So gut wie jeder in der Entwicklung, Produktion oder Forschung tätige Ingenieur, Techniker bzw. Naturwissenschaftler muss sich regelmäßig mit dem Messen elektrischer oder nichtelektrischer Größen beschäftigen. Das Kompendium Messtechnik und Sensorik, dessen neuntes Kapitel in Form dieses E-Books ausgekoppelt wurde, behandelt die dafür relevanten messtechnischen Grundlagen aus anwendungsorientierter Sicht. Es ist für das Selbststudium gedacht. Zusätzlich wird dem/der Leser/-in auf www.messtechnik-und-sensorik.org ein aus Multiple Choice-Fragen bestehender, frei zugänglicher Online-Test angeboten, bei dessen Bestehen er/sie sich ein von mir unterzeichnetes persönliches Fortbildungszertifikat zusenden lassen kann.
Das Kompendium ist als Grundlagenüberblick zwischen rein akademischer Theorie und ausschließlich gerätebezogener Anwendungspraxis angesiedelt. Es möchte auf effiziente Art das notwendige Basis-Know-how vermitteln, um messtechnische Aufgabenstellungen auf einer fundierten Grundlage selbständig anzugehen.
Das Kompendium wendet sich einerseits an im Beruf stehende Ingenieure, Techniker und Naturwissenschaftler, die messtechnische Systeme einsetzen oder dies planen. Andererseits an Studierende und Lehrende in technischen Bachelor- und Masterstudiengängen, die mit diesbezüglichen Fragestellungen in Lehrveranstaltungen oder studentischen Arbeiten (Abschlussarbeiten, Praktika, Studienarbeiten) befasst sind. Gleichermaßen sind diejenigen adressiert, die in weiterführende technische Ausbildungen involviert sind z.B. an Techniker- und Meisterschulen.
Der Autor hat eine Professur für Regelungstechnik und Elektrische Messtechnik an der Universität der Bundeswehr München inne ( www.unibw.de/regelungs-und-messtechnik bzw. www.prof-boettcher.de ). Mit der in diesem Kompendium behandelten Thematik beschäftigt er sich außer in einer einschlägigen Lehrveranstaltung in vielen Projekten mit Studierenden. Parallel dazu führt er laufend industrielle Kooperationsvorhaben bevorzugt mit mittelständischen Unternehmen durch.
Ich wünsche allen Leserinnen und Lesern viel Freude bei der Lektüre.
München/Neubiberg, im August 2019
Jörg Böttcher
Nachdem wir uns im vorletzten Kapitel mit Sensoren zur Messung geometrischer Größen beschäftigt hatten, ging es im letzten Kapitel vorwiegend um die Erfassung von Bewegungen (linear, rotatorisch) über der Zeit, also das, was der Physiker Kinematik nennt. Nachfolgend wollen wir nun auf Sensoren eingehen, die Messgrößen aus der sog. Dynamik erfassen. Hierzu gehören zunächst Kraft, Druck und Drehmoment. Abschließend gehen wir noch auf die Messung des Durchflusses einer Flüssigkeit oder eines Gases in einem Rohr bzw. Schlauch ein. Der Durchfluss ist zwar eine kinematische Messgröße, wird jedoch i.d.R. indirekt über dynamische Effekte gemessen.
Auch wenn es bei Kraftsensoren wie bei allen Sensorarten sehr viele unterschiedliche Funktionsprinzipien gibt, nach denen diese aufgebaut sind, so dominieren doch zwei Grundverfahren das Angebot: DMS-basierte Kraftsensoren sowie solche nach dem piezoelektrischen Prinzip. Bild 1 zeigt ausgewählte Varianten des erstgenannten Typs.
Bild 1: DMS-Kraftsensoren