Sensoren

© Fraunhofer ISC
CeSMA bietet eine große Vielfalt an unterschiedlichen mechanischen Sensoren.

Mit Smart Materials werden am CeSMA eine Vielzahl von Sensoren realisiert, mit denen verschiedene mechanische Eigenschaften wie Verformungen bzw. Dehnungen, Drücke bzw. Kräfte und Abstände bzw. die Näherung eines Körpers gemessen werden können. Als Messprinzipien werden kapazitive, resistive und piezoelektrische Verfahren eingesetzt. Entsprechend den verschiedenen zur Verfügung stehenden Klassen von Smart Materials entstehen daraus Sensoren mit unterschiedlichen Messgrößen und Messprinzipien.

Durch die Einstellung der Materialeigenschaften und der geometrischen Strukturen lassen sich wesentliche Sensorspezifikationen wie Messbereich, Messempfindlichkeit und Ortsauslösung in einem weiten Rahmen beeinflussen. Während kapazitive und resistive Elastomersensoren naturgemäß sehr hohe Dehnungen bis etwa 100 % erfassen können, decken piezoelektrische Sensoren den Bereich kleiner Dehnungen von 0,001 bis 2 Promille ab. Der Messbereich von Drucksensoren hängt vom gewählten Sensorprinzip und Design ab und kann zwischen einigen Pa und einigen 100 MPa eingestellt werden. Die übliche Ortsauflösung liegt im Bereich von Zentimetern, kann aber durch besondere Maßnahmen auch in den Millimeter-Bereich reduziert werden. Zur Auslegung der verschiedenen Sensortypen liegen am Center Smart Materials and Adaptive Systems bereits umfangreiche Erfahrungen vor.
 

Aufteilung der Sensorklassen nach gemessenen Sensoreigenschaften:

    Kapazitive Elastomersensoren Resistive Elastomersensoren Piezoelektrische Sensoren
Dehnungssensoren Messbereich
Genauigkeit
Dynamik
0 – ca. 100 %
ca. 1 %
0 – wenige Hz
0 –  ca. 100 %
ca. 10 %
0 – wenige Hz
0 – 0,2 %
ca. 0,001 %
0,01 – 106 Hz
Drucksensoren Messbereich
Genauigkeit
Dynamik
0 – 1 MPa
ca. 1 %
0 – ca. 10 Hz
  0 – 20 GPa
ca. 0,001 %
0,01 – 100 MHz
Näherungssensoren Messbereich
Genauigkeit
Dynamik
0 – ca. 200 mm
ca. 1 %
0 – 1 Hz