Dahlmann, Gerald (1998)
Messwerksoptimierung für Differenzdrucktransmitter.
Technische Universität Darmstadt
Diplom- oder Magisterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Differenzdrucksensoren mit Meßelementen aus Silizium werden größtenteils zur Durchflußmessung nach dem Wirkdruckprinzip eingesetzt. Für den Einsatz in der Prozeßmeßtechnik müssen die Siliziummeßelemente in Meßzellen eingekapselt werden, um die Halbleiterstrukturen vor den zum Teil aggressiven Prozeßmedien zu schützen und ausreichenden Überlastschutz zu gewährleisten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Konstruktion der Meßzellen zu vervollkommnen, d.h. das Überlastverhalten der Zelle zu optimieren und durch Fertigungsvereinfachung und Abmessungsreduzierung Kosten einzusparen.
Im ersten Teil der Arbeit wurden Experimente durchgeführt um das zur Beschreibung des dynamischen Systemverhaltens aufgestellte akustische Netzwerkmodell zu präzisieren. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Konstruktion einer Differenzdruckmeßzelle der Firma Endress + Hauser mit Hilfe dieses Netzwerkmodells überarbeitet. Durch eine günstigere Anordnung der Verbindungskanäle im Meßkammersystem und gezielte Dämpfung der Übertragungsstrecke konnte die Beanspruchung des Siliziummeßelementes durch sprungförmig auftretende Belastungen gegenüber der ursprünglichen Konstruktion um den Faktor 8 bis 10 reduziert werden.
Im dritten Teil der Arbeit wurden zunächst die Auswirkungen der Miniaturisierung auf die statischen Meßfehler der Zelle diskutiert. Ein Entwurfskatalog für miniaturisierte, überlastsichere Differenzdruckmeßzellen wurde aufgestellt und eine Vorzugsvariante ausgewählt. Diese wurde schließlich in einem Feinentwurf präzisiert.
Die Abmessungen dieser Meßzelle konnten auf 40x35mm reduziert werden. Die Meßkammern sind symmetrisch konstruiert. Die Kapillaren sind so angebracht, daß die Reaktionszeit der Überlastmembranen von deren dämpfender Wirkung unbeeinflußt bleibt. Durch das Überlastschutzkonzept mit zwei außen am Gehäuse angebrachten Ringmembranen konnte das Füllvolumen der Zelle deutlich reduziert werden.
| Typ des Eintrags: | Diplom- oder Magisterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 1998 |
| Autor(en): | Dahlmann, Gerald |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Messwerksoptimierung für Differenzdrucktransmitter |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
| Publikationsjahr: | 21 August 1998 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Differenzdrucksensoren mit Meßelementen aus Silizium werden größtenteils zur Durchflußmessung nach dem Wirkdruckprinzip eingesetzt. Für den Einsatz in der Prozeßmeßtechnik müssen die Siliziummeßelemente in Meßzellen eingekapselt werden, um die Halbleiterstrukturen vor den zum Teil aggressiven Prozeßmedien zu schützen und ausreichenden Überlastschutz zu gewährleisten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Konstruktion der Meßzellen zu vervollkommnen, d.h. das Überlastverhalten der Zelle zu optimieren und durch Fertigungsvereinfachung und Abmessungsreduzierung Kosten einzusparen. Im ersten Teil der Arbeit wurden Experimente durchgeführt um das zur Beschreibung des dynamischen Systemverhaltens aufgestellte akustische Netzwerkmodell zu präzisieren. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Konstruktion einer Differenzdruckmeßzelle der Firma Endress + Hauser mit Hilfe dieses Netzwerkmodells überarbeitet. Durch eine günstigere Anordnung der Verbindungskanäle im Meßkammersystem und gezielte Dämpfung der Übertragungsstrecke konnte die Beanspruchung des Siliziummeßelementes durch sprungförmig auftretende Belastungen gegenüber der ursprünglichen Konstruktion um den Faktor 8 bis 10 reduziert werden. Im dritten Teil der Arbeit wurden zunächst die Auswirkungen der Miniaturisierung auf die statischen Meßfehler der Zelle diskutiert. Ein Entwurfskatalog für miniaturisierte, überlastsichere Differenzdruckmeßzellen wurde aufgestellt und eine Vorzugsvariante ausgewählt. Diese wurde schließlich in einem Feinentwurf präzisiert. Die Abmessungen dieser Meßzelle konnten auf 40x35mm reduziert werden. Die Meßkammern sind symmetrisch konstruiert. Die Kapillaren sind so angebracht, daß die Reaktionszeit der Überlastmembranen von deren dämpfender Wirkung unbeeinflußt bleibt. Durch das Überlastschutzkonzept mit zwei außen am Gehäuse angebrachten Ringmembranen konnte das Füllvolumen der Zelle deutlich reduziert werden. |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Differenzdrucksensor, Drucksensor Dynamik, Ersatzschaltbild akustisch, Netzwerksimulation, Sensorkonstruktion, Überlastschutz |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKD 1417 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1417 Art der Arbeit: Diplomarbeit Beginn Datum: 18-05-1998 Ende Datum: 21-08-1998 Querverweis: 17/24 EMKS 1366, 17/24 EMKD 1295 Studiengang: Elektrotechnik (ET) Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK) Abschluss: Diplom (EMK) |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mess- und Sensortechnik |
| Hinterlegungsdatum: | 09 Sep 2011 15:44 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
| PPN: | |
| Referenten: | Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
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