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Seit kurzem ist jedes der elf Hauptkapitel dieses Kompendiums auch als E-Book erhältlich. Die E-Book-Versionen bieten eine optimierte Lesbarkeit auf Mobilgeräten wie auch am Desktop. Weitere Infos hier.

Etliche in der Messtechnik und Sensorik bekannte Institutionen haben nach wenigen Wochen der Freischaltung bereits über das Kompendium berichtet, z.B. das Messweb sowie die Strategische Partnerschaft Sensorik. Auch in Wikipedia haben wir etliche Links bereits entdeckt. Einen ausführlichen Bericht finden Sie ab S. 3 der Ausgabe 92 des Sensorik-Magazins. Das Magazin wird herausgegeben vom renommierten, vom Bayerischen Wirtschaftsministerium unterstützten Sensorik-Cluster.

Die Professur für Regelungstechnik und Elektrische Messtechnik verfügt über langjährige Erfahrung in der Durchführung von praxisnahen Studien- und Forschungsarbeiten für Unternehmen. Besonderes Know-How besteht in der Akquisition staatlicher Forschungsfördergelder für kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs), welche die Professur im Rahmen geplanter Kooperationen gerne übernimmt. Web: https://www.unibw.de/regelungs-und-messtechnik

Die speziell auf Spezialisten und Führungskräfte in der Entwicklung fokussierte Technikstudie stellt die komplette Bandbreite der am Markt verfügbaren Komponenten bzw. Produkte für die IOT-Integration in eigene Geräte und Systeme dar. Wer ein Entwicklungsprojekt plant, das IOT-Fähigkeiten in das eigene Produkt bringt, erhält mit der Studie ein effizientes Auswahlwerkzeug. Ein zusätzlich enthaltener Grundlagenteil erläutert in übersichtlicher Weise die dabei relevanten Technologien. Zur Studie: https://www.studie-iot.de

Fördern Sie Ihre Mitarbeiter/-innen im technischen Bereich, indem Sie Ihnen einen Gutschein zu unserem Fortbildungszertifikat überlassen. Die notwendige fachliche Vorbereitung – z.B. in Form eines Studiums unseres hier frei zugänglichen Online-Kompendiums – kann der/die Mitarbeiter/-in absolut flexibel zu Zeiten durchführen, die betrieblichen wie privaten Rahmenbedingungen entgegen kommen. Der abschließende Test kann online durchgeführt und beliebig wiederholt werden. Weitere Infos hier.

Seit längerem werden z.B. zur Aufnahme von Wärmebildern im industriellen Umfeld oder an Hausfassaden mehr oder weniger großvolumige Wärmbildkameras eingesetzt. In den letzten wenigen Jahren wurden nun kleinvolumige Sensoren eingeführt, die Wärmebilder mit Auflösungen von z.B. 640 × 512 Pixel (um auf einen weit verbreiteten Typ zu referenzieren) und Messzeiten von deutlich unter einer Sekunde pro Bild erzeugen. Diese können über konventionelle Videoausgänge oder über eine Digitalschnittstelle ausgelesen werden. Es werden sowohl reine Sensorchips als auch komplette Miniatursensormodule mit integrierter Optik in verschiedensten Brennweiten angeboten.

Derartige Sensoren basieren ähnlich den Pyrometern auf der Auswertung der Infrarotstrahlung. Bild 132 zeigt das Prinzip. Eine Oberfläche wird mittels Optik auf einen 2D-Detektorchip abgebildet. Die bildaufnehmende Struktur ist ein in Pixel unterteiltes Flächenelement. Jedes Pixel wertet die durch die einfallende Strahlung generierte Erwärmung aus (sog. Bolometerprinzip).

Bild 132: Prinzip eines Wärmebildsensors

Die Struktur eines einzelnen Pixels zeigt Bild 133. Eine die eigentliche Infrarotstrahlung aufnehmende Membran aus typischerweise Vanadiumoxid (VOx) bzw. amorphem Silizium (a-Si) ist wärmeisoliert über einer darunterliegenden Ausleseelektronik aufgehängt. Die Aufhängung erfolgt über zwei Stäbe, die gleichzeitig als Elektroden dienen. Über diese Elektroden wird der elektrische Widerstand der Membran gemessen, der sich bei Erwärmung ändert. Die Membran nimmt zunächst nur einen Teil der einfallenden Strahlung auf. Der verbleibende Teil durchläuft die Membran, wird jedoch durch die darunter befindliche Reflektorschicht wieder zurückgeworfen. Da der Absand zwischen Reflektorschicht und Membran auf etwa 1/4 der mittleren Wellenlänge der typischen Infrarotstrahlung dimensioniert ist, ergibt sich eine Resonatorstruktur für eine maximale Absorption. Zur thermischen Isolation wird die Umgebung vakuumisoliert, was eine hierfür geeignete Gehäusung des Chips erfordert.

Bild 133: Pixelstruktur eines Mikrobolometerchips

Entsprechende Chips bzw. damit aufgebaute Sensormodule sind beispielsweise für folgende Wellenlängenbereiche erhältlich, wobei auch die typischerweise damit gemessenen Temperaturbereiche sowie Materialien der Messoberflächen aufgeführt sind:

0,8 … 1,1 μm       600 … 3.000 °C          Metalle, Glasschmelzen

1,4 … 1,6 μm       300 … 1.200 °C          Metalle, Keramik, Graphit

3 … 5 μm             100 … 500 °C              Metalle, Keramik

4,8 … 5,2 μm       200 … 1.250 °C          Glas

8 … 14 μm           -20 … 500 °C              diverse Oberflächen

Zum Vergleich: Sichtbares Licht umfasst Wellenlängen im Bereich von ca. 0,4 … 0,7 μm.

Aufgrund der bereits beim Pyrometer geschilderten Problematik des Einflusses verschiedener Messoberflächen auf das Messerergebnis ist bei Anwendungen mit Wärmebildsensoren meist mehr die flächige Temperaturverteilung von Interesse und nicht so sehr der genaue Temperaturmesswert an einzelnen Stellen. Um letzteres einigermaßen exakt zu messen, ist auch beim Wärmebildsensor eine Kalibrierung anhand einer spezifischen Messoberfläche vorzunehmen.

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