#Innerer photoelektrischer Effekt|inneren photoelektrischen Effekt]] beruhen, sie bestehen dann aus Halbleitern, in denen beim Einwirken von Licht Ladungsträger entstehen, die die elektrischen Eigenschaften des Materials ändern. Das einfallende Licht verursacht daher entweder eine veränderte elektrische Leitfähigkeit ([[Photowiderstand]]) oder eine Photospannung ([[Photodiode]] beziehungsweise Photoelement). Eine Variante des inneren Photoeffekts ist der SperrschichtPhotoeffekt, er wird bei [[Phototransistor]]en und auch Photodioden genutzt.

Optische Sensoren in digitalen Foto- und Videokameras ([[CMOS-Sensor|CMOS-]] und [[CCD-Sensor|CCD]]-Sensor) und in der Mustererkennung (z. B. [[Barcode]]scanner) werden oft als [[Bildsensor]]en bezeichnet.

Technische Anwendung finden optische Sensoren vor allem in der Automatisierungstechnik. Dort werden sie, neben einfachen Erkennungsaufgaben u. a. bei Lagemessungen (z. B. [[Lichtschranke]]), Drehzahl- und Winkelmessung (z. B. [[Inkrementalgeber]]) sowie bei der [[Elektrooptische Entfernungsmessung|Abstandsmessung]] eingesetzt.

=== Elektrochemische Sensoren ===
Sie nutzen z. B. [[Katalysator|katalytische Wirkung]], [[Ionisation]] und [[Partialdruck]]unterschiede.

Die [[Lambdasonde]] beruht auf der Ionenleitfähigkeit von [[Zirconium(IV)-oxid|Zirconiumoxid]].

=== Temperatursensoren ===
[[Temperatursensor]]en dienen der Temperaturmessung, die entweder im Kontakt zum Objekt, wie bei einem [[Thermometer]], oder aufgrund der [[Wärmestrahlung|Strahlungsemission]] des Objektes erfolgen kann.

[[Widerstandsthermometer]] beruhen auf einer Widerstandsänderung, zum Beispiel eines Platinwiderstandes ([[PT100]]).

Temperatursensor-Schaltkreise sind [[Halbleiter]]-Temperatursensoren, die ein temperaturproportionales [[Analogsignal|Analog-]] oder ein Digitalsignal liefern.

[[Thermoelement]]e beruhen auf dem [[thermoelektrizität|thermoelektrischen Effekt]]. Sie liefern eine weitgehend temperaturproportionale elektrische Spannung.

[[Faseroptische Temperaturmessung|Faseroptische Temperatursensor]]en messen das Temperaturprofil entlang einer [[Glasfaser]]. Das Prinzip ist der [[Raman-Effekt]].

[[Heißleiter]] und [[Kaltleiter]] besitzen einen meist nicht linearen Temperaturverlauf ihres [[elektrischer Widerstand|elektrischen Widerstandes]].

[[Pyrometer]] messen die Temperatur entfernter Objekte anhand deren [[Wärmestrahlung]]. Man unterscheidet Gesamtstrahlungspyrometer, Bandstrahlungspyrometer und Verhältnispyrometer.

Zu den Temperatursensoren zählen auch [[Bewegungsmelder]] und [[Thermografie]]-Geräte auf der Basis des [[Pyroelektrischer Effekt|Pyroelektrischen Effektes]].

== Weblinks ==
{{wikibooks|Linearisierung von resistiven Sensoren}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Liste (Technik)]]
[[Kategorie:Sensor|!Sensoren Nach Messprinzip]]

Sensoren nach Messprinzip - Versionsgeschichte

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