Kober, Timo (2006)
Aufbau und Automatisierung eines Messplatzes für piezoresistive Silizium-Hochdrucksensoren.
Technische Universität Darmstadt
Studienarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Die Bremsdrucküberwachung, Hochdrucksterilisation in der Lebensmittelindustrie und Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme sind die Einsatzgebiete von überlastfesten und zugleich kostengünstigen Drucksensoren.
Die Konzepte für piezoresistive Silizium-Drucksensoren sollen deshalb um eine Höchstdruckvariante erweitert werden.
Für die Entwicklung eines neuartigen piezoresistiven Silizium-Drucksensors wird ein Messstand mit Druckquelle, Referenzdruckmessung und Datenerfassungssystem benötigt.
Durch eine flexible Gestaltung des Messplatzes sollen Messungen unter konstanter Dauerlast, das Variieren der Sensortemperatur und das Hinzufügen weiterer Messkanäle jederzeit möglich sein.
Der für den Messausschlag entscheidende Materialverbund des Sensors besteht aus Silizium und Glas. Die Verwendung von Glas im Materialverbund kann bei hohen mechanischen Spannungen durch das Fließen des Werkstoffs zu einer Drift des Messwerts führen. Das Fügen von Silizium und Glas erfolgt dabei durch das anodische Bondverfahren.
Um ein Messergebnis interpretieren zu können und um die Funktionalität des Messtandes zu zeigen, werden mögliche Ursachen für eine Drift des Sensorsignals benannt. Dabei haben die Fließeigenschaften und das Versetzungsgleiten der verwendeten Materialien einen Einfluss auf einen sich ändernden Spannungszustand im Material. Dies hat direkte Auswirkungen auf das Messsignal, dass den mechanischen Spannungszustand des Siliziumverformungskörpers auswertet.
Die Messergebnisse bestätigen die Annahmen, dass das Ausgangssignal des piezoresistiven Silizium-Höchstdrucksensors eine starke Drift aufweist. Eine durchgeführte Dauerbelastung des Sensors mit mehr als 200.000 Zyklen hat signifikanten Einfluss auf das Material und kann das Driftverhalten verringern.
Bei der Konzipierung des Messstandes wird die Wahl der Datenerfassungshardware und Sekundärelektronik so getroffen, dass die Messunsicherheit des gesamten Messtands nur geringen Einfluss auf das Messergebnis hat.
| Typ des Eintrags: | Studienarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2006 |
| Autor(en): | Kober, Timo |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Aufbau und Automatisierung eines Messplatzes für piezoresistive Silizium-Hochdrucksensoren |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Ballas, Dr.-Ing. Rüdiger ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
| Publikationsjahr: | 9 Oktober 2006 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Die Bremsdrucküberwachung, Hochdrucksterilisation in der Lebensmittelindustrie und Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsysteme sind die Einsatzgebiete von überlastfesten und zugleich kostengünstigen Drucksensoren. Die Konzepte für piezoresistive Silizium-Drucksensoren sollen deshalb um eine Höchstdruckvariante erweitert werden. Für die Entwicklung eines neuartigen piezoresistiven Silizium-Drucksensors wird ein Messstand mit Druckquelle, Referenzdruckmessung und Datenerfassungssystem benötigt. Durch eine flexible Gestaltung des Messplatzes sollen Messungen unter konstanter Dauerlast, das Variieren der Sensortemperatur und das Hinzufügen weiterer Messkanäle jederzeit möglich sein. Der für den Messausschlag entscheidende Materialverbund des Sensors besteht aus Silizium und Glas. Die Verwendung von Glas im Materialverbund kann bei hohen mechanischen Spannungen durch das Fließen des Werkstoffs zu einer Drift des Messwerts führen. Das Fügen von Silizium und Glas erfolgt dabei durch das anodische Bondverfahren. Um ein Messergebnis interpretieren zu können und um die Funktionalität des Messtandes zu zeigen, werden mögliche Ursachen für eine Drift des Sensorsignals benannt. Dabei haben die Fließeigenschaften und das Versetzungsgleiten der verwendeten Materialien einen Einfluss auf einen sich ändernden Spannungszustand im Material. Dies hat direkte Auswirkungen auf das Messsignal, dass den mechanischen Spannungszustand des Siliziumverformungskörpers auswertet. Die Messergebnisse bestätigen die Annahmen, dass das Ausgangssignal des piezoresistiven Silizium-Höchstdrucksensors eine starke Drift aufweist. Eine durchgeführte Dauerbelastung des Sensors mit mehr als 200.000 Zyklen hat signifikanten Einfluss auf das Material und kann das Driftverhalten verringern. Bei der Konzipierung des Messstandes wird die Wahl der Datenerfassungshardware und Sekundärelektronik so getroffen, dass die Messunsicherheit des gesamten Messtands nur geringen Einfluss auf das Messergebnis hat. |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Bonden anodisch, Drucksensoren Piezoresistiv, Druckwaage, Hochdruckanwendung, Kriechen |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKS 1617 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1617 Art der Arbeit: Studienarbeit Beginn Datum: 02-05-2006 Ende Datum: 09-10-2006 Querverweis: 17/24 EMKD 1552, 17/24 EMKDIS51 Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT) Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT) Abschluss: Diplom (MFT) |
| 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: | 31 Aug 2011 10:17 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
| PPN: | |
| Referenten: | Ballas, Dr.-Ing. Rüdiger ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland |
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