Sensor + Test 2015:
Produktneuheiten auf der Messtechnik-Messe ...

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Sensor + Test 2015:
Produktneuheiten auf der Messtechnik-Messe

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26.02.2015

Europas größte Messtechnik-Messe – Mitte Mai in Nürnberg

Die 22. internationale Messtechnik-Messe SENSOR+TEST findet vom 19. bis 21. Mai 2015 auf dem Gelände der Messe Nürnberg statt. Für Entwickler, Konstrukteure und Anwender aus den Bereichen Sensorik, Mess- und Prüftechnik ist diese Innovations- und Kommunikationsplattform quer durch alle Branchen ebenso ein Muss wie für Studenten der Natur- und Ingenieurwissenschaften. Denn aktuelle Sensorik und Messtechnik sind grundlegend für die Zukunftsfähigkeit von Geräten, Maschinen, Systemen und Prozessen. Und ohne neueste Prüftechnik sind ständig steigende Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Produkten und Prozessen nicht zu erfüllen.

In Europa gibt es keine vergleichbare Plattform, auf der Anwender auf so viele innovative Anbieter von Sensorik, Mess- und Prüftechnik aus aller Welt treffen können. Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V. als Träger und die AMA Service GmbH als Veranstalter rechnen in diesem Jahr mit über 550 Ausstellern und etwa 8.000 Besuchern.

Sonderthema 2015: Umweltmesstechnik
Umweltschutz ist im industriellen Umfeld wie auch im öffentlichen Raum ohne überprüfbare Messwerte gar nicht vorstellbar. Ob zur Vermeidung gesundheitsgefährdender Situationen, zur Adaption industrieller Prozesse oder schlicht zur Erfüllung gesetzlicher Auflagen: Das präzise Monitoring von Umgebungsbedingungen ist eine immer wichtiger werdende Aufgabe für die Sensorik, Mess- und Prüftechnik.

Aus diesem Grund hat der Ausstellerbeirat gemeinsam mit dem Vorstand des AMA Verbandes für Sensorik und Messtechnik die Umweltmesstechnik als Sonderthema für die SENSOR+TEST 2015 ausgewählt. Im Mittelpunkt sollen dabei insbesondere Systeme zur Luftgütemessung stehen. Auf dem Sonderforum in Halle 12, Stand 12-485, können Besucher sich gezielt und konzentriert einen Überblick über neue Produkte und Lösungen in diesem Bereich verschaffen. Auch das Vortrags-Forum in Halle 12 widmet sich am ersten Messetag (19.5.2015) ausführlich dem Thema "Umweltmesstechnik".

Produktübersicht zur SENSOR+TEST 2015

Der folgende Text beruht auf den bis Anfang Februar 2015 beim Veranstalter, der AMA Service GmbH, von Seiten der Aussteller eingegangenen Vorabinformationen. Er gibt einen Vorgeschmack auf Produkte, Dienstleistungen und Trends, die auf der diesjährigen SENSOR+TEST präsentiert werden. Die Struktur orientiert sich an der Nomenklatur der Messe.

Die Pressemeldung mit den Herstellerfirmen finden Sie zum Download am Ende der Meldung.

Geometrische Größen
Die Ermittlung von Abstand, Weg, Position, Winkel, Neigung, Lage - aber auch Füllstand - gehört zu den häufigsten Messaufgaben in ganz unterschiedlichen Anwendungen, angefangen vom Smartphone über die Fahrzeugtechnik mit Prüfständen und Assistenzsystemen bis zu Werkzeugmaschinen und Robotern. Das breite Angebot der Aussteller auf der SENSOR + TEST zeigt die unterschiedlichsten Sensorprinzipien.

Bei piezoresistiven Mikrotastern verändert Zug oder Druck den elektrischen Widerstand. Sensoren können damit Messgeschwindigkeiten bis zu 10 mm/s bei einer Auflösung von 11 nm und einer Abtastrate von 1,6 kHz erzielen. Dies eignet sich für schnelle Inline-Qualitätskontrollen von mikrooptischen Strukturen aus Kunststoff oder Bohrungen und Hinterschneidungen von Werkstücken.

Bei der inversen Magnetorestriktion ändert sich durch mechanische Spannungen die Magnetisierung der ferromagnetischen Sensoren. Dies nutzen chinesische Sensorhersteller, um die Entfernung zwischen zwei Punkten im Abstand von 25 bis 3.500 mm zu messen. Das Messsystem ist weitgehend unempfindlich gegenüber Temperatur, Erschütterung, Schock, Vibrationen und Verschmutzung.

Eine der schnellsten Wegmessungen nach dem Laser-Triangulationsprinzip arbeitet mit einer Abtastrate von bis zu 180 kHz und kann wahlweise mit rotem oder blauem Licht für heiß glühende Metalle oder organische Materialien ausgestattet werden. Mit dem Hochgeschwindigkeits-Lasersensor lassen sich Positionen, Abmessungen, Flüssigkeitsstände, Oberflächenprofile von Straßen, Verformungen und Schwingungen einfach bestimmen.

Ein Miniaturkabel-Wegaufnehmer mit einem Hochleistungsmesskabel ist speziell für Testanwendungen mit hohen Beschleunigungen konzipiert, wie sie bei Flug- und Kfz-Crashtests vorkommen. Der Sensor hat einen maximalen Messbereich von 1,50 m und lässt sich in zwei Achsen um 360 ° drehen. Für extreme Stoßanwendungen kann der Sensor mit einem Aluminiumgehäuse geschützt werden.

Natürlich ist auf der SENSOR+TEST auch die ganze Bandbreite der konventionellen Sensoren für geometrische Größen zu finden. Ein Beispiel liefert ein induktiver Wegaufnehmer mit Messwegen bis zu 20 mm, hochintegriert mit nur 10 mm Durchmesser, normiertem Ausgangssignal von 0 - 10 VDC und in vergossener Bauweise mit Schutzklasse IP68 für den Einsatz in Ölnebeln, Regen, Schlämmen oder Staub. Aus Großbritannien kommt ein robustes Linearpotentiometer, dessen Schleifer elastomer-gedämpft sind und das mit einer Doppeldichtung die Schutzklasse IP65 / IP67 erreicht. Eingesetzt wird es in mobilen Arbeitsmaschinen und Flurfahrzeugen.

Zur Messung der Durchbiegung von Brückenbauwerken oder für andere baustatische, baudynamische oder geophysikalische Untersuchungen sind Lichtleiter mit integrierten Bragg-Gittern bestens geeignet. Gemessen wird hierbei die Verschiebung der Peakwellenlänge in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder der Dehnung. Auf diese Weise können Pipelines und Autobatterien auf Temperatur sowie Rotorblätter, Segelmasten und Stahlseile auf Dehnungen überwacht werden. In einer Messfaser können einige hundert Sensoren ihre Messsignale über mehrere Kilometer ohne Beeinflussung von elektromagnetischen Feldern zur Auswerteeinheit übertragen.

Ein neues Messsystem zum Beobachten von Bodenbewegungen und Belastungen von Bauwerken wird am Messestand „Forschung für die Zukunft“ in Halle 12 gezeigt. Als Sensoren werden Lichtwellenleiter-Kabel eingesetzt, die zusammen mit der Messelektronik ein sogenanntes faseroptisches Extensometer bilden. Wie bei einem mechanischen Dehnungssensor werden hier die Längenänderungen des Sensorkabels kontinuierlich mit einer Auflösung im Mikrometerbereich erfasst. In der Praxis hat sich die Technologie als wesentlich robuster gegenüber anderen faseroptischen Verfahren wie Faser-Bragg-Gitter-, Rayleigh- und Raman-Technik erwiesen. Seit Ende 2014 wird mit diesem Messsystem ein Streckenabschnitt der Deutschen Bahn überwacht, in dem es in der Vergangenheit zu Erdfällen kam.

Will man Verhaltensmuster eines Systems aus definierten Größen wie Position, Winkellage oder Geschwindigkeit ableiten, so braucht man selbstlernende und adaptive Verfahren, mit denen heterogene Daten verarbeitet und nicht direkt messbare Größen bestimmt werden können.

Den Füllstand von Tanks und austauschbaren Einwegbehältern misst ein Ultraschall-Sensor mit einem Dry-Coupling-Messkopf berührungslos. Aus der Laufzeit des Ultraschalls zwischen dem Boden und dem reflektierenden Flüssigkeitsspiegel kann der Füllstand auch in schäumenden Flüssigkeiten sicher bestimmt werden. Ein kapazitiver Füllstand-/Grenzstandschalter aus PEEK-Material misst den Füllstand in Behältern und Rohrleitungen. Er ist einsetzbar in Medien mit Viskositäten von dünnflüssig bis pastös zur Voll- und Leermeldung sowie als Trockenlaufschutz.

Mechanische Messgrößen
Die Liste der mechanischen Messgrößen reicht von Druck / Differenzdruck, Kraft / Gewicht über mechanische Spannung und Drehmoment bis zu Dichte oder Viskosität. Zu den meisten physikalischen Größen werden Besucher auf der SENSOR+TEST eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren finden. Insbesondere für Druckmessungen gibt es keine Fachmesse mit einem weitreichenderen Produkt- und Herstellerspektrum. Hier ist genau der Platz, um Spezialitäten und nicht Alltägliches zu entdecken.

Druck, Differenzdruck
So bietet beispielsweise ein Hersteller einen miniaturisierten Absolutdrucksensor mit einer Auflösung von 0,024 mbar und einem Messbereich von 10 bis 1200 mbar. Im QFN-Gehäuse befinden sich neben der hochlinearen Silizium-Druckmesszelle noch ein A/D-Interface-Chip und ein integrierter Temperatursensor mit einer Auflösung von 0,01 °C. In Navigationsgeräte eingebaut, kann die Druckmesszelle zusammen mit einem Beschleunigungssensor bei Ausfall des GPS-Signals die Personenortung in größeren Gebäudekomplexen, Tunneln, unterirdischen Anlagen oder Hochhäusern übernehmen.

Ein keramisch-kapazitiver Sensor misst Drücke vom Vakuum bis 16 bar und hat nach Herstellerangaben eine hohe Präzision und sehr gute Langzeitstabilität. Der Sensor kommt mit verschiedenen analogen und elektrischen Ausgängen und zahlreichen standardisierten Druckanschlüssen daher. Piezoelektrische Miniatur-Drucksensoren messen aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit auch kleinste Druckpulsationen im Bereich von einigen Millibar oder dynamische Druckverläufe bis 250 bar.

Vor allem aus den Reihen der auf der SENSOR+TEST immer recht vielseitigen chinesischen Hersteller kommen diverse Meldungen zur Weiterentwicklung ihrer Prozesstransmitter. Viele bieten neben den Standard-Analogsignalen eine RS485-Schnittstelle oder Möglichkeiten der Parametrierung via HART-Protokoll. Einige Geräte besitzen ein OLED-Display und einen Modbus-Anschluss für den direkten Anschluss an einen PC oder eine speicherprogrammierbare Steuerung. Die eingesetzten Technologien reichen von piezoresistiven Siliziumsensoren für die Druckmessung in flüssigen und gasförmigen Medien bis zu Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen, bei manchen Sensoren sind zusätzlich Temperatursensoren integriert. Temperaturkompensation und Nullpunktkorrektur sind auf Dickschichtleiterplatten integriert. Die Geräte sind teilweise skalierbar, mit Grenzwertschaltern und mit Fehlerdiagnose-Funktionen ausgestattet. Sie sind in 316L-Edelstahl-Gehäusen gekapselt, eigensicher und erfüllen Ex-Schutz-Standards wie Ex ib IIC T4 und besitzen UL-Zulassungen. Als typische Einsatzgebiete kommen u.a. Petrochemie, Metallurgie, Bergbau, Energieerzeugung, Wasser-/ Abwasserversorgung, Medizin- und Klimatechnik sowie Werkzeugmaschinenbau vor. Mit einem Aseptik-Anschluss in IP68 und einer Oberflächenrauigkeit von weniger als 0,4 µm eignen sich die Drucktransmitter auch für Anwendungen in der Pharmazie und der Lebensmittelindustrie. Ein chinesisch-amerikanischer Hersteller liefert Bluetooth-fähige MEMS-Drucksensoren für die Schwerindustrie im Edelstahlgehäuse sowie vorgefertigte Sensormodule und Keramiksensoren für Spritzgussmaschinen.
Natürlich ist auch die ganze Bandbreite von Standard-Druckaufnehmern auf der SENSOR+TEST zahlreich vertreten. Sie reicht von vollständig verschweißten Bauformen mit Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen und außergewöhnlicher Beständigkeit gegen Stöße und Schwingungsbelastungen sowie Temperaturen bis +400 °C bis zu den weitverbreiteten Drucktransmittern mit Silizium-Sensoren in ölgefüllten Kapseln und Standard-Ausgangssignalen, jeweils für Absolut-, Relativ- oder Differenzdruck oder mit Wheatstone-Brücken mit Messbereichen von 0 bis 2500 bar sowie hochohmigen auf Nanopartikel basierenden Dehnungsmessstreifen mit einer hohen Sensivität. Für Reinraumanwendungen stehen Sensoren mit Edelstahlgehäusen und Standardanschlüssen in DN25 zur Verfügung. Für Druckgussmaschinen gibt es Hochtemperatur-Drucksensoren.

Ein M10-Anschlussgewinde mit 22 mm Durchmesser und 25 mm Länge hat einen Kombi-Sensor, der mit nur einem Messstutzen gleichzeitig Überdruck bis 25 bar und Temperaturen bis +150 °C misst. Damit kann man Getriebe im Motorsport genauso überwachen wie Autoklaven und Dampfsterilisatoren in der Medizintechnik. Der piezoresistive Drucksensor kommt ohne Ölfüllung aus und verfügt über eine sehr hohe Genauigkeit und Langzeitverhalten.

Schalter und Drucksensoren auf der Basis extrem dehnbarer, dielektrischer Elastomersensoren (DES) messen Verformungen, Kräfte und Drücke. Sie lassen sich bis zu 100 % dehnen und können selbst in Strukturen integriert werden, die starken Verformungen ausgesetzt sind, beispielsweise als ortsauflösende Sitzbelegungssensoren. In Verbindung mit hochsensitiven piezoelektrischen Schichten können in die Folien auch kapazitive Felder integriert werden. Sie dienen dann als Näherungssensoren. Durch die Kombination beider Sensorprinzipien werden Funktionen schon bei einer bloßen Annäherung von Mensch oder Objekt vor einem tatsächlichen Kontakt ausgelöst. Dies ist besonders im Bereich der Mensch-Maschine-Kommunikation interessant.

Für Nass/Nass-Differenzdruckmessungen z.B. an kontaminiertem Wasser, Lösungsmitteln oder aggressiven Gasen sind auf der SENSOR+TEST sehr kompakte Transmitter zu finden, die für Einsätze in der Lebensmittelindustrie oder in chemischen-pharmazeutischen Produktionsprozessen konzipiert sind. Dort stehen sie für die Überwachung von Filtern, Füllstands- oder Durchflussmessungen zur Verfügung. Ein besonders kleiner und leichter Differenzdrucksensor aus Titan ist medienkompatibel zu den verschiedensten Gasen, Flüssigkeiten und aggressiven Substanzen.

Ein Mikromanometer misst den Differenzdruck im Bereich von 0 bis 2 hPa bei Luftgeschwindigkeiten kleiner 20 m/s. Damit eignet sich das Gerät speziell für Emissionsmessungen im Bereich Umweltschutz. Für eine hohe Genauigkeit sorgt ein lageunabhängiger Sensor mit sehr guter Langzeitstabilität. Die automatische Nullung über ein eingebautes Magnetventil lässt auch Langzeitmessungen zu. Derselbe Hersteller bietet auch ein batteriebetriebenes Durchfluss-Messgerät für Luft nach dem kalorimetrischen Messprinzip an. Es liefert direkt ein Normlitersignal. Eine Korrektur von Druck und Temperatur ist somit nicht mehr notwendig. Neu sind die umschaltbaren Zweibereichsgeräte mit 200/ 20 Nl/min und 20/ 2 Nl/min. Der Druckabfall ist durch den großen Querschnitt im Messrohr äußerst gering. Das lässt genaue Messungen vor allem bei kleinen Systemdrücken zu. Die Gesamtgenauigkeit ist kleiner 1,5 % v.E.

Schließlich werden auch die reinen Sensorelemente und -systeme auf der Messe präsentiert: beispielsweise Kapseln aus Edelstahl mit Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen , anschweißbare Kapseln mit piezoresistivem Sensor in Ölfüllung oder in MEMS-Technologie gefertigte Drucksensoren. Für Einsatztemperaturen bis zu +300 °C gibt es verschiedene piezoresistive Hochtemperatur-Druckwandler auf Basis des Silicon-on-Insulator(SOI)-Prinzips. Sie haben eine hohe Polungsstabilität und eine Kennlinienabweichung kleiner 0,1 % Full Scale bei Nenndruck.

Kraft, Gewicht
Als Kraftaufnehmer der besonderen Art misst eine piezoelektrische Polymerfolie hochfrequente Kräfte und Drücke. Die Folie lässt sich direkt in Autoreifen integrieren und mit einer miniaturisierten Datenverarbeitungseinheit ergänzen. Da alle dynamischen Kräfte über die Kontaktfläche zwischen Reifen und Antriebsoberfläche vorliegen, können sämtliche für die Fahrsicherheit, Dynamik und Komfort relevanten Informationen mit derselben Folie gemessen werden. Das skalierbare, hochauflösende Drucksensor-Array kann auf jede beliebige Oberfläche appliziert werden und feinste Luftströme, dynamische Oberflächendrücke von Flüssigkeiten genauso ermitteln wie Stöße oder Drücke.

Ein Kraftsensor mit speziellen Dehnungsmessstreifen aus einer Platin-Nickel-Legierung hat eine um den Faktor 2 höhere Empfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Dehnungsmessstreifen aus Konstantan. Ein Miniaturkraftaufnehmer mit integriertem Überlastschutz misst Druck- und Zugkräfte im Bereich von 2,5 N bis 100 N mit hoher Genauigkeit. Zur Erfassung der Kräfte kommen Dünnfilm-DMS zum Einsatz. Die Kraftsensoren sind wahlweise mit DMS-Ausgang oder mit integriertem Verstärker (Ausgangssignal 4 bis 20 mA) ausgeführt. Die Übertragung der Messdaten kann digital über Messmodule erfolgen, an die bis zu sechs zeitsynchrone Dehnungsmessstreifen angeschlossen werden können. Der Ethernet-basierte Feldbus EtherCAT eignet sich speziell für Anwendungen, die eine präzise Synchronisierung aller Signale besser 1 μs und effizientes Protokollhandling erfordern. Alternativ steht noch ein CANopen-Bus-Anschluss zur Verfügung.

Thematisch liegen die Wägezellen sehr nah an den Kraftaufnehmern. Auch zu diesem Anwendungsfeld findet sich ein breites Angebot an Standard- und Spezialmesszellen auf der Messe. Zu letzteren gehört ein Low-Profile-Scherstab, der für eine Nennlast von 500 kg nur 19,1 mm hoch ist. Übertragen werden die Daten mit einem Transmitter für Hutschienenmontage über Profinet- oder CANopen-Bus.

Drehmoment
Ein motorisierter Drehmomenttester ermöglicht eine Qualitätskontrolle von Halb- und Fertigprodukten wie Regler und Ventile. Abhängig vom Steuerbefehl des Motors bewegt der Messkopf, ausgestattet mit Drehmoment-Sensor und Encoder, den Prüfling und misst dabei Drehmoment und Winkel. Ein weiteres System desselben Herstellers misst das Startdrehmoment auf Elektroschraubern und Motorwellen im Messbereich von 6 Nm bis 150 Nm bei einer Drehzahl bis zu 5.000 U/min. Eine Statistikfunktion berechnet den Mittelwert und die Standardabweichung des aktuellen Lots.

Aus nur drei passiven Komponenten entsteht einer der einfachsten mechanischen Kraftsensoren. Der Sensor misst berührungslos Drehmomente, auch unter rauen Betriebsbedingungen. Er nutzt das magnetostriktive Prinzip, um die wirkenden Kräfte aufzulösen. Das hierfür benötigte Magnetfeld wird vom Sensor selbst aktiv erzeugt und ist unempfindlich gegenüber magnetischen Einstreuungen. Die Erfassungsbaugruppe hat die Größe eines Zuckerwürfels. Anwendungsbereiche sind E-Bikes, Fahrzeuggetriebe, Elektrowerkzeuge und Testeinrichtungen für Fahrzeugmodule, Windkraftanlagen und Gasturbinen.

Speziell für Zapfwellen im land- und forstwirtschaftlichen Bereich entwickelte ein Hersteller eine einfache und kostengünstige Drehmoment- und Winkelerfassung. In den Messbereichen von 3.000 Nm bis 5.000 Nm beträgt die Genauigkeit 0,5 %. Die komplette Sensorik ist IP65 geschützt und kann sowohl mit 12 V als auch mit 24 V direkt am Bordnetz betrieben werden. Etwas exotisch sind die hochgenauen Messlenkräder vom selben Hersteller, die Winkelreset und Drehmoment von Straßenfahrzeugen messen und per Flanschmontage zwischen Lenkrad und Lenksäule befestigt werden können.

Dynamische Messgrößen
Schon allein wegen des in Deutschland besonders bedeutenden Themas der Fahrzeugentwicklung ist die SENSOR+TEST die herausragende Plattform für Beschleunigungsaufnehmer, Vibrations-, Schwingungs- und Schallanalysesysteme. Nicht zu vergessen die ganze Vielfalt von Drehzahl- oder Durchflusssensoren, bei denen die Mikrosystemtechnik (MEMS) die Entwicklung vorantreibt.

Eine neue Generation von Beschleunigungsmessern kombiniert die Vorteile der piezoelektrischen Sensoren (sehr hoher Frequenzbereich) mit Sensoren mit variabler Kapazität (echte DC-Antwort) in einem Gehäuse. Auf diese Weise lassen sich mit einem Sensor sowohl statische Beschleunigungen, wie sie beispielsweise in Kurven auftreten, in den Messbereichen von 20 bis 200 g als auch langsame Schwingungen im Sub-Hertz-Bereich und hochfrequente Vibrationen bis zu 10 kHz messen. Die Sensoren haben einen 4-Pin-M4.5 x 0.35 Radialanschluss für Signal- und Stromversorgung und sind in einem hermetisch dichten Titangehäuse gekapselt. Anwendungen finden sich in den Bereichen
Flug- und Fahrtests, Gesundheitsüberwachungssysteme (HUMS), Windkraft und der Maschinenüberwachung.

Triaxiale Messungen sind nicht nur im Bereich Mobilität von Interesse sondern auch an Gebäuden. Sie überwachen Windkraftanlagen und andere große Bauwerke wie Brücken, Türme und Rohrleitungen. Dabei werden die marktüblichen 3D-Inertialsysteme auf Basis von faseroptischen Sensoren bei hohen Präzisionsanforderungen zunehmend durch die kompakteren und kostengünstigeren MEMS-basierten Sensorsysteme ersetzt. Ein Hersteller verwendet die aus dem Consumer-Bereich bekannte Technologie nun für seine Industriesensoren. Basis für Robustheit, Stabilität und Genauigkeit liefern neue
High-Tech-Algorithmen und Fehlermodellierungen.

Auf der SENSOR+TEST präsentiert ein Hersteller kapazitive Neigungs- und Beschleunigungssensoren aus einkristallinen Siliziumelementen, kombiniert mit neuesten mikromechanischen Herstellungsverfahren. Die miniaturisierten Beschleunigungssensoren (MEMS) erreichen ein sehr hohes Signal-Rausch-Verhältnis sowie eine hervorragende Temperaturstabilität und erkennen schon kleinste Lage- oder Beschleunigungsänderungen. Dazu bietet ein anderer Hersteller für die Neigungs- und Beschleunigungssensoren veränderte Verarbeitungsalgorithmen, die neben Beschleunigungs-, Drehraten- und Kompasswerten auch Kalman-gefilterte Daten wie die 3D-Orientierung und die Quaternion ausgeben. Typische Anwendungen sind neben dem Geo-Engineering und der Zustandsüberwachung auch der Fitnessbereich. Mit Hilfe einer integrierten Sonderfunktion können Schrittanzahl, Laufdistanz, Aktivitäten, Ruhepausen, Energieumsätze und weitere Werte ausgegeben werden. Wearables-taugliche Schnittstellen wie Bluetooth LE, NFC, ZigBee oder Wifi und Zusatzfunktionen wie GPS und Barometer sind für den Consumer-Bereich integriert.

Piezoelektrische Vibrationssensoren erschließen Anwendungen bei Temperaturen bis +538 °C. Sie haben ein Silberfenster auf der Oberfläche des hermetisch versiegelten Inconel-Gehäuses, das dem Sensorelement Sauerstoff zuführt und gleichzeitig die Dichtung aufrechterhält. Der Sensor ist 5 g leicht, 9,9 mm hoch und liefert ein Signal von 1 bis 2 pC/g bei Bandbreiten bis 10 kHz. Einsatzbereiche sind Turbinen, Fahrzeugmotoren oder ESS-Anwendungen (Environmental Stress Screening). Geeignete Edelstahlkabel mit Glasfaserummantelung stehen zur Verfügung. Vom selben Hersteller kommt ein piezoresistiver MEMS-Beschleunigungssensor mit ATEX-Zertifikat. Er ist bis 10.000 g stoßfest und in den Messbereichen von ± 2 g bis ± 2.000 g für verschiedenste statische und dynamische Anwendungen einsetzbar. Seine Gasdämpfung vermeidet Resonanzen und die Temperaturkompensation hält die Messwerte stabil. Der hermetisch versiegelte Sensor eignet sich für Stoß- und Strukturtests, Prüfanwendungen, Umweltsimulationen und Fahrzeugtests.

Torsionsschwingungen in Maschinen entstehen durch sich schnell ändernde Winkelgeschwindigkeiten und somit die Drehungleichförmigkeit rotierender Maschinenteile. Dieses weitverbreitete Phänomen tritt bei Kolbenmaschinen (Dieselmaschinen, Pumpen, Kompressoren), Wind- und Wasserpropellern, Turbinen und deren Kraftübertragung auf und ist eine wesentliche Ursache von Bauteileversagen, Störgeräuschen und Vibrationen. Ein Hersteller bietet die Torsionsschwingungsmessung als integrierte Lösung mit seinen Analysatoren an, deren sechs Tachoeingänge mit bis zu 6,4 MS/s abgetastet werden.

Eine Software zum Auswuchten von starren und elastischen Rotoren in bis zu 14 Ebenen stellt ein anderer Hersteller auf der SENSOR+TEST vor. Für die Messungen werden je nach Anzahl der Wuchtebenen ein oder zwei Beschleunigungssensoren und ein Drehzahlsensor benötigt. Die Software importiert die Messdaten der Testläufe nach Amplitude, Phasengeschwindigkeit und Drehzahl und liefert die vorhandene Unwucht, die korrigierenden Wuchtmassen für die Setzpositionen und erstellt eine Prognose zur Restunwucht. Vom selben Hersteller kommt eine Software zur Strukturanalyse. Neben der klassischen Modalanalyse mit Erregung durch Impulshammer oder Shaker können die Eigenfrequenzen, Dämpfungen und Schwingungsformen einer Struktur auch im Betrieb analysiert werden, ohne dass dazu die anregenden Kräfte gemessen werden müssen.

Mit einer Kombination aus GPS- und Inertialsensoren lässt sich ein Geschwindigkeitssensor aufbauen, der die Nachteile der jeweils einzelnen Technik überwindet und präzise Daten für Beschleunigung, Geschwindigkeit oder Weg bei Bremsversuchen liefert. Browser-basiert können die Einstellungen zur Bremswegberechnung einfach konfiguriert werden. Über eine CAN-Schnittstelle stehen die Echtzeitdaten im ISO-Standard zur Verfügung. Optional lassen sich zentimetergenau die Abstände oder Relativwinkel zwischen mehreren Fahrzeugen messen. Damit ist das Gerät eine wirtschaftliche Alternative für die Evaluierung von Fahrerassistenzsystemen.

Laminar-Flow-Elemente zur Luftmengenmessung werden in der Humanmedizin zum Messen des Atemvolumens verwendet. Diese Elemente sind inzwischen auch im technischen Bereich sehr populär geworden. Die Laminarisierung der Strömung wird mittels Kapillarbündeln vorgenommen. Der Differenzdruck beträgt nur 1,5 mbar. Damit eignen sich die Aufnehmer für Messungen großer Luftmengen von bis zu 600 l/min bei kleinen Systemdrücken, beispielsweise bei der isokinetischen Luftprobennahme im Umweltschutz.

Kleine intelligente und kosteneffektive Einweg-Durchflusssensoren können die Medikamentenverabreichung von Grund auf verändern. Sie messen Durchflussraten in Echtzeit in medizinischen Schläuchen wie in einem Infusionsbesteck oder in Kathetern. Dadurch wird es leichter, die Behandlung zu überwachen und zu steuern. Einen analogen Massenflussmesser für die medizintechnische Beatmung und Anästhesie stellt ein Schweizer Hersteller vor. Im Gaskanal des Durchflussmessers befindet sich ein Temperatursensor, der eine sehr genaue Temperaturkompensation ermöglicht. Der Sensor misst Flussraten von Luft und anderen nicht-aggressiven Gasen im Bereich von -24 bis +240 slm. Mit einem intelligenten Gaszähler kann man den Gasverbrauch zuverlässig und in Echtzeit verfolgen. Der Massenflussmesser basiert auf dem mikrothermischen Messprinzip, ist vollständig kalibriert für Luft und Erdgas und verfügt über einen Standardanschluss sowie eine I2C-Schnittstelle. Sensor und Auswerteschaltung sind auf einem einzigen CMOS-Chip integriert.

Thermische Messgrößen
In Größe und Vielfalt scheint der Markt für Temperatursensoren und -messgeräte unendlich. Das spiegelt sich alljährlich auch auf der SENSOR+TEST wider. Neben den Standardsensorelementen wie NTC, Pt100/Pt1000 und allen möglichen Arten von Thermoelementen ist hier die berührungslose Temperatur-Messtechnik stark vertreten.

Platin-Temperatursensoren gelten als robust, langlebig und zuverlässig. Sie zeichnen sich durch eine gute Erschütterungsfestigkeit sowie ein schnelles Ansprechverhalten aus. Sie können Temperaturen in einem Spektrum von mehreren hundert Grad erfassen. Als problematisch erweist sich in einzelnen Fällen das Verlöten der Nickel-Anschlussdrähte. Ein Hersteller bietet deshalb vorverzinnte Platin-Temperatursensoren an.
Explosionsgeschützte und eigensichere Thermoelemente und Widerstandsthermometer mit ATEX / IECEx-Zulassung sind in Nürnberg genauso zu finden wie gekapselte Thermoelemente für Anwendungen in der Chemieindustrie, in Energieerzeugungsanlagen und auf Prüfständen.

Mit einem Stromverbrauch von 60 μA kann ein SMT-Temperatursensor überall dort eingesetzt werden, wo sich Gegenstände des „Internet der Dinge“ befinden und deren Temperaturen im Bereich von -45 °C bis +130 °C überwacht werden müssen. Der Sensor hat ein impulsbreiten-moduliertes Ausgangssignal, dessen Tastverhältnis proportional zum gemessenen Temperaturwert ist. Dies macht es möglich, den Sensor direkt an einer MCU (Multipoint Control Unit) anzuschließen, ohne einen Analog-Digital-Wandler vorzuschalten.

Auch hochpräzise Glaswiderstandsthermometer in vielen Varianten, z.B. mit zylindrischen Schäften, unterschiedlichen Normschliffen und Gewinden, in variablen Abmessungen, Einbaumaßen und Eintauchtiefen finden sich auf der SENSOR+TEST. Die Thermometer sind optimiert für Einbau- oder Handfühler und haben eine hohe Resistenz gegen Säuren, Laugen und Lösungsmittel. Aufgrund der sehr kleinen Eintauch- und Einbautiefen ergibt sich fast keine Wärmeableitung oder Wärmeeinbringung.

Ein Transmitter setzt die Widerstandswerte von Pt200-Thermometern in ein 4 bis 20 mA Signal um. Damit sind die Signale unempfindlich gegenüber der Leitungslänge, dem Einfluss von Steckverbindungen und elektromagnetischen Wellen. Der Messbereich des Transmitters Pt200 reicht von -20 °C bis zu +950 °C. Damit können alle temperaturkritischen Bauteile und Prozesse in Abgassystemen überwacht werden.

Temperaturmessgeräte
Die SENSOR+TEST präsentiert ein umfangreiches Portfolio an innovativer berührungsloser Temperaturmesstechnik, zum Beispiel Infrarot-Pyrometer und Infrarot-Kameras zur punktuellen und Flächen-Messung.
Mit Thermographie lassen sich zum Beispiel sehr zuverlässig Formteile überwachen, die durch Spritzgießen hergestellt werden. Echtzeit-Thermografie in HD-Qualität bietet eine Wärmebildkamera mit hochauflösenden Mikrobolometer-Detektoren der neuesten Generation in den Formaten (1.024 x 768) bzw. (640 x 480) IR-Pixel, die in Kombination mit der opto-mechanischen MicroScan-Technologie die Detektorauflösung vervierfachen. Je nach Detektorformat werden damit geometrische Auflösungen von bis zu 3,1 Megapixeln erreicht. Lichtstarke IR-Präzisionsoptiken erkennen auch kleinste Temperaturdifferenzen von weniger als 0,03 K an Messobjekten.

Wärmestromsensoren messen Wärmefluss oder Temperaturdifferenz. Jetzt zeigt ein Hersteller Sensoren mit einer Auflösung für den Temperaturgradienten im Nano-Kelvin-Bereich, für den Wärmefluss im Mikro-Watt-Bereich. Die Sensoren sind in verschiedenen Formfaktoren erhältlich und können gelötet, geklemmt oder verklebt werden. Kombiniert mit anderen Sensoren können sie Strömungen messen, Temperaturprofile von Materialien erstellen, thermische Einflüsse kompensieren oder Ablagerungen von Kalk oder Eis erkennen.

Explosionsgeschützte Pyrometer überwachen die Flammentemperaturen auf 0,3 °C genau im Bereich zwischen +350 °C und +2.000 °C. Anwendung findet dies zum Beispiel bei der feuerfesten Auskleidung von Schwefelrückgewinnungsanlagen. Mit speziellen Algorithmen werden die Temperaturwerte analysiert und geben ein genaues Abbild der Aktivitäten im Innern der Öfen. Derselbe Hersteller bietet ein Infrarotsystem, mit dem die Pilotflamme von Abfackeleinrichtungen in Raffinerien überwacht werden kann. Normalerweise werden hier Thermoelemente verwendet, bei denen es allerdings durch gestaute Wärme zu Fehlmessungen und Ausfällen kommen kann. Das neue System überwacht neben der Zündflamme auch die Fackelgase und die Rauchpartikel. Es besteht aus berührungslosen Infrarot-Sensoren, einem Visier und einem Ex-Gehäuse, das nach CSA / US, KEMA und ATEX geprüft ist.

Mit dem Einsatz von Hochvolt (HV)-Baugruppen in Fahrzeugen ergeben sich neue Anforderungen an eine sichere Temperaturmessung, denn diese Daten liefern wichtige Erkenntnisse über die Optimierung des Fahrzeuges und die Auslegung der Komponenten. Ein Hersteller bietet jetzt Hochvolt-Messmodule für den stationären Einsatz, die von einem akkreditierten Prüflabor auf die Anforderungen der Sicherheitsnorm EN 61010 getestet wurden. Die kompakten Module sind in den Schutzklassen IP50 und IP65 verfügbar.

Temperaturfühler
Auf der SENSOR+TEST 2015 stehen rund 600 Temperatur-Sensorelemente zur Auswahl, mit dem Schwerpunkt auf Pt-, NTC- oder KTY-Typen. Dies fängt an mit kundenspezifischen Bauformen für die Medizintechnik, den Rennsport, die Energietechnik oder ganz allgemein für die Mess- und Regelungstechnik oder die Gebäudeautomation. So lässt sich beispielsweise ein drahtloser Temperatursensor als Raumfühler in eine Smart-Metering-Infrastruktur einbinden. Das Protokoll ist kompatibel zur Wireless M-Bus Open-Metering-Spezifikation (OMS). Derselbe Hersteller stellt dazu den passenden drahtlosen, batteriebetriebenen Temperatur- und Feuchtigkeits-Datenlogger für sehr harsche Umgebungsbedingungen wie Kühlhäuser und andere hygienekritische Anwendungen vor. Eine hoch genaue Echtzeituhr und ein nichtflüchtiger Speicher erlauben es, bis zu 5.000 Temperatur- und Feuchtewerte zu speichern. Das Auslesen der Daten geschieht mittels WLAN-Verbindung. Aufgrund des extrem niedrigen Ruhestroms beträgt die Batterielebensdauer nach Herstellerangaben mehr als 15 Jahre. Ein anderer Hersteller entwickelte einen Messumformer für die Messung von Feuchte und Temperatur in explosiver Umgebung. Die austauschbaren Fühler sind in einem Edelstahlrohr vergossen und für den Betrieb in Zone 0/20 nach ATEX und IECEx zugelassen. Für das EX-geschützte Gerät ist dank eines ausgeklügelten Schaltungsdesigns mit galvanischer Trennung keine eigensichere Speisung erforderlich.

Aus Taiwan kommen berührungslos messende Infrarot-Temperaturfühler auf MEMS-Basis mit Analogausgang oder voll integriertem Analog-Digital-Wandler. Um das Johnson-Rauschen zu begrenzen, hat der Sensor einen Thermistor, der auf die Umgebungstemperatur referenziert. Pyrometer für den mittleren IR-Spektralbereich in einem IP65-Edelstahlgehäuse haben eine Ansprechzeit von 10 ms und einen Messfelddurchmesser von 0,7 mm, der mit einem Doppellaser anvisiert wird. Ausgeben werden die Temperaturwerte über eine 0 bis 20 mA-Schnittstelle und eine galvanisch getrennte RS485-Schnittstelle mit Modbus RTU-Protokoll. Für die optische Ausrichtung von kurzwelligen Pyrometern auf ein Messobjekt bietet ein Hersteller neben den Ausführungen mit Laserpilotlicht oder Durchblickvisier auch wahlweise eine Version mit integriertem Kamera-Modul an. Die Messbereiche bewegen sich je nach Modell zwischen +50 °C und +3.000 °C. Die Bildausgabe erfolgt entweder über einen Monitor oder Software mit einem externen Video-Grabber.

Die präzise Kontrolle der Temperaturverteilung bei der kontinuierlichen Floatglasherstellung ist wichtigste Voraussetzung, um verschiedene Glaseigenschaften wie z.B. innere Spannungen und andere mechanische Eigenschaften zu steuern. Kontaktlose Infrarot-Strahlungsthermometer im Spektralbereich von 5 μm rauschen unterhalb von +300 °C stark, im Bereich ab 8 μm reflektiert die Hintergrundstrahlung. Ein Hersteller kombiniert deshalb sein IR-Strahlungsthermometer im Spektralbereich zwischen 7,5 und 7,85 μm mit einem Line-Scanner zu einem schnellen und hochpräzisen Messinstrument für die Temperaturverteilung im Glas. Gerade im Hochtemperaturbereich müssen zur Prozessüberwachung häufig gleichzeitig hohe und tiefe Temperaturen gemessen werden. Deshalb bietet ein Hersteller eine neue Hochtemperatur-Wärmebildkamera mit einem durchgängigen Messbereich von +600 °C bis +1.500 °C bzw. von +1.400 °C bis +3.000 °C an. Die Infrarotkamera mit 768 x 576 Pixeln hat eine Messfrequenz von 50 Bildern pro Sekunde und arbeitet im nahen Infrarotbereich zwischen 0,8 bis 1,1 μm.

Wer nicht nur Objekte, sondern auch deren Temperaturverteilung messen möchte, findet in Nürnberg ein Quotienten-Pyrometer mit Wärmebildfunktion. Hier misst das Pyrometer die Temperatur an einem zentralen Messpunkt und die Wärmebildkamera kalibriert sich über einen Infrarotfilter automatisch auf die gemessene Temperatur. .

Klimatische Messgrößen
In diesem Abschnitt geht es vorrangig um eine Kombination aus Feuchte- und Temperaturmessung. Auf der SENSOR+TEST sind außerdem auch Sensoren für barometrischen Luftdruck, atmosphärische Gaskonzentrationen, Rauch, Staub oder z.B. für Solarstrahlung zu finden.

Als kleinste Wetterstation der Welt bezeichnet ein Hersteller ein miniaturisiertes 24bit-Sensormodul, das aus einem kapazitiven Feuchtesensor und einer piezoelektrischen Messzelle sowie dem passenden ASIC besteht. Der Sensor ist in einem 5,0 x 3,0 x 1,0 mm3 großem QFN-Chipgehäuse integriert und misst den barometrischen Druck, die Temperatur und die relative Feuchte. Eingebaut werden kann der Sensor sowohl in Smartphones, Drucker und Haushaltsgeräte als auch in HLK-Anlagen und Wetterstationen. Den ersten vollkalibrierten und linearen Digital/Analog-Feuchte- und Temperatursensor zeigt ein Schweizer Hersteller. Er hat einen analogen ratiometrischen Spannungsausgang. Der Sensor ist in einem Chip mit einer Grundfläche von 2,5 x 2,5 mm² und einer Höhe von 0,9 mm integriert und damit einer der kleinsten Feuchtesensoren für Anwendungen oberhalb von 2,4 V auf den Markt. Ein koreanischer Hersteller zeigt die nach eigenen Angaben weltweit erste automatische MEMS-Wetterstation mit einem SM-Bus für digitale Sensoren und Datenlogger.

In Zukunft werden viele Messgeräte drahtlos kommunizieren. Ein digitaler Messwertgeber misst Feuchte, Temperatur und CO2-Gehalt und überträgt die Messwerte per Funk an bis zu 600 m entfernte Empfänger. Eine Mehrpunkt CO2- und Temperaturjustierung führt zu hervorragender CO2-Messgenauigkeit über den gesamten Temperaturbereich. Die Spannungsversorgung erfolgt mit handelsüblichen Batterien. Damit ist der Messwertgeber für anspruchsvolle Raumüberwachung genauso geeignet wie für Landwirtschaft, Industrie und Lagerwirtschaft. Mit miniaturisierten kapazitiven Messzellen auf der Basis eines dielektrischen Polymerfilmes und integrierten Temperaturfühlern kann ein Feuchtemesser mit nachgeschaltetem Prozessor den Taupunkt und die absolute Feuchte berechnen. Der Temperatursensor wird mit einer integrierten Bandgap-Schaltung realisiert. Der Sensor erreicht eine Genauigkeit von ±3% RH, im Feuchte-Messbereich von 20-85 % RH. Die Sensoren werden im lötbaren 3 x 3 x 0,9 mm3 DFN-Gehäuse angeboten.

Um zuverlässig die Restfeuchte messen zu können, entwickelte ein deutscher Hersteller einen Tieftaupunktfühler für die exakte Messung von Tieftaupunkt und Temperatur in Druckumgebungen. Die Messbereiche des Fühlers umfassen -70.85 °C Td /-40 bis +85 °C. Die Fühler und das passende Zubehör sind druckfest bis zu 100 bar und aus Edelstahl. Der Tieftaupunktfühler findet Anwendung in Druckluftsystemen, Kältetrocknern und Adsorptionstrocknern. Für Umgebungen mit ATEX-Anforderungen bietet der Hersteller ein EX-Zertifikat an.

Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert) ist das Maß des Wärmeverlustes eines Bauteils und beschreibt, wieviel Wärme durch einen Quadratmeter Außenwand gelangt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten eines Gebäudeelements 5 °C beträgt. Ein Schweizer Hersteller entwickelte jetzt ein U-Wert-Kit mit einem hochsensiblen Wärmeflusssensor, zwei Temperaturfühlern für den Innen- und Außenbereich, einem Datenlogger und einer Berechnungssoftware. Die Messung kann live am Laptop verfolgt und die gemessenen Werte für weitere Berechnungsprogramme genutzt werden.

Einen energieeffizienten und hochpräzisen 18-Bit Sensor Signal Conditioner mit integriertem 24-Bit digitalen Signalprozessor (DSP) für Linearisierungs- und Kalibrierfunktionen stellt ein deutscher Hersteller vor. Er hat einen typischen Gesamtstromverbrauch von 1 mA, verbraucht im Schlafmodus nur 20 nA und kann in barometrischen Luftdruck- und Thermopile-Sensoren eingebaut werden. Einsatzgebiete sind die barometrische Höhenmessung für tragbare Navigationsgeräte, Notrufsysteme, Druckmessungen in Festplatten und die Wettervorhersage. Auch eine berührungslose Temperaturmessung von Gegenständen oder menschlicher Körpertemperatur ist möglich.

Optische Sensoren / Schallmessungen
Anwendungsgebiete optischer Sensoren gibt es reichlich: Gas- und Partikelmesstechnik, Fluoreszenz- und Analysenmesstechnik, Spektroskopie, Temperaturmessung, Bewegungsmelder, hochauflösende Positioniersysteme usw. Zu den wichtigsten Parametern zählt neben der Empfindlichkeit, bezogen auf die Wellenlänge, immer das Signal/Rausch-Verhältnis. Neben der Sensorik kommen in diesen Anwendungsbereichen auch spezielle Lichtquellen - meist Laserdioden - zum Einsatz.

Panchromatische PIN-Photosensoren mit InGaAs-Detektoren mit einer aktiven Fläche von 1,3 mm² erfassen 70 % mehr Signale im Vergleich zu einem Detektor mit 1 mm Durchmesser. Sie sind in einem TO-46-Gehäuse mit 4,8 mm Kappendurchmesser untergebracht und haben je nach Serie eine Response von 1700 nm, 2200 nm bzw. 2600 nm. Das Ausgangsmaterial für pyroelektrische Detektoren mit höchster Performance ist deuteriertes und mit L-Alanin dotiertes Triglycinsulfat (DLaTGS). Verglichen mit LiTaO3-Detektoren ist die Empfindlichkeit um den Faktor 2,5 höher und dies auch bei hohen Frequenzen. Gleichzeitig bieten sie einen breiten spektralen Empfindlichkeitsbereich von UV bis zu THz-Wellenlängen, der nur durch das verwendete Detektorfenster begrenzt wird. Ein Hersteller zeigt jetzt pyroelektrische Detektoren mit verschiedenen aktiven Flächen, unterschiedlichen Durchmessern und Formen. Standardgehäuse sind TO-5, TO-66 oder TO-37.

Optische Absorptionsanalyse kann Verbindungen analysieren, deren Komponenten sich chemisch oder physikalisch ähneln. LEDs und Photodioden für den mittleren Infrarot-Bereich von 1.600 bis 5.000 nm können nahezu jede Probe in jedem Zustand untersuchen, angefangen von Flüssigkeiten, Lösungen, Pasten, Puder, Fasern, Gasen und Oberflächen.

Kundenspezifische dichroitische Glaspolarisatoren mit hohem Kontrast und sehr guten Transmissionseigenschaften stellt ein Hersteller vor. Hierbei verursachen langgestreckte Silberpartikel eine wellenlängen- und polarisationsabhängige Absorption der einfallenden Strahlung. Dadurch wird unpolarisiertes Licht linear polarisiert, bereits polarisiertes Licht wird entsprechend der Ausrichtung gesperrt. Angewendet werden sie in der industriellen Messtechnik als Lichttaster, Polarimeter, Interferometer und in der optischen Nachrichtentechnik.

Auf Szintillator-Lumineszenzstrahlung im sichtbaren Bereich optimierte X7-PIN-Photodioden messen die ionisierende Strahlung in Container- und Gepäck-Scannern. Sie haben ein sehr flaches CSP-Gehäuse (Chip-Scale-Package), dessen Grundfläche nur geringfügig größer als der eigentliche Halbleiterchip ist und das sich passgenau zu großflächigen Linien- oder Matrix-Arrays montieren lässt. Die Einkopplung des Lichts erfolgt über die Rückseite. Auf die Messung der chemischen Lumineszenz sind Photonenzählungsmodule (PDM) spezialisiert. Ein englischer Hersteller zeigt jetzt PDM-Module im Spektralbereich von 200 bis 600 nm. Angeschlossen werden kann ein mehrkanaliger Impulszahluntersetzer, der über einen Trigger-Eingang und eine USB-Schnittstelle verfügt. Einen großen Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3.300 nm decken Superlumineszenz-Dioden in gekühlten industriellen Standardgehäusen (TO-3 und Butterfly) oder in ungekühlten Gehäusen (TO-56, SOT-148, coaxial) ab, die als fasergekoppelte oder als Freistrahl-Module angeboten werden.

Bei Dünnfilm-Beschichtungen oder Wachstumsprozessen in der Glasveredelung und in der Halbleiterverarbeitung müssen zur Qualitätsbestimmung Schichtdicke und Brechungsindex der aufgebrachten Schichten untersucht werden. Ein kompakter Sensor misst die polarisationsabhängige Reflexion von zwei Single-Mode-Lasern unter verschieden geneigten Einfallswinkeln. Der Sensor arbeitet ohne bewegliche Komponenten und ist für Anwendungen in rauen Umgebungen ausgelegt. Daneben werden Technologiemodule für nichtpolarisierende und polarisierende Strahlteiler, VCSEL-basierende Beleuchtungskomponenten und 4-Quadranten-Photodioden in einem erfolgreich erprobten Funktionsdemonstrator von der Größe einer Streichholzschachtel gezeigt. Neue Hochleistungs-Zeilenbildsensoren haben eine Auflösung von 1.024 bis 4.096 Pixel und sind für OCT- (Optical Coherence Tomography) sowie für Oberflächen- und Druckinspektion, Flächenkartierung und industrielle Prozesssteuerung konzipiert. Sie haben eine Zeilenrate von 80 kHz bei 13 bit-Auflösung.

Wärmebildkameras liefern Echtzeit-Thermografie in HD-Qualität. Das Herzstück bilden zwei Varianten hochauflösender Mikrobolometer-Detektoren in den Formaten 1.024 x 768 bzw. 640 x 480 IR-Pixel. In Kombination mit der optomechanischen MicroScan-Technologie bedeutet das eine Vervierfachung der nativen Detektorauflösung. Je nach Detektorformat werden geometrische Auflösungen von bis zu 3,1 Megapixeln erreicht. Lichtstarke IR-Präzisionsoptiken sorgen dafür, dass auch kleinste Temperaturdifferenzen von weniger als 0,03 K an Messobjekten bei einer Bildgeschwindigkeit von bis zu 240 Hz sicher detektiert werden können.

Den „Füllstand“ eines Raumes ermitteln die intelligenten Sensorsysteme eines deutschen Herstellers. Die integrierte Software erfasst die Umgebung dreidimensional und erkennt Objekte und Personen. Anwendungsbereiche sind Personenzählung, Verweildauermessung, Zutrittskontrolle und Verhaltensanalyse. Eine Forschungseinrichtung kombiniert einen beliebigen terrestrischen 3D-Laserscanner mit ihrer Software und nimmt mobile Messungen von Innenräumen, Produktionsanlagen und Tunnelsystemen ohne zusätzliche Positionierungssensoren vor. Im Gegensatz zu stationären Systemen misst das System auch, wenn sich das Objekt bewegt oder von einem Fließband befördert wird. Um größere Flächen oder lange Strecken zu überwachen, ordnet ein Hersteller optische Sensoren entsprechend eines patentierten Musters an und synchronisiert sie mechanisch, elektronisch und datentechnisch so, dass der zu überwachende Bereich von nur einem Standort aus mit gleichbleibender Bildauflösung, hoher Dynamik und durchgehender Tiefenschärfe überwacht werden kann. Ergänzt wird das Sensorkonzept durch Thermal-Sensoren, mit denen sich die Daten noch besser analysieren lassen. Derselbe Hersteller entwickelte passend dazu ein hoch performantes und selbstlernendes Videoanalysesystem, das die Systemparameter laufend an die aktuellen Umgebungsbedingungen anpasst.

Die Blutflussgeschwindigkeit unter der Haut misst ein miniaturisierter optischer Sensor. Das Sensorprinzip basiert auf dem Laser-Doppler-Verfahren. Dabei verschiebt sich die Wellenlänge des Lichtes durch die elastische Streuung an den beweglichen Blutbestandteilen und wird in der kohärenten Überlagerung mit dem Anregungslicht messbar.

Avalanche-Photodioden sind hochempfindliche und schnelle Photodioden. Ein Hersteller zeigt in Nürnberg jetzt eine halbautomatische Montagevorrichtung, mit der die Fasern bis auf einige Mikrometer genau montiert werden können. Damit erreichen sie eine Koppeleffizienz von nahezu 100 %. Die Aufbautechnik kann für fast jede beliebige Kombination aus APD und Glasfasern mit einem Kerndurchmesser kleiner 600 μm verwendet werden. Vorteilhaft ist die Faserankopplung z.B. in der Medizintechnik und der analytischen Messtechnik. Weil sich der Detektor nicht in unmittelbarer Nähe der Messung befindet, ist eine größere räumliche Freiheit gegeben und mit der lichtdichten Faserummantelung werden Störsignale ausgeblendet.

Schallmessungen
Bedingt durch die großen Themen Mess- und Prüftechnik – besonders im Umfeld der Fahrzeugentwicklung – können Besucher der SENSOR+TEST hier alljährlich den neusten Stand bei der Entwicklung von z.B. Messmikrofonen und akustischer Messtechnik im Allgemeinen finden.

Auf Basis der MEMS-Technologie ermittelt ein schneller Massenstromsensor die Bewegung der Luftteilchen, indem er die Temperaturdifferenz im Querschnitt von zwei extrem dünnen, parallel angeordneten Platindrähten misst. Dabei wird jedes Klangfeld vollständig durch den Wert des Schalldruckes als Skalar und den Wert der akustischen Teilchengeschwindigkeit als Vektor beschrieben. So lassen sich Schallquellen besser lokalisieren, Mikrorisse entdecken und Werkstoffe berührungslos prüfen. Als Alternative zum Kundtschen Rohr stellt derselbe Anbieter eine akustische Kamera vor, die das Reflexions- und Absorptionsvermögen sowie die Impedanz von flachen oder gekrümmten Oberflächen misst. Als In-situ-Verfahren arbeitet die Kamera auch bei einer Relativbewegung zwischen Probe und Sonde und bietet so eine hohe räumliche Auflösung auch von inhomogenen oder perforierten Materialien.

Mit einem elektronischen Steuergerät können Luftmassenmesser zu universell einsetzbaren Strömungsmessern erweitert werden. Bei anliegender Strömung werden in Abhängigkeit der Geschwindigkeit 1 bis 4,5 V ausgegeben. Damit können Strömungen in Luftkanälen, in der Gebäude- und Klimatechnik, bei Stationärmotoren und Blockheizkraftwerken einfach mit einem Multimeter überwacht werden.

Für dynamische Anwendungen in rauer Umgebung bietet ein Hersteller gekapselte PICMA-Multilayer-Aktoren mit einer verbesserten Wärmeableitung an. Eine Vergussmasse, die die Auslenkung des Aktors nicht hemmt, ersetzt dabei das Inertgas im Hohlraum zwischen Metallbalg und Piezoaktor. So können gegenüber dem unvergossenen Aktor etwa zehnmal höhere Arbeitsfrequenzen erreicht werden. Derselbe Hersteller entwickelte jetzt ein bleifreies Keramikmaterial auf der Basis von modifiziertem Bismut-Natrium-Titanat (BNT), das sich für industrielle Ultraschallanwendungen im MHz-Bereich eignet.

Chemische Sensoren
Sensoren zur Bestimmung der Konzentration von brennbaren bzw. explosiven, toxischen oder anderen Gasen gehören mit unterschiedlichen Technologien seit Jahren zu den Schwerpunkten der SENSOR+TEST. In den Vorberichten der Aussteller stehen in diesem Jahr optische Verfahren im Vordergrund. Darüber hinaus ist neben katalytischen Sensoren ein breites Angebot an nasschemischen Sensoren, etwa für den pH-Wert, die Sauerstoffkonzentration oder die Leitfähigkeit zu erwarten.

Gasspürgeräte können über einen weiten Wellenlängenbereich von 760 bis 2.150 nm eingesetzt werden. DFB-Laserdioden haben hier eine ausgezeichnete Seitenmodenunterdrückung und schmale Linienbreiten, eine gute Abstimmcharakteristik mit einem freien Abstimmbereich kleiner 2 nm ohne Modensprünge. Damit können sie die meisten Gase aufspüren. Für die schnelle Lecksuche an Pipelines wird ein in Japan entwickelter Methan-Sensor mit einer hohen Empfindlichkeit gegenüber niedrigen Konzentrationen vorgestellt. Derselbe Hersteller entwickelte neben einem Ammoniaksensor, der sich durch eine geringe Temperaturabhängigkeit auszeichnet und so Lecks in Kühlanlagen findet, auch einen Wasserstoffsensor mit hoher Selektivität für organische Dämpfe. Ein auf Streulicht basierendes Messgerät bestimmt die Konzentration der Partikelmassen in Dieselmotoren. Zur Überwachung von Laststufenschaltern oder Transformatoren werden auf der SENSOR+TEST Gas-Sensoren mit photoakustischer Spektroskopie vorgestellt, die die Gesamtkonzentration von Schwefelhexaflourid (SF6) im abgeschlossenen Bereich einer gasisolierten Schaltanlage erfassen können.

Batteriebetriebene elektrochemische Sensoren offeriert ein japanischer Hersteller. Durch die Verwendung von schwach alkalischen Elektrolyten erfolgt keine Schädigung der Elektroden. Ein optimierter Bauraum minimiert zusätzlich die Verdampfungsgeschwindigkeit des Wasserbehälters. Dies sorgt für eine ausgezeichnete Stabilität und lange Lebensdauer des Sensors von bis zu 10 Jahren. Ebenfalls batteriebetriebene, fluoreszenzbasierte optische XYO-Sauerstoffsensoren messen den Sauerstoffpartialdruck (ppO2) der Umgebung von 0 bis 300 mbar. Der integrierte Drucksensor ermittelt dabei die Sauerstoffkonzentration. Durch ihre nicht verbrauchende Sensortechnologie erreichen die XYO-Sensoren eine sehr lange Lebensdauer im Vergleich zu elektrochemischen Sauerstoffsensoren und sind durch entsprechende Kompensationen unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und barometrischen Druckänderungen. Typische Anwendungen sind Beatmungsgeräte, Unterdruckkammern für das Höhentraining, die Überwachung enger Räume und Behälter, Systeme zur Brandvermeidung durch Sauerstoffreduktion, Gasmessgeräte, Laborgeräte und die Sauerstoffmessung in der Landwirtschaft.

In den letzten Jahren war die Nanotechnologie eines der Schwerpunktthemen in der wissenschaftlichen Diskussion. Besonders die synthetischen Nanopartikel (ENP) haben inzwischen Praxisreife erlangt, ohne dass der Nachweis der Ungefährlichkeit in lebenden Organismen und der Umwelt erbracht wurde. Ein rumänischer Hersteller stellt jetzt einen Sensor zur schnellen Analyse von Nanopartikeln in Kosmetika, Lebensmitteln und Getränken vor. Das System kombiniert ein optisches Verfahren mit einem elektrochemischen. Das optische Sensorarray wertet mit eingelernten Mustern wie Größe, Größenverteilung sowie Brechungsindex die automatisch aufbereiteten Proben aus. Parallel dazu bestimmt der elektrochemische Sensor Leitfähigkeit, Oberflächeneigenschaften und die chemische Zusammensetzung.

Ein Leitfähigkeitssensor detektiert Produktwechsel und Phasenwechsel in Anlagen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Er arbeitet mit konduktiven Messverfahren in Messbereichen von 1 μS bis 15.000 μS/cm und bei Ansprechzeiten unter 0,5 s, selbst bei hochviskosen und stückigen Medien.

Ein schottischer Hersteller zeigt MIR-Geräte, die aus Arrays von proprietären pyroelektrischen Detektoren bestehen. Sie können Flüssigkeiten, Schlämme, Öle, Feststoffe und sogar Gase charakterisieren. Zu den Anwendungen gehören die Analyse von Schmieröl und Petrochemikalien sowie die medizinische Diagnostik. Ein anderer Hersteller bietet hochwertige Sensoren für professionelle Anwendungen in der Prozess- und Industriemesstechnik an. Sie sind als kombinierte Einstabmessketten ausgeführt und messen in zahlreichen Varianten den pH-Wert und das Redox-Potenzial. Sie sind robust und arbeiten auch bei schwierigen Prozessen mit erhöhter Schmutz- und Giftfracht oder in ölhaltigen Medien bei Temperaturen bis zu +135 °C und 13 bar Druck.

Ein weiterer Schwerpunkt bei den Gassensoren liegt in diesem Jahr auf dem Thema Luftqualität. Ein preisgünstiges Komplettsystem erfasst hier die CO2-Konzentration und optional die Sauerstoffkonzentration. Gleich zwei Superlative reklamiert ein japanischer Hersteller für sich: den kleinsten Luftgütesensor mit einer Größe von 3,2 x 2,5 x 0,99 m³ und den mit dem geringsten Energieverbrauch von 15 mW. Anwendungsbereiche sind Heim- und Büroanwendungen zur Überwachung von Luftfiltern, Klimaanlagen und Lüftungsgebläsen. Raumfühler werden für den bedarfsgeregelten Betrieb von Lüftungsanlagen benötigt. Sie messen den Kohlendioxidgehalt und die Temperatur der Luft. Für die CO2-Messung wird ein Carbocap-Sensor der zweiten Generation mit einer neuartigen Microglow-Lichtquelle verwendet. Der interne Referenzabgleich des CO2-Sensors stellt die höchste Stabilität auch in viel besuchten Gebäuden sicher, ohne dass häufig nachjustiert werden müsste. Weitere Feuchte- und Temperaturmesswertgeber desselben Herstellers sind für schwer zugängliche Bereiche, für Hochdruck- und Vakuumanwendungen oder Anwendungen mit hohen Temperaturen konzipiert. Einsatzgebiete sind Reinräume, pharmazeutische Prozesse und Schwimmbäder sowie Vakuumkammern und Backöfen. Die MEMS-Sensoren eines rumänischen Herstellers messen Kohlendioxid und Methan.

Messtechnik
Mess- und Prüftechnik füllt auf der SENSOR+TEST nicht nur eine eigene Messehalle, sondern ist naturgemäß auch bei vielen Anbietern von Sensorik direkt zu finden. Die Angebotspalette reicht von komplexen Messsystemen für Prüfstände, zur dezentralen Überwachung von Bauwerken, Maschinen und Anlagen bis zu Handmessgeräten oder Geräten zur Prozessinstrumentierung. Nicht zu vergessen die mobile Messtechnik, hauptsächlich für den Einsatz in der Fahrzeugentwicklung. Letztere können Besucher auch live auf Versuchsfahrten kennenlernen.

Den Wünschen vieler Anwender nach möglichst vielen Kanälen, schneller Abtastrate und präzisen Messergebnissen kommt ein USB-Messmodul entgegen. Es hat 32 Analogeingänge, einen 1 MHz A/D-Wandler und 20 Bit A/D-Auflösung. Zusätzlich dazu gibt es noch 32 digitale I/O-Kanäle und fünf Counter/Timer. Ein Messverstärker für dynamische Messungen mit piezoelektrischen Sensoren arbeitet ebenfalls mit einem 24 Bit A/D-Wandler. Für Schwingungsanalysen oder pulsierende Druckmessungen sind die Verstärker als Einkanal- oder Vierkanal-Version via Ethernet per Web-Browser erreichbar. Auch SMT-Messverstärker entwickeln sich weiter. Ein Hersteller rüstet seine Messverstärker zur Signalkonditionierung für Stromsignale und IEPE-Sensoren aus. Einzeln galvanisch getrennte Messkanäle und Abtastraten von 100 kSPS/Ch sowie einstellbare FIR-Filter sind weitere Features. Ein hochintegriertes digitales I/O-Gerät zeigt ein weiterer Hersteller in Nürnberg. An je 16 digitalen Eingängen und Ausgängen können Spannungen (max. 32 V) und Ströme (250 mA pro Ausgang) galvanisch getrennt erfasst und ausgegeben werden. Interessant sind außerdem die beiden 32 Bit-Zähler mit Quadratur-Dekoder, die über die ersten Digitaleingänge erreichbar sind. Zweikanalige-Funktionsgeneratoren mit LXI-fähiger LAN-Schnittstelle und der USB-Port erleichtern die Integration in individuelle Messsysteme. Die beiden Kanäle können zentral oder einzeln bedient oder eingestellt werden, was das Modulieren kanalunabhängiger Signale für AM, FM, PWM, Sum, FSK, BPSK und PRBS erleichtert. Ein Chip für die hochgenaue Signalverstärkung und sensorspezifische Messwertkorrektur bei hochresistiven Brückensensoren sowie für die Datenerfassung bei Thermoelementen zeigt ein anderer Hersteller. Die Ausgabe der Messwerte erfolgt digital über SENT 3.0 oder I²C.

Bei einen Datenlogger mit 5,7‘‘-Touchscreen erfolgt die Bedienung über Icons. Mess-, Spitzen-, Mittel- und Grenzwerte können in Listen, Balken- und Liniendiagrammen angezeigt werden. An zehn galvanisch getrennte Messeingänge können sowohl Analogsensoren als auch digitale Sensoren angeschlossen werden. Dafür steckt dann in deren Anschlussstecker ein eigener Prozessor mit A/D-Wandler, der bis zu zehn Kanäle für Mess- und Funktionswerte, insbesondere für Mehrfachfühler und für die Anbindung komplexer Fremdgeräte wie z.B. chemische Analysatoren oder Energieanalysatoren speichern kann. Sie arbeiten parallel zur sensorspezifischen Messrate und erreichen dadurch hohe Übertragungsraten.

Einen Handheld-Datenlogger für die drahtlose Übertragung von Daten präsentiert ein weiteres Messtechnikunternehmen auf der SENSOR+TEST. Das Gerät kann Messdaten sowohl über Peer-to-Peer-, LAN- oder WAN-Verbindungen an Mobilgeräte oder PCs übertragen. Damit erhalten Gärtner und Landwirte einen schnellen Überblick, ob die für das Pflanzenwachstum essenziellen Parameter Temperatur, Feuchtigkeit, Kohlendioxidgehalt sowie Beleuchtungs- und UV-Stärke auch eingehalten werden. Für die Auswertung dieser Messgrößen auf dem Endgerät bietet der Hersteller eine spezielle Software an.

Für unterbrechungsfreies Messen von Strömen in Leitern beliebiger Geometrie sind flexible Stromwandler die geeignete Lösung. Zusammen mit frequenzselektiven Messgeräten stellen sie eine universelle Kombination zur Bestimmung von Wechselströmen im Bereich von 20 Hz bis etwa 100 kHz dar. Damit können selbst kleine Signalströme von wenigen Milliampere bis zu über 20 A im Beisein von großen Störamplituden exakt gemessen werden. Ein Hersteller fertigt robuste Stromwandler im Temperaturbereich von -20°C bis +55°C und Schutzgrad IP54. Derselbe Hersteller bietet au 

 
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