Teil von EINS
1. Die Detektion erfolgt durch ein bestimmtes physikalisches Verfahren. Dabei wird geprüft, ob die gemessenen Parameter innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen, um festzustellen, ob sie den Anforderungen entsprechen oder ob die Anzahl der Parameter überhaupt vorhanden ist. Anschließend wird die gemessene unbekannte Größe mit einer gleichartigen Standardgröße verglichen. Das Vielfache der vom Messteam gemessenen Standardgröße wird ermittelt und numerisch ausgedrückt.
Im Bereich der Automatisierung und Detektion umfasst die Detektion nicht nur die Prüfung und Vermessung von Fertig- oder Halbfertigprodukten, sondern auch die Inspektion, Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen oder beweglichen Objekten, um diese im optimalen, vom Menschen gewählten Zustand zu halten. Hierfür ist es notwendig, Größe und Veränderung verschiedener Parameter jederzeit zu erfassen und zu messen. Diese Technologie der Echtzeit-Detektion und -Vermessung von Produktionsprozessen und beweglichen Objekten wird auch als technische Inspektionstechnologie bezeichnet.
Es gibt zwei Arten von Messungen: direkte Messungen und indirekte Messungen.
Direkte Messung bedeutet, den Messwert des Messgeräts ohne Berechnung abzulesen, zum Beispiel: mit einem Thermometer die Temperatur zu messen oder mit einem Multimeter die Spannung zu messen.
Bei der indirekten Messung werden mehrere physikalische Größen gemessen, die mit der zu messenden Größe zusammenhängen, und der Messwert wird über die funktionale Beziehung berechnet. Beispielsweise hängt die Leistung P mit der Spannung V und dem Strom I zusammen, d. h. P = U I, und die Leistung wird durch Messung von Spannung und Strom berechnet.
Die direkte Messung ist einfach und bequem und wird in der Praxis häufig angewendet. Ist eine direkte Messung jedoch nicht möglich, unpraktisch oder mit einem großen Messfehler verbunden, kann die indirekte Messung eingesetzt werden.
Das Konzept des fotoelektrischen Sensors und Sensors
Die Funktion des Sensors besteht darin, eine nicht-elektrische Größe in eine elektrische Ausgangsgröße umzuwandeln, zu der eine definierte korrespondierende Beziehung besteht. Er bildet somit die Schnittstelle zwischen nicht-elektrischen und elektrischen Systemen. Im Detektions- und Steuerungsprozess ist der Sensor ein unverzichtbares Wandlerbauteil. Aus energetischer Sicht lassen sich Sensoren in zwei Typen unterteilen: aktive Sensoren (auch Energiesensoren genannt) und passive Sensoren (auch Energiewandler genannt). Aktive Sensoren messen elektrische Parameteränderungen (z. B. Widerstand, Kapazität) und benötigen eine externe Spannungsquelle. Sie können die gemessenen Parameteränderungen in Spannungs- oder Stromänderungen umwandeln. Passive Sensoren hingegen wandeln die gemessenen Änderungen direkt in Spannungs- oder Stromänderungen um – ohne externe Anregung.
In vielen Fällen ist die zu messende nichtelektrische Größe nicht von der Art, die der Sensor selbst umwandeln kann. Daher ist ein vorgeschaltetes Bauteil erforderlich, das die gemessene nichtelektrische Größe in eine für den Sensor nutzbare nichtelektrische Größe umwandelt. Dieses Bauteil ist ein Sensor. Beispielsweise wird bei der Spannungsmessung mit einem Dehnungsmessstreifen der Dehnungsmessstreifen an einem elastischen Element angebracht, das Druck ausübt. Das elastische Element wandelt den Druck in eine Dehnungskraft um, und der Dehnungsmessstreifen misst diese Dehnungskraft in einer Widerstandsänderung. Hierbei fungiert sowohl der Dehnungsmessstreifen als auch das elastische Element als Sensor. Beide Sensoren können die gemessene nichtelektrische Größe jederzeit umwandeln, wobei der eine Sensor sie in nutzbare nichtelektrische Größe und der andere Sensor sie in elektrische Größe umwandelt.
2, fotoelektrischer Sensorbasiert auf dem photoelektrischen Effekt, wandelt das Lichtsignal in einen elektrischen Signalsensor um und findet breite Anwendung in der automatischen Steuerung, der Luft- und Raumfahrt, dem Radio- und Fernsehbereich und anderen Gebieten.
Zu den fotoelektrischen Sensoren zählen hauptsächlich Fotodioden, Fototransistoren, CdS-Fotowiderstände, Optokoppler, analoge fotoelektrische Sensoren, Fotozellen und Bildsensoren. Eine Übersicht der wichtigsten Typen ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Für die praktische Anwendung ist die Auswahl des geeigneten Sensors erforderlich, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Das allgemeine Auswahlprinzip lautet:Hochgeschwindigkeits-Fotoelektrische DetektionFür Schaltungen, Beleuchtungsstärkemesser mit großem Messbereich und ultraschnelle Lasersensoren sollte eine Fotodiode verwendet werden. Einfache Impuls-Fotosensoren mit mehreren tausend Hertz und langsame Impuls-Fotoschalter in einfachen Schaltungen sollten mit einem Fototransistor realisiert werden. Widerstandsbrückensensoren mit guter Leistung und Fotosensoren mit Widerstandseigenschaften, wie sie in automatischen Beleuchtungsschaltungen von Straßenlaternen verwendet werden, sowie variable Widerstände, die sich proportional zur Lichtstärke ändern, sollten mit CdS- und PbS-Fotosensoren realisiert werden. Drehgeber, Geschwindigkeitssensoren und ultraschnelle Lasersensoren sollten integrierte Fotosensoren sein.
Fotoelektrischer Sensor Typ Beispiel für einen fotoelektrischen Sensor
PN-VerbindungPN-Fotodiode(Si, Ge, GaAs)
PIN-Fotodiode (Si-Material)
Lawinenfotodiode(Si, Ge)
Fototransistor (Photo-Darlington-Röhre) (Si-Material)
Integrierter fotoelektrischer Sensor und fotoelektrischer Thyristor (Si-Material)
Nicht-pn-Übergangs-Photozelle (Materialien mit CdS, CdSe, Se, PbS)
Thermoelektrische Komponenten (verwendete Materialien (PZT, LiTaO3, PbTiO3))
Elektronenröhren-Fotoröhre, Kameraröhre, Fotovervielfacherröhre
Andere farbempfindliche Sensoren (Si, α-Si-Materialien)
Festkörperbildsensor (Si-Material, CCD-Typ, MOS-Typ, CPD-Typ)
Positionserkennungselement (PSD) (Si-Material)
Fotozelle (Fotodiode) (Si als Material)
Veröffentlichungsdatum: 18. Juli 2023