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Heißfilm-Anemometer für die Atemgasmessung

Gutwein, Robert (1996):
Heißfilm-Anemometer für die Atemgasmessung.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

In der Medizintechnik werden häufig Messungen von Gasvolumenströmen benötigt. Da es sich meist um stark schwankende Strömungen, wie z.B. Atemluft, handelt, müssen hohe Anforderungen an das Meßverfahren bezüglich der zeitlichen Dynamik gestellt werden. Hierfür eignen sich besonders trägheitsarme Heißfilm- oder Hitzdrahtanemometer. Als Meßgröße bei diesem Verfahren wird der Wert eines temperaturabhängigen beheizten Widerstandes verwendet, der sich in der Strömung aufgrund konvektiver Wärmeabfuhr abkühlt.

In dieser Arbeit wurde ein neuartiger Molybdän-Heißfilmsensor auf seine Einsetzbarkeit in einem Anemometer untersucht. Für den Sensor wurde eine Ansteuerungs- und Auswerteelektronik sowie ein Aufnehmer zur Einkopplung des Sensors in die Strömung entwickelt. Durch Meßreihen, wie z.B. zur Empfindlichkeit oder zu den Rauscheigenschaften des Systems, konnte das Betriebsverhalten beurteilt und die Arbeitstemperatur des Sensors bestimmt werden. Bei den Untersuchungen zeigte sich außerdem eine gute Reproduzierbarkeit und eine geringe Ansprechzeit. Bei sprungförmigen Änderungen des Durchflusses erreicht das System nach 12ms 90% des Endwertes. Sowohl der Durchfluß unterschiedlicher Gasarten als auch feuchter Medien können mit Abweichungen unter 3% gemessen werden.

Der Aufnehmer wurde so konstruiert, daß eine Drehung des Sensors um seine Längsachse möglich ist. Dadurch konnten Aussagen über die Abhängigkeit des Meßwertes von der Einbaulage getroffen werden. In einer theoretischen Betrachtung erfolgte die Analyse herstellungsbedingter Fehler des Sensors.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 1996
Creators: Gutwein, Robert
Title: Heißfilm-Anemometer für die Atemgasmessung
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

In der Medizintechnik werden häufig Messungen von Gasvolumenströmen benötigt. Da es sich meist um stark schwankende Strömungen, wie z.B. Atemluft, handelt, müssen hohe Anforderungen an das Meßverfahren bezüglich der zeitlichen Dynamik gestellt werden. Hierfür eignen sich besonders trägheitsarme Heißfilm- oder Hitzdrahtanemometer. Als Meßgröße bei diesem Verfahren wird der Wert eines temperaturabhängigen beheizten Widerstandes verwendet, der sich in der Strömung aufgrund konvektiver Wärmeabfuhr abkühlt.

In dieser Arbeit wurde ein neuartiger Molybdän-Heißfilmsensor auf seine Einsetzbarkeit in einem Anemometer untersucht. Für den Sensor wurde eine Ansteuerungs- und Auswerteelektronik sowie ein Aufnehmer zur Einkopplung des Sensors in die Strömung entwickelt. Durch Meßreihen, wie z.B. zur Empfindlichkeit oder zu den Rauscheigenschaften des Systems, konnte das Betriebsverhalten beurteilt und die Arbeitstemperatur des Sensors bestimmt werden. Bei den Untersuchungen zeigte sich außerdem eine gute Reproduzierbarkeit und eine geringe Ansprechzeit. Bei sprungförmigen Änderungen des Durchflusses erreicht das System nach 12ms 90% des Endwertes. Sowohl der Durchfluß unterschiedlicher Gasarten als auch feuchter Medien können mit Abweichungen unter 3% gemessen werden.

Der Aufnehmer wurde so konstruiert, daß eine Drehung des Sensors um seine Längsachse möglich ist. Dadurch konnten Aussagen über die Abhängigkeit des Meßwertes von der Einbaulage getroffen werden. In einer theoretischen Betrachtung erfolgte die Analyse herstellungsbedingter Fehler des Sensors.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Durchflusssensor thermisch, Simulation von Regelstrecken, Simulationsprogramm SIMULINK, Strömungsgeschwindigkeitsmessung, Temperaturkompensation, Temperaturregelung
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 15 Sep 2011 14:22
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1311

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 27-11-1995

Ende Datum: 05-03-1996

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKD 1311
Referees: Schäfer, Dipl.-Ing. Robert and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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