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Dennis Kurzfragen AMST (Subject) / Sensorklassifizierung (Lesson)
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- Skizzieren Sie das Prinzip eines Sensors. links:Converter:mech -> conversion -> mech mech.signal rechts:Transducer (Primary sensor)mech-> Sensing principle -> elecerhält: auxilliary power electrical signal signal conditioning:i.e. amplification, linearization, compensation to signal processing
- Skizzieren Sie das Prinzip eines Drucksensors. Pfeil von links:Mech input signal (p) links:MembranePressure / Strain of membrane -> Mech. signal (epsilon) rechts:Piezoresistive elementsStrain of membraneChange of resistance -> Electrical signal (Vout)
- Nennen Sie vier Aufgaben der Signalverarbeitung bei intelligenten Sensoren. Verstärkung Linearisierung Kompensation der Temperaturkoeffizienten Abgleich von Fertigungstoleranzen (Offset)
- Wonach könnten Sensoren einteteilt werden? Messart Fabrikationstechnologie Statisch und dynamische Charakteristika Auf den physikalischen Effekt, auf denen sie basieren passive und aktive Sensoren
- Nennen Sie Messgrößen von Sensoren und Beispiele. Akustig (Spektrum, Phasenverschiebung, Amplitude, ...) Biologische (Biomasse, ...) Elektrisch (Potential, elektrisches Feld, Ladung,...) Mechanisch (Position, Masse, Dichte,...) Strahlung (Energie, Intensität, Typ,...)
- Was ist ein Transducer? technische Vorrichtung zur Wandlung physikalischer Größen Energie-Konverter
- Was ist ein aktiver bzw. passiver Sensor? passiver Sensor: selbsterzeugender Sensor, der das elektrische Signal durch eine Stimulation von außen erzeugt, ohne dass äußere Energie zugeführt wird.(Piezoelektrischer Sensor, Thermoelement) aktiver Sensor: braucht eine Stromversorgung (Thermistor, Chemo-Resistor)
- Was ist ein analoger bzw. digitaler Sensor? analoger Sensor: erzeugt Signal, dass kontinuierlich ist in Amplitude und Zeit digitaler Sensor: erzeugt diskrete Werte. z.B. Contact Switch, angular encoder
- Erläutern Sie Begriffe dynamischer Sensoreigenschaften. Sensoren mit guten dynamischen Eigenschaften, d.h. die Einstellzeit des Sensors ist viel kleiner as die Signalanstiegszeit, werden für schnelle dynamische Vorgänge benötigt.Damit hat der Sensor eine obere Grenzfrequenz, die viel größer ist, als die größte Frequenz der Spektralkomponenten des Messsignals.Die untere Grenzfrequenz des Sensors muss bei gemischten Signalen aufgrund des Gleichanteils 0 Hz sein.Für rein dynamische Messungen können die Sensoren auch eine von Null verschiedene untere Grenzfrequenz besitzen. Verzögerung (Totzeit) Überschwingen Dämpfung Eigen./Resonanzfrequenz Dynamische Modelle werden mit Laplace oder Fourier Transformation gelöst.
- Was ist der Unterschied zwischen deflection und null mode? Deflection mode: Ausschlag ist proportional zur Messung Null mode: Gleichgewicht muss erreicht werdenNull mode ist genauer als deflection mode aber langsamer
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- Nennen Sie statische Eigenschaften von Sensoren Präzision Auflösung Hystherese Linearität Empfindlichkeit Totband Genauigkeit
- Welche Übertragungsfunktionen weisen Sensoren in der Regel auf? linear logarithmisch expoentiell power
- Was beschreibt die Empfindlichkeit? Änderung der Ausgangsgröße im Verhältnis zu Eingangsgröße
- Was beschreibt die Auflösung? kleinste Signaländerung, die gemessen werden kann bei digitalen Sensoren in der Anzahl der Bits angegeben, bei analogen Sensoren in der Größe der Anregung
- Was beschreibt die Überlastfähigkeit? Den größten Messwert, bevor der Sensor Schaden nimmt.
- Was gibt der Schwellwert an? Minimales Eingangssignal, das zu einer Messbaren Änderung am Ausgangssignal führt.
- Was beschreibt die Sättigung? Eingangsstärke, oberhalb derer der Sensor nicht mehr richtig arbeitet.
- Was beschreibt der Messbereich? der Bereich zwischen unterem und oberem Messwert (also Schwellwert und Sättigung)
- Was gibt der Vollausschlag an? das Ausgangssignal, das beim oberen Messwert anliegt.
- Was gibt der Totbereich an? Bereich, in dem eine Änderung des Messwertes zu keiner Änderung des Ausgangswertes führt
- Was beschreibt die Präzision? die Fähigkeit, immer dieselbe Ausgangsgröße bei der zugehörigen Eingangsgröße zu liefern die Präzision ist bezogen auf die Streuung nach einigen Messungen, d.h. die Messwerte können allesamt daneben liegen, aber nah beieinander
- Was gibt die Wiederholgenauigkeit an? die Präzision einer Messung innerhalb eines kurzen Zeitraums.
- Was gibt die Reproduzierbarkeit an? Die Präzision einer Messung über einen längeren Zeitraum, anderen Instrumenten, unterschiedlichen Laboren und unterschiedlichen Laboranten.
- Was gibt die Genauigkeit an? Den Unterschied zwischen dem wahren Wert und dem gemessenen Wert. Absoluter Fehler = Ergebnis -wahres Ergebnis Relativer Fehler = Absoluter Fehler / wahres Ergebnis
- Was ist der Offset/ Zero? Ausgangssignal korrespondiert zu einem Nullpunkt.
- Was ist ein Drift? Eine Änderung des Verhaltens vom Sensor über Stunden, Tage oder Jaohre aufgrund von Lagerung, Isolierungsmaterial, Umgebungsbedingungen.
- Was ist eine Übertragungsfunktion? (Wieso steht in Frage 2.27 etwas von Fourier-Zerlegung?) Die Antwort auf ein harmonisches Eingangssignal der Frequenz ist ein harmonisches Ausgangssignal derselben Frequenz mit verstärkter oder geschwächter Amplitude und Phasenverschiebung. Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangssignal wird durch die Übertragungsfunktion angegeben. Die Übertragungsfunktion beinhaltet dabei die realen Eigenschaften des Übertragungsgliedes (Sensors). Diese sind etwa die Trägheit, kapazitive und parasitäre Effekte, Dämpfung u.v.m..
- Was beschreiben die Phasenverschiebung, Resonanz und Bandweite? Die Phasenverschiebung legt bei einer bestimmten Frequenz fest, wie das Ausgangssignal hinter dem Eingangssignal hereilt. Die Resonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der das Ausgangssignal des Sensors erheblich ansteigt Die Betriebsfrequenz des Sensors muss so gewählt werden, dass sie mindestens 60% unter der Resonanzfrequenz bleibt. Die Bandbreite wird als der Frequenzbereich definiert, in dem die Amplitude der Übertragungfunktion einen Wert von -3dB nicht unterschreitet