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Theoretische und praktische Analyse von Störungen bei gehäusten piezoresistiven Differenzdrucksensoren und Entwicklung geeigneter Erkennungsmechanismen

Nuber, Michael (2003):
Theoretische und praktische Analyse von Störungen bei gehäusten piezoresistiven Differenzdrucksensoren und Entwicklung geeigneter Erkennungsmechanismen.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Vorliegende Diplomarbeit mit der Zielsetzung, Störungen eines gehäusten piezoresistiven Differenzdrucksensors theoretisch und praktisch zu analysieren und geeignete Erkennungsmechanismen zu entwickeln, stellt Grundlagen zur Entwicklung eines störungstoleranten Sensors zur Verfügung. Dieser soll in der Lage sein, selbständig das Vorliegen einer Störung zu detektieren und über Art und Umfang derselben Meldung an das Prozeßleitsystem oder den Benutzer zu erstatten. Ziel ist es, wartungsfreie bzw. wartungsarme Prozeßmeßtechniksysteme zu realisieren, deren Bedeutung bereits in vorhergehenden Arbeiten aufgezeigt wurde.

Der theoretische Teil der Diplomarbeit stellt die Vorgehensweise zur Ermittlung der Störungsursachen, ihrer Auswirkungen und Möglichkeiten zur Erkennung dar. Das System Sensor wird abstrahiert und Schritt für Schritt analysiert wird. So entsteht eine Datensammlung, die Störungsursachen, Störungen und Detektionsmechanismen enthält und über die kausalen Zusammenhänge zwischen diesen informiert. Weiterhin werden die Störungen nach Einschätzung der Schwere ihrer Folgen in eine Rangfolge gebracht.

Im praktischen Teil der Arbeit wird eine Auswahl der theoretischen Ergebnisse auf ihre tatsächliche Eignung und Umsetzbarkeit überprüft. Dazu werden Laborversuche durchgeführt, in denen drei verschiedene Mechanismen zur Störungserkennung eine als besonders schwerwiegend eingestufte Störung, die Undichtigkeit des Sensorgehäuses, detektieren sollen:

* anhand der Dielektrizitätszahl des Füllmediums durch kapazitive Messung,

* durch Messung der Leitfähigkeit des Füllmediums und

* mittels Messung einer galvanisch erzeugten Spannung im Sensorgehäuse.

Alle Verfahren sind in der Lage, die Störungen zu erkennen und untermauern so die theoretischen Überlegungen. Die Ergebnisse der kapazitiven Messung der Dielektrizitätszahl für das Füllmedium Silikonöl lassen sich besonders einfach meßtechnisch auswerten: die gemessenen Werte zum Beispiel von eingedrungenem Wasser weichen von Silikonöl um den Faktor 19 ab.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 2003
Creators: Nuber, Michael
Title: Theoretische und praktische Analyse von Störungen bei gehäusten piezoresistiven Differenzdrucksensoren und Entwicklung geeigneter Erkennungsmechanismen
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Vorliegende Diplomarbeit mit der Zielsetzung, Störungen eines gehäusten piezoresistiven Differenzdrucksensors theoretisch und praktisch zu analysieren und geeignete Erkennungsmechanismen zu entwickeln, stellt Grundlagen zur Entwicklung eines störungstoleranten Sensors zur Verfügung. Dieser soll in der Lage sein, selbständig das Vorliegen einer Störung zu detektieren und über Art und Umfang derselben Meldung an das Prozeßleitsystem oder den Benutzer zu erstatten. Ziel ist es, wartungsfreie bzw. wartungsarme Prozeßmeßtechniksysteme zu realisieren, deren Bedeutung bereits in vorhergehenden Arbeiten aufgezeigt wurde.

Der theoretische Teil der Diplomarbeit stellt die Vorgehensweise zur Ermittlung der Störungsursachen, ihrer Auswirkungen und Möglichkeiten zur Erkennung dar. Das System Sensor wird abstrahiert und Schritt für Schritt analysiert wird. So entsteht eine Datensammlung, die Störungsursachen, Störungen und Detektionsmechanismen enthält und über die kausalen Zusammenhänge zwischen diesen informiert. Weiterhin werden die Störungen nach Einschätzung der Schwere ihrer Folgen in eine Rangfolge gebracht.

Im praktischen Teil der Arbeit wird eine Auswahl der theoretischen Ergebnisse auf ihre tatsächliche Eignung und Umsetzbarkeit überprüft. Dazu werden Laborversuche durchgeführt, in denen drei verschiedene Mechanismen zur Störungserkennung eine als besonders schwerwiegend eingestufte Störung, die Undichtigkeit des Sensorgehäuses, detektieren sollen:

* anhand der Dielektrizitätszahl des Füllmediums durch kapazitive Messung,

* durch Messung der Leitfähigkeit des Füllmediums und

* mittels Messung einer galvanisch erzeugten Spannung im Sensorgehäuse.

Alle Verfahren sind in der Lage, die Störungen zu erkennen und untermauern so die theoretischen Überlegungen. Die Ergebnisse der kapazitiven Messung der Dielektrizitätszahl für das Füllmedium Silikonöl lassen sich besonders einfach meßtechnisch auswerten: die gemessenen Werte zum Beispiel von eingedrungenem Wasser weichen von Silikonöl um den Faktor 19 ab.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Dielektrizitätszahlmessung, Differenzdrucksensor, Fehlerkorrektur, Leitfähigkeitsmessung, Messung galvanischer Spannung, Sensor Störungsanalyse, Sensorfehlerkompensation, Störungsdetektion, Störungserkennung
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: 31 Aug 2011 10:10
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1533

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 19-05-2003

Ende Datum: 25-08-2003

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKD 1533
Referees: Sindlinger, Dipl.-Ing. Stefan and Müller, Dipl.-Ing. Ralf and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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