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Überlastschutz für Differenzdruckmesszellen

Dahlmann, Gerald (1998):
Überlastschutz für Differenzdruckmesszellen.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Piezoresisitive Differenzdruckmeßzellen mit Meßelementen aus Silizium werden in der Prozeßmeßtechnik zur Durchflußmessung nach dem Wirkdruckprinzip eingesetzt. Durch dynamische Überlastung, das heißt durch kurze, ein- und zweiseitig auftretende Druckspitzen, können die Silizium-Meßelemente zerstört werden. Gegenstand der vorliegenden Studienarbeit ist die Verbesserung des Überlastschutzes einer solchen Differenzdruckmeßzelle der Firma Endress + Hauser.

Den Schwerpunkt der Arbeit stellt die Formulierung eines akustischen Netzwerkmodells und dessen meßtechnische Überprüfung dar. Auf der Grundlage des Modells wird das Verhalten der Meßzelle für typische Belastungsfälle simuliert. Die Einflußfaktoren auf das Übertragungsverhalten werden bestimmt und bewertet. Unter Berücksichtigung der Regeln für den statischen Entwurf der Differenzdruckmeßzellen werden Konstruktionsregeln zur Optimierung des dynamischen Überlastverhaltens aufgestellt. Die aufgestellten Regeln werden schließlich in einem Konstruktionsvorschlag für eine vervollkommnete Variante der untersuchten Meßzelle umgesetzt. Dabei wurde die ursprüngliche Anordnung, bei der die Verbindungskanäle zum Meßelement hinter der Mittenmembran liegen, aufgegeben. Die alternative Anordnung, bei der die Verbindungskanäle zwischen Trennmembranen und Mittenmembran parallel zu den Verbindungskanälen zwischen Trennmembranen und Meßelement liegen, zeichnet sich dadurch aus, daß die Länge der Übertragungsstrecke zwischen Trennmembran und Meßelement deutlich verkürzt wird. Dadurch werden die für die unerwünschten Resonanzeffekte relevanten akustischen Massenträgheiten im Meßkammersystem reduziert.

Bei unverändertem Arbeitsfrequenzbereich läßt sich dadurch eine Verschiebung der Resonanzstellen in den Bereich höherer Frequenzen und eine deutliche Reduzierung der Resonanzüberhöhungen erreichen.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1998
Creators: Dahlmann, Gerald
Title: Überlastschutz für Differenzdruckmesszellen
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Piezoresisitive Differenzdruckmeßzellen mit Meßelementen aus Silizium werden in der Prozeßmeßtechnik zur Durchflußmessung nach dem Wirkdruckprinzip eingesetzt. Durch dynamische Überlastung, das heißt durch kurze, ein- und zweiseitig auftretende Druckspitzen, können die Silizium-Meßelemente zerstört werden. Gegenstand der vorliegenden Studienarbeit ist die Verbesserung des Überlastschutzes einer solchen Differenzdruckmeßzelle der Firma Endress + Hauser.

Den Schwerpunkt der Arbeit stellt die Formulierung eines akustischen Netzwerkmodells und dessen meßtechnische Überprüfung dar. Auf der Grundlage des Modells wird das Verhalten der Meßzelle für typische Belastungsfälle simuliert. Die Einflußfaktoren auf das Übertragungsverhalten werden bestimmt und bewertet. Unter Berücksichtigung der Regeln für den statischen Entwurf der Differenzdruckmeßzellen werden Konstruktionsregeln zur Optimierung des dynamischen Überlastverhaltens aufgestellt. Die aufgestellten Regeln werden schließlich in einem Konstruktionsvorschlag für eine vervollkommnete Variante der untersuchten Meßzelle umgesetzt. Dabei wurde die ursprüngliche Anordnung, bei der die Verbindungskanäle zum Meßelement hinter der Mittenmembran liegen, aufgegeben. Die alternative Anordnung, bei der die Verbindungskanäle zwischen Trennmembranen und Mittenmembran parallel zu den Verbindungskanälen zwischen Trennmembranen und Meßelement liegen, zeichnet sich dadurch aus, daß die Länge der Übertragungsstrecke zwischen Trennmembran und Meßelement deutlich verkürzt wird. Dadurch werden die für die unerwünschten Resonanzeffekte relevanten akustischen Massenträgheiten im Meßkammersystem reduziert.

Bei unverändertem Arbeitsfrequenzbereich läßt sich dadurch eine Verschiebung der Resonanzstellen in den Bereich höherer Frequenzen und eine deutliche Reduzierung der Resonanzüberhöhungen erreichen.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Differenzdrucksensor, Drucksensoren piezoresistiv, Ersatzschaltbild akustisch, Systemidentifikation, Überlastschutz
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: 13 Sep 2011 07:13
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1366

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 06-05-1997

Ende Datum: 20-03-1998

Querverweis: 17/24 EMKS 1295, 17/24 EMKS 1326

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1366
Referees: Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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