Sensoren, die als „Geräte, die Reize empfangen und mit elektrischen Signalen reagieren“ definiert werden, sind eine der wichtigsten Säulen, auf denen jedes intelligente elektronische System aufbaut. Sie bilden eine Schnittstelle zwischen der physischen Welt, die durch die Gesetze der Physik bestimmt ist, und der digitalen Welt, welche die erfassten Informationen interpretiert und zur Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen bereitstellt.

Sensortechnik tritt heute in neuen Anwendungsfeldern und Massenmärkten in Erscheinung, wie Kraftfahrzeugtechnik, Smart City-Infrastrukturen sowie industrielle Automatisierung und Steuerung. Sie alle verwenden große Sensoranordnungen zum Sammeln von Daten, die als Eingaben für das Hauptsteuerungssystem dienen und eine intelligente Entscheidungsfindung ermöglichen.

Die Ausbreitung von Smartphones und des IoT hat zur Entwicklung vieler weiterer Sensortypen geführt, insbesondere der hochgradig integrierten, intelligenten Sensoren mit geringem Stromverbrauch. Einige dienen zur Erfassung physikalischer Eigenschaften, andere erfassen unter anderem Bewegung, Entfernung (mithilfe von Optik und Licht) oder Durchfluss. Dabei kommen verschiedene Technologien zum Einsatz, darunter induktive, magnetoresistive, Ultraschall-, optische, Druck- und kapazitive Sensoren.

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Wandler

Wandler sind Geräte, die nicht elektrische Größen in ein proportionales elektrisches Signal in Form von Spannung oder Strom umwandeln. Dieses kann dann als Weg, Temperatur, Druck, Dehnung oder anderer physikalischer Parameter gemessen werden. Sowohl Aktuatoren als auch Sensoren sind Formen von Wandlern, und jeder Wandler, der in Betrieb ist, fungiert zu einem bestimmten Zeitpunkt entweder als Sensor oder als Aktuator.

Es gibt verschiedene Arten von Wandlern auf dem Markt, u. a. Temperaturwandler, Druckwandler, Wegaufnehmer, induktive Wandler, resistive Wandler, kapazitive Wandler, Hall-Effekt-Wandler, Pegelwandler, Durchflusswandler und Kraftwandler. Statische Reaktion, dynamische Reaktion, Umgebungsfaktoren und Zuverlässigkeit sind nur einige der wichtigen Parameter, die bei der Auswahl eines Wandlers berücksichtigt werden müssen.

Dehnungsmessstreifen kommen häufig in Arten von Wandlern zum Einsatz, bei denen das entsprechende Ausgangssignal innerhalb des Wandlerdesigns vom zu messenden Parameter abhängt. Dehnungsmessstreifen werden oft verwendet, um die von einer Wägezelle gemessene Kraft zu bestimmen, wobei die beliebtesten Produkte aus einem Halbleiter oder einer Metallfolie bestehen. Metallfolienprodukte werden im Allgemeinen aus Kupfer-Nickel-Legierungs- oder Nickel-Chrom-Folien in einer Gittermusteranordnung hergestellt und nutzen die Widerstandsänderung, die durch die Verformung der Folienelemente verursacht wird.

LVDT- und RVDT-Sensoren (lineare und rotierende variable Differentialtransistoren) werden häufig in Verbindung mit Wägezellen und Testsystemen verwendet, um Wege und Drehwinkel zu messen. Der LVDT ist ein gängiger Typ eines elektromechanischen Wandlers, welcher die geradlinige Bewegung eines Objekts in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandeln kann.

Halbleiterbauelemente verwenden Silizium- oder Germanium-Dehnungsmessstreifen und nutzen die piezoresistiven Eigenschaften dieser Materialien. Piezoelektrische Wandler sind für Erfassungs- und Betätigungsanwendungen weit verbreitet. Wenn ein piezoelektrisches Material zusammengedrückt oder gedehnt wird, wird eine elektrische Ladung über das Material erzeugt, was als „direkte Piezoelektrizität“ bezeichnet wird.

Ein Druckwandler wandelt Druck in ein digitales oder analoges Signal um. Dazu können mehrere Technologien verwendet werden, wobei jedoch Dehnungsmessstreifen die bevorzugte Technologie für derart kritische Anwendungen sind. Wenn ein Druckwandler einem Druck ausgesetzt ist, liefert er eine zu diesem Druck proportionale Ausgangsspannung. Der Spannungsausgang muss so kalibriert werden, dass er das Druckniveau widerspiegelt.

Bewegungssensoren

Bewegungssensoren erfassen die Bewegung eines Objekts und können verwendet werden, um eine Aktion auszulösen, indem das Fehlen oder Vorhandensein eines Ziels bestimmt wird. Sie spielen eine immer wichtigere Rolle in unseren alltäglichen Aktivitäten.

Ein Beschleunigungsmesser ist wahrscheinlich der bekannteste Bewegungssensor. Dabei handelt es sich um ein elektromechanisches Gerät, das Beschleunigungskräfte misst. Diese Kräfte können statisch sein, z. B. die konstante Schwerkraft, die an unseren Füßen wirkt. Dynamische Kräfte erfasst der Beschleunigungsmesser dagegen als Bewegung oder Vibration. Einige Beschleunigungsmesser nutzen den piezoelektrischen Effekt, d. h. sie enthalten mikroskopisch kleine Kristallstrukturen, die durch Beschleunigungskräfte angeregt werden, was wiederum bewirkt, dass eine Spannung erzeugt wird. Eine andere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, Kapazitätsänderungen zu erfassen. Zwischen zwei nebeneinander angeordneten Mikrostrukturen besteht eine bestimmte Kapazität. Wenn eine der Strukturen aufgrund einer Beschleunigungskraft ihre Lage verändert, ändert sich die Kapazität. Nun ist nur eine Schaltung erforderlich, welche die Kapazität zu Spannung umwandelt, und fertig ist der Beschleunigungsmesser.

Auch passive Infrarotsensoren (PIR) und reflektierende Infrarotsensoren sind übliche Arten von Bewegungssensoren. PIR-Sensoren können derart ausgelegt sein, dass sie einen großen Erfassungsbereich abdecken, da sie das Vorhandensein eines warmen Objekts erkennen können. Diese Art von Sensor emittiert kein Licht, sondern erfasst das Ausmaß der Änderung der Infrarotstrahlen, die auftreten, wenn sich ein Objekt, dessen Temperatur sich von jener der Umgebung unterscheidet, bewegt. Reflektierende Infrarotsensoren geben Infrarotstrahlen aus einer LED ab und erfassen dann die reflektierten Strahlen, um die Entfernung zu einem Objekt zu bestimmen.

Positionssensoren

Positionssensoren bieten eine Positionsrückmeldung und können viele Systeme mit Funktionen zur präzisen Bewegungssteuerung, Zählung und Codierung ausstatten. Sie können ein Zielobjekt, eine Person, eine Substanz oder die Störung eines magnetischen oder elektrischen Feldes erkennen und daraufhin ein elektrisches Ausgangssignal abgeben, das weitere Schritte bedingt oder auslöst.

Es gibt verschiedene Arten von Positionssensoren, die auf vielen unterschiedlichen Sensortechnologien basieren und jeweils ihre eigenen Vorteile oder Einschränkungen haben. Es gibt kontaktbasierte Lösungen wie Endschalter oder resistive Positionsgeber und berührungslose Lösungen, zu denen Magnetsensoren (Hall-Effekt-Sensoren und magnetoresistive Sensoren), Ultraschallsensoren, Näherungssensoren und optoelektrische Sensoren gehören.

Gyroskope (Gyrosensoren) sind Geräte, welche die Erdanziehungskraft nutzen, um die Ausrichtung zu bestimmen. Sie weisen ein Design auf, bei dem eine frei drehende Scheibe (Kreisel) auf einer Drehachse rotiert, welche von einem größeren und stabileren Rad umgeben ist. Bei drehender Achse, behält der Kreisel seine Lage bei und zeigt an, aus welcher Richtung die zentrale Anziehungskraft einwirkt. So lässt sich ableiten, wo unten und wo oben ist. Weil das Gyroskop die Drehgeschwindigkeit um eine bestimmte Achse messen kann, behält es seine Effektivität.

Positionsmessungen sind häufig in Rückkopplungsschleifen zur Positionssteuerung erforderlich, da sie den von jedem Gerät zurückgelegten Weg zwischen der Referenzposition des Geräts und einer neuen Position anhand von Winkelbewegung und Drehung messen können. Die Technologien zur Positionserfassung umfassen Hall-Effekt-, resistive und magnetoresistive Sensoren.

Mit der Verbesserung der Sensortechnik werden die Positionierungsgeräte zunehmend kleiner und besser, wodurch mehr Anwendungen denn je möglich sind. Bei der Auswahl eines geeigneten Positionssensors ist es wichtig, die Anforderungen an Sensorgröße, Messbereich, Linearität, Auflösung, Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Montageeinschränkungen und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen zu kennen.

Näherungssensoren

Näherungssensoren sind diskrete Sensoren, die erkennen, ob sich ein Objekt der Sensorfläche nähert. Sie erkennen Umfeldobjekte, auch wenn kein direkter Kontakt besteht. Näherungssensoren senden einen elektromagnetischen Strahl aus und kontrollieren, ob sich im Suchfeld oder Rücksignal Änderungen ergeben. In Smartphones eingebaut erkennen Näherungssensoren, ob versehentlich der Touchscreen berührt wurde, wenn das Telefon während eines Anrufs ans Ohr gehalten wird. Näherungssensoren werden in vielen automatisierten Maschinen und Fertigungssystemen für die Erkennung oder Zählung von Objekten, die Positionsbestimmung oder für Kontrollaufgaben eingesetzt. Näherungssensoren lassen sich in vier Gruppen einteilen: induktive Näherungssensoren, kapazitive Näherungssensoren, Ultraschall-Näherungssensoren und optoelektrische Sensoren.

Induktive Näherungssensoren reagieren auf eisenhaltige und nicht-eisenhaltige Objekte. Sie erkennen Metall auch hinter nicht-metallischen Trennflächen. In induktiven Näherungssensoren ist Draht spulenförmig um einen weichen Eisenkern gewickelt. Befindet sich ein eisenhaltiges Objekt in Nähe des Sensors, ändert sich die Induktivität. Diese Änderung wird in einen spannungsgetriggerten Schalter umgewandelt. Kapazitive Sensoren reagieren auf Änderungen im dielektrischen Medium, das die aktive Fläche umgibt, ohne dass unbedingt direkter Kontakt besteht. Daher können diese Sensoren auf nahezu jede Substanz eingestellt werden. Kapazitive Sensoren erkennen Substanzen auch dann, wenn sie sich hinter Glas, Kunststoff oder dünnem Karton befinden.

Optoelektrische Sensoren sind in der Lage, fast jede Substanz bzw. jedes Objekt über Abstände von bis zu 10 Metern kontaktlos zu erkennen. Die zwei Hauptkomponenten sind eine Lichtquelle (normalerweise eine LED, die Licht im Infrarotbereich oder sichtbaren Lichtspektrum ausstrahlt) und ein Detektor (Fotodiode). Ultraschallsensoren erkennen mit Hilfe zurückgeworfener hochfrequenter Schallwellen (20 kHz) Gegenstände und Abstände. Ultraschallsensoren sind die beste Wahl für transparente Zielobjekte.

Stromsensoren

Ein Stromsensor ist ein Gerät, das Strom erkennt und in eine leicht messbare Ausgangsspannung umwandelt, die sich proportional zum gemessenen Strom verhält. Es gibt eine Vielzahl von Sensoren, die jeweils für einen bestimmten Strombereich und bestimmte Umgebungsbedingungen geeignet sind. Die Auswahl eines Stromsensors hängt von den Anforderungen an Stärke, Bandbreite, Genauigkeit, Robustheit, Isolation, Größe oder Kosten ab. Der erzeugte Wert kann zur Verwendung durch ein Steuerungs- oder Überwachungssystem in eine digitale Form umgewandelt werden oder analog gehalten und direkt von einem Stromprüfer angezeigt werden.

Ein Strommesswiderstand ist der am häufigsten verwendete Stromsensor. Dieses Bauelement kann man als Strom-Spannung-Wandler auffassen. Der Widerstand in der Messstrecke wandelt dabei den Strom linear zu einer Spannung um. Welche Technik der Stromsensor verwendet, ist wichtig. Sensoren können sich nämlich je nach Anwendung unterschiedlich verhalten.

Stromsensoren machen sich den Hall-Effekt zunutze und arbeiten mit offener oder geschlossener Schleife. Ein Closed-Loop-Sensor verfügt über eine Spule, die aktiv bewegt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das dem vom Strom erzeugten Feld gegenübersteht. Der Hall-Sensor erkennt auch Nullspannungen, wo das Ausgangssignal proportional zu dem in die Spule geleiteten Strom ist, der proportional zum gemessenen Strom ist.

Bei einem Open-Loop-Sensor konzentriert sich der durch den Primärstrom erzeugte magnetische Fluss in einem Magnetkreis. Dort wird er mit einem Hall-Gerät gemessen. Das Ausgangssignal des Hall-Geräts wird so aufbereitet, dass es den Primärstrom genau (sofort) wiedergibt.

Optische Sensoren & Lichtsensoren

Lichtsensoren sind passive Geräte, die Lichtenergie in ein elektrisches Ausgangssignal umwandeln. Bezeichnungen wie „optoelektrische Geräte“ oder „Lichtsensoren“ sind geläufiger, weil Lichtsensoren Lichtenergie (Photonen) in elektronische Signale (Elektronen) umwandeln. Zu den gängigeren Lichtintensitätssensoren zählen beispielsweise Phototransistoren, Photoresistoren und Photodioden.

Optoelektrische Sensoren stellen mit einem Lichtstrahl fest, ob ein Objekt im Erfassungsbereich vorhanden ist oder nicht. Der Lichtstrahl (sichtbar oder Infrarot) geht von einem lichtemittierenden Bauelement aus. Wenn der Lichtstrahl vom Zielobjekt zurückgeworfen wird, wird er von einem reflexionsfähigen optoelektrischen Sensor verarbeitet. Das lichtemittierende Bauelement ist also zugleich Lichtquelle und Lichtempfänger. Die Elemente, die den Lichtstrahl aussenden und empfangen, sind im gleichen Gehäuse untergebracht. Der Sensor empfängt das vom Zielobjekt reflektierte Licht.

Ein Phototransistor hingegen bestimmt anhand der Lichtintensität, wie viel Strom durch den Stromkreis fließen kann. Ist der Sensor in einem dunklen Raum angebracht, lässt er nur wenig Stromfluss zu. Bei hellem Licht nimmt der Stromfluss entsprechend zu. Ein Photoresistor enthält Cadmiumsulfid, das sich dadurch auszeichnet, dass sein Widerstand bei Dunkelheit am größten ist. Trifft Licht auf den Photoresistor, nimmt der Widerstand proportional zur Lichtintensität ab. Ist der Sensor an einen Schaltkreis angeschlossen und per Potentiometer abgleichbar, können Änderungen der Lichtintensität als Spannungsänderung dargestellt werden. Diese einfach konstruierten, zuverlässigen und preisgünstigen Sensoren werden häufig zur Messung der Lichtintensität verwendet.

In der Lichtleitersensortechnologie wird als Übertragungsmedium anstelle von Luft ein Glasfaserkabel verwendet, um Licht zwischen einer Quelle und einem Detektor zu übertragen. Lichtleitersensoren können in zwei Hauptklassen eingeteilt werden: intrinsische Sensoren und extrinsische Sensoren. Bei intrinsischen Sensoren ist das Glasfaserkabel selbst der Sensor, während bei extrinsischen Sensoren das Glasfaserkabel verwendet wird, um Licht zu/von einem herkömmlichen Sensor zu leiten.

Feuchtigkeitssensoren

Von Luftfeuchtigkeit wird gesprochen, wenn Wasser in der Luft vorhanden ist. Der Wasserdampfanteil kann sich auf das menschliche Wohlbefinden, aber auch auf industrielle Fertigungsprozesse in vielen verschiedenen Branchen auswirken. Wasserdampf in der Luft kann außerdem verschiedene physikalische, chemische und biologische Vorgänge beeinflussen.

Feuchtigkeitssensoren erkennen Änderungen, die elektrische Ströme oder die Lufttemperatur beeinflussen. Feuchtigkeitssensoren lassen sich nach ihrem Wirkprinzip in drei Gruppen einteilen: kapazitiv, resistiv und thermisch. Alle drei Typen erfassen winzige atmosphärische Änderungen und berechnen dann den Feuchtigkeitsgehalt der Luft.

In einem kapazitiven Feuchtigkeitssensor befindet sich ein dünner Streifen aus Metalloxid zwischen zwei Elektroden. Die elektrische Kapazität des Metalloxids hängt von der relativen Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre ab. Die Sensoren kommen vor allem in der Wetterbeobachtung sowie in Gewerbe und Industrie zum Einsatz.

Resistiv messende Luftfeuchtigkeitssensoren nutzen Ionen in Salzen, um die elektrische Impedanz von Atomen zu messen. Die Widerstandsleistung der Elektroden auf beiden Seiten des Salzmediums ändert sich analog zur Luftfeuchtigkeit. Thermisch funktionierende Sensoren enthalten zwei stromleitende Thermosensoren. Die Leitfähigkeit hängt dabei vom Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft ab. Ein Sensor ist in trockenem Stickstoff eingekapselt, der andere misst die Umgebungsluft. Der Unterschied zwischen den beiden Messstellen entspricht der Luftfeuchtigkeit.

Thermische Feuchtigkeitssensoren sind so ausgelegt, dass sie Elektrizität entsprechend der Feuchtigkeit in der Umgebungsluft leiten. Dazu berechnen sie die Abweichung zwischen der Wärmeleitfähigkeit von feuchter Luft und trockener Luft

Temperatursensoren

Temperatursensoren sind Geräte, welche die Menge der Wärmeenergie bzw. Kälte, die ein Objekt oder System abgibt, messen. Sie ermöglichen die Erfassung oder Erkennung einer physikalischen Änderung dieser Temperatur und erzeugen entweder ein analoges oder digitales Ausgangssignal.

Es gibt zwei grundlegende physikalischen Arten von Temperatursensoren: Kontaktbasierte Temperatursensortypen und berührungslose Temperatursensortypen. Kontaktbasierte Temperatursensortypen benötigen konkreten Kontakt zum gemessenen Objekt und messen Temperaturänderungen nach dem Wärmeleitprinzip. Berührungslose Temperatursensoren verfolgen Temperaturänderungen nach dem Prinzip der Konvektion oder Wärmestrahlung.

Für die Temperaturmessung steht eine Vielzahl von Geräten zur Verfügung. Am weitesten verbreitet sind Thermoelemente, Thermistoren, Widerstandstemperaturdetektoren und Infrarotgeräte. Thermoelemente sind am vielseitigsten und preiswertesten. Außerdem haben sie einen großen Messbereich (in der Regel bis 1200 °C). Zwei unterschiedliche Metalldrähte sind an den Enden verbunden. Die Stelle, an der die Drähte zusammenlaufen, wird zum Messen genutzt. Wird zusätzlich eine Vergleichsstelle verwendet, lässt sich der Temperaturunterschied zwischen der Vergleichsstelle und der gemessenen Ist-Temperatur als Spannungspotential darstellen.

Thermistoren sind Halbleiterbauelemente, deren Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Die Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand ist jedoch nicht linear. Sie eignen sich vor allem für Messungen bis 100 °C mit sehr hoher Empfindlichkeit.

Als Sensorelement kommt in Widerstandstemperaturdetektoren Präzisionsdraht (meist aus Platin) zum Einsatz. Diese Bauelemente machen sich zunutze, dass sich der Widerstand eines Metalls mit der Temperatur ändert, wodurch sie über einen größeren Bereich linear sind. Im Vergleich zu Thermoelementen sind sie stabiler bzw. genauer und weisen eine höhere Auflösung auf.

Infrarotsensoren messen die Strahlungswärme und können so aus der Entfernung die Objekttemperatur bestimmen. Diese berührungslosen Sensoren können auch ein Sichtfeld abtasten und daraus ein Wärmebild erzeugen.

Drucksensoren

Ein Drucksensor misst Druck und wandelt den Messwert in ein analoges elektrisches Signal um, dessen Stärke vom gemessenen Druck abhängt. Druck ist definiert als die Krafteinwirkung eines Fluids pro Flächeneinheit. Weil Drucksensoren Druck in ein elektrisches Signal umwandeln, werden sie auch als Druckwandler bezeichnet.

Der absolute Druck wird ausgehend von einem perfekten Vakuum gemessen. Ein Beispiel hierfür ist der atmosphärische Druck. Dabei wird häufig die Maßeinheit „psia“ (Pfund pro Quadratzoll, absolut) verwendet. Differenzdruck ist der Unterschied zwischen zwei Messpunkten. Die meistverwendete Maßeinheit für diese Messgröße ist „psid“ (Pfund pro Quadratzoll, Differenz). Relativdruck (Überdruck) ist der absolute Druck im Vergleich zum Atmosphärendruck (z. B. der Blutdruck). Diese Druckart wird meist mit der Maßeinheit „psig“ (Druck pro Quadratzoll Gauge) angegeben.

Die SI-Einheit für den Druck ist Pascal (N/m²). Es gibt jedoch weitere Druckeinheiten wie Pfund pro Quadratzoll (psi), Atmosphären (ATM), Bar, Zoll Quecksilber (in Hg) und Millimeter Quecksilber (mmHg).

Drucksensoren haben ein großes Anwendungsgebiet. Sie finden sich beispielsweise im Fahrzeugbau, in Fertigung, Luftfahrt, Medizin und Biotechnologie. Auch in vielen Klimaanlagen und Hydraulikanlagen werden sie eingesetzt. Für Autobauer sind sie ein integraler Bestandteil der Motorsicherheit. Sie überwachen den Öl- und Kühlmitteldruck und regeln die Motorleistung, damit mit dem Gas- oder Bremspedal das Fahrzeug auf die gewünschte Geschwindigkeit gebracht werden kann. In Geräten wie digitalen Blutdruckmessgeräten und Beatmungsgeräten stimmen Drucksensoren die Leistung optimal auf die Gesundheit des Patienten und dessen Bedürfnisse ab.

Berührungssensoren

Ein Berührungssensor ist ein Gerät, das Berührungen und Umklammerungen an einem Gerät und/oder Objekt erfasst und aufzeichnet. Mit einem Berührungssensor kann ein Gerät oder Objekt Berührungen oder Annäherungen (in der Regel von einem menschlichen Benutzer oder Bedienpersonal) erkennen. Berührungserkennende Eingabegeräte bieten zahlreiche Möglichkeiten für neuartige Interaktionsverfahren. Als zuverlässige Alternative zu mechanischen Tasten und Schaltern nutzen sie sich nicht mechanisch ab. Diese Eingabegeräte sind als einfache Schieberegler, Einstellscheiben oder Touchpads Teil intuitiver Benutzeroberflächen.

Ein Berührungssensor reagiert in erster Linie dann, wenn ein Objekt oder eine Person damit in Kontakt kommt. Berührungssensoren werden auch als taktile Sensoren bezeichnet und reagieren auf Berührung, Krafteinwirkung oder Druck. Die Berührungserkennung lässt sich mithilfe von kapazitiven oder resistiven Sensoren praktisch umsetzen.

Die kapazitive Erfassung macht sich die kapazitive Kopplung zunutze. Damit lässt sich alles erfassen und messen, was leitfähig ist oder eine dielektrische Differenz zur Luft aufweist. Kapazitive Touchscreens erkennen anhand elektrischer Impulse im menschlichen Körper (meist an der Fingerspitze), ob und wo eine Berührung stattfindet. Aus diesem Grund brauchen kapazitive Touchscreens nicht mit Kraft bedient zu werden.

Kapazitive Touchscreens sind weit verbreitet und widerstandsfähig. Die dazugehörige Technik wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Kapazitive Touchscreens sind sehr klar. Sie lassen bis zu 90 % des einfallenden Lichts durch und werden deshalb in Smartphones anstelle von widerstandsbasierten Lösungen eingebaut.

Durchflusssensoren

Ein Durchflusssensor (oder -messer) ist ein Gerät, das die Durchflussrate einer Flüssigkeit oder eines Gases in linearer, nichtlinearer, massebasierter oder volumetrischer Form misst. Durchflusssensoren verwenden sowohl elektrische als auch mechanische Subsysteme, um Änderungen der physikalischen Eigenschaften von Fluiden zu messen und den Durchfluss zu berechnen. Durchflusssensoren können für Gase mit einem Betriebstemperaturbereich von -20 °C bis +400 °C und für Flüssigkeiten mit einem Betriebstemperaturbereich von -50 °C bis +180 °C verwendet werden. Sie können Durchflussraten und -richtungen zwischen 0 m/s und 100 m/s messen. Diese Sensoren werden eingesetzt, um Lecks, Verstopfungen und Rohrbrüche zu erkennen. Die Durchflussmessung ist wichtig für die Steuerung verschiedenster Geräte. Diese Sensoren werden häufig in medizinischen Geräten, HLK-Systemen, Fahrzeugen, Chemiefabriken, industriellen Prozessen und intelligenten Energieanwendungen eingesetzt. Die Faktoren, die bei der Auswahl von Durchflussmessern berücksichtigt werden müssen, sind die einfache Kalibrierung und Wartung, die durchschnittliche Zeit zwischen Störungen und die Verfügbarkeit von Ersatzteilen am jeweiligen Standort.

Durchflusssensoren werden nach den jeweiligen Anforderungsspezifikationen ausgewählt, d. h. ob die Durchflussdaten kontinuierlich oder summiert, lokal oder remote bereitgestellt werden sollen. Wenn eine remote Bereitstellung erforderlich ist, kann die Übertragung analog oder digital erfolgen. Die Bewertung der Eigenschaften und des Durchflussverhaltens der Prozessfluide anhand von Faktoren wie Druck, Temperatur, zulässiger Druckabfall, Dichte (oder relative Dichte), Leitfähigkeit, Viskosität und Dampfdruck bei maximaler Betriebstemperatur sind ebenfalls wichtig.

Durchflusssensoren werden in zwei Gruppen eingeteilt: kontaktbasierte und berührungslose Durchflusssensoren. Sofern das zu messende Fluid das Rohr nicht verstopft, wenn es mit den beweglichen Teilen des Sensors in Kontakt kommt, werden kontaktbasierte Durchflusssensoren verwendet. Berührungslose Durchflusssensoren weisen hingegen keine beweglichen Teile auf und werden üblicherweise zur Verfolgung von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet. Durchflusssensoren können auch in Volumen- und Massendurchflussmesssysteme unterteilt werden. Gasflusssensoren verwenden ein massenflussbasiertes System.

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