Geschwindigkeitsmessung

speed measurement

Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung stehen über physikalische Gesetze in unmittelbaren Zusammenhang.

Bei der Geschwindigkeitsmessung wird ein mittels Sensoren ermittelter Weg (s) auf die für die Zurücklegung benötigte Zeit (t) bezogen. Die Geschwindigkeit (V) wird aus dem Quotienten der Strecke zur benötigten Zeit errechnet. In der elektrischen Messtechnik können alle gängigen Verfahren zur Wegmessung eingesetzt werden. Der zeitliche Bezug wird durch Zeitglieder hergestellt. Auch Signallaufzeiten geben Aufschluss über einen von elektrischen Signalen zurückgelegten Weg. So kann beispielsweise aus der Laufzeit von an Fehlerstellen reflektierten Signalen die Entfernung eines Kabelbruchs ermittelt werden. Dieses Messverfahren wird beispielsweise in der Zeitbereichsreflektometrie (TDR) und der optischen Zeitbereichs-Reflektometrie (OTDR) angewendet.

Neben den nachfolgend beschriebenen Sensorsystemen werden auch Differenzierglieder und Integrierglieder zur Messung von Geschwindigkeit und Beschleunigung eingesetzt.

Die Beschleunigung (a) berechnet sich aus dem Quotienten der Geschwindigkeitsänderung (delta V) pro Zeiteinheit (t). Zur Ermittlung der Beschleunigung dienen Beschleunigungsumformer.

Feder-Masse-Systeme: Diese Sensoren nutzen die Wirkung der Beschleunigung auf ein gedämpftes Feder-Masse-System.

Kapazitiver Beschleunigungsaufnehmer, 
     bei dem sich die Kapazität durch Abstandsänderung verändert
Kapazitiver Beschleunigungsaufnehmer, bei dem sich die Kapazität durch Abstandsänderung verändert lexikon, kompendium, computer, it, elektronik

Kapazitive Beschleunigungssensoren: Bei diesen Sensoren werden Kapazitäten zur Messung der Verschiebung von Massen eingesetzt. Hierbei wird die Masse (m) in einem Differenzialkondensator so aufgehängt, dass bei der durch die Beschleunigung hervorgerufenen Bewegung der Plattenabstand und somit die Kapazität des Kondensators verändert wird. Während die Kapazität des einen Kondensators bei Verringerung des Plattenabstands ansteigt, verringert sie sich bei dem anderen. Die Auswertung der Veränderung erfolgt über eine Brückenschaltung.

Magnetische und induktive Beschleunigungsaufnehmer: Der magnetische Aufnehmer nutzt den Hall-Effekt und hat einen Permanentmagnet, der als Beschleunigungsmasse (m) dient. Der Permanentmagnet verändert seinen Abstand gegenüber einem Hall-Element.

Piezoelektrische Beschleunigungssensoren nutzen den Piezoeffekt. Dabei wird bei Belastung an der Oberfläche eine Ladung erzeugt, die der Kraft proportional ist. Die aus der abgeführten Ladung gewandelte Spannung wird zur Ermittlung der Beschleunigung aus dem physikalischen Zusammenhang von Kraft, Masse und Beschleunigung benutzt.

Inhalt teilen

Partner