Messtechnik und Sensorik (ab SS 2017)

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Die Unterlagen zur aktuellen Vorlesung finden Sie unter Lehre --> Downloadbereich.


Bitte beachten: Diese Vorlesung löst die bisherigen Vorlesungen elektrische Messtechnik und Sensorik ab dem SS 2017 ab.
Studierende der Bachelor-Studiengänge Mechatronik, Mikrotechnologie und Nanostrukturen (PO vor 2016) und Materialwissenschaften und Werkstofftechnik sowie Lehramt Mechatronik, für die noch die ursprünglichen Lehrveranstaltungen vorgesehen sind, erhalten die Möglichkeit, eine entsprechende Teilprüfung abzulegen. Falls Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an die Studienkoordinatorin oder an den Lehrstuhl.

Dozent: A. Schütze

Umfang: V2 + Ü1 = 3SWS, Sommersemester, 4 ECTS-Punkte

Studiensemester: 4

Regelstudiensemester: 6

Turnus: jährlich

Unterrichtssprache: deutsch

Dauer: 1 Semester

Zuordnung zum Curriculum:
Bachelor Mechatronik, Pflicht
Bachelor Mikrotechnologie und Nanostrukturen, Pflicht
LAB Technik, Pflicht

Zulassungsvoraussetzungen: Keine formalen Voraussetzungen

Leistungskontrollen/Prüfungen: schriftliche Prüfung, zusätzlich benotete Hausaufgaben zum Erwerb von Bonuspunkten für die Klausur

Arbeitsaufwand:

Vorlesung + Übungen 15 Wochen 4 SWS 60 h
Vor- und Nachbereitung 60 h
Klausurvorbereitung 60 h
Gesamt: 180 h

Modulnote: Klausurnote

Bemerkungen:
Vorlesungsunterlagen (Folien) und Übungen werden begleitend im Internet zum Download bereit gestellt.
Übungen in Gruppen mit korrigierten Hausaufgaben zum Erwerb von Bonuspunkten für die Klausur.

Lernziele/Kompetenzen: Erlangung von Grundkenntnissen über den Messvorgang an sich (Größen, Einheiten, Messunsicherheit) sowie über die wesentlichen Komponenten vor allem digitaler elektrischer Messsysteme. Kennenlernen verschiedener Methoden und Prinzipien für die Messung nicht-elektrischer Größen; Bewertung unterschiedlicher Methoden für applikationsgerechte Lösungen. Vergleich unterschiedlicher Messprinzipien für gleiche Messgrößen inkl. Bewertung der prinzip-bedingten Messunsicherheiten und störender Quereinflüsse sowie ihrer Kompensationsmöglichkeiten durch konstruktive und schaltungstechnische Lösungen.

Inhalt:

  • Messtechnik:
    • Einführung: Was heißt Messen?; Größen und Einheiten (MKSA- und SI-System);
    • Fehler, Fehlerquellen, Fehlerfortpflanzung, Messunsicherheit nach GUM;
    • Messen von Konstantstrom, -spannung und Widerstand;
    • Gleich- und Wechselstrombrücken;
    • Mess- und Rechenverstärker (Basis: idealer Operationsverstärker);
    • Grundlagen der Digitaltechnik (Logik, Gatter, Zähler);
    • AD-Wandler (Flashwandler, sukzessive Approximation, Dual-Slope-Wandler);
    • Digitalspeicheroszilloskop;
  • Sensorik:
    • Temperaturmessung;
    • Strahlungsmessung (berührungslose Temperaturmessung);
    • magnetische Messtechnik: Hall- und MR-Sensoren;
    • Messen physikalischer (mechanischer) Größen:
      • Weg & Winkel
      • Kraft & Druck (piezoresistiver Effekt in Metallen und Halbleitern)
      • Beschleunigung & Drehrate (piezoelektrischer Effekt, Corioliseffekt)
      • Durchfluss (Vergleich von 6 Prinzipien)


Empfohlene Literatur:

  • begleitendes Material zur Vorlesung (http://www.lmt.uni-saarland.de);
  • diverse Lehrbücher, z.B.:
    E. Schrüfer: „Elektrische Messtechnik“, Hanser Verlag, München, 2004
    H.-R. Tränkler: „Taschenbuch der Messtechnik“, Verlag Oldenbourg München, 1996
    W. Pfeiffer: „Elektrische Messtechnik“, VDE-Verlag Berlin, 1999
    R. Lerch, Elektrische Messtechnik, Springer Verlag, neue Auflage 2006
    J. Fraden: „Handbook of Modern Sensors“, Springer Verlag, New York, 1996
    T. Elbel: „Mikrosensorik“, Vieweg Verlag, 1996
    H. Schaumburg; „Sensoren“ und „Sensoranwendungen“, Teubner Verlag Stuttgart, 1992 und 1995
    J.W. Gardner: „Microsensors – Principles and Applications“, John Wiley&Sons, Chichester, UK, 1994
    (nicht alle Bücher sind noch im Handel verfügbar, es können aber alle Bücher am Lehrstuhl eingesehen werden, die meisten sind auch in der Uni-Bibliothek verfügbar)

Ein besonderer Schwerpunkt in der Vorlesung Sensorik liegt auf der Betrachtung miniaturisierter Sensoren- und Sensortechnologien.