传感器 = der Sensor；sensor 源于英语，德语直接用了这个外来语。
传感器的德语定义如下：
Ein Sensor (von lateinisch sentire, dt. „fühlen“ oder „empfinden“), auch als Detektor, (Messgrößen- oder Mess-) Aufnehmer oder (Mess-) Fühler bezeichnet, ist ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften (physikalisch z. B. Wärmemenge, Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Schallfeldgrößen, Helligkeit, Beschleunigung oder chemisch z. B. pH-Wert, Ionenstärke, elektrochemisches Potential) und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signalumgeformt.
Für die Messtechnik wird in DIN 1319-1 der Begriff Aufnehmer (Messgrößen-Aufnehmer) verwendet und definiert als der Teil einer Messeinrichtung, der auf eine Messgröße unmittelbar anspricht. Damit ist der Aufnehmer das erste Element einer Messkette. Gemäß DIN 1319-2 gehört der Aufnehmer zu den Messumformern, bei gleicher physikalischer Größe an Eingang und Ausgang auch zu den Messwandlern.
Die Abgrenzung der Begriffe Sensor und Messgrößenaufnehmer, Messfühler, Messgerät, Messeinrichtung etc. ist fließend, da dem Sensor zusätzlich zum eigentlichen Aufnehmer teilweise weitere Elemente der Messkette zugeordnet werden. Auch verwandte Begriffe sind in der Literatur nicht eindeutig definiert.
Nach Verwendungszweck
Sensoren, die Strahlung (z. B. Licht, Röntgenstrahlung oder Teilchen) nachweisen, bezeichnet man als Strahlungs- bzw. Teilchendetektoren. Auch ein normales Mikrofon ist ein Sensor für den Schallwechseldruck.
Des Weiteren unterscheiden sich Sensoren in verschiedenen Auflösungsarten:
temporale Auflösung: Zeit zwischen zwei Aufnahmen.
spektrale Auflösung: Bandbreite der Spektralkanäle, Anzahl der verschiedenen Bänder.
radiometrische Auflösung: Kleinste Differenz der Strahlungsmenge, die der Sensor unterscheiden kann.
geometrische Auflösung: räumliche Auflösung, d. h. Größe eines Pixels.
Nach Standard
NAMUR-Sensor (Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regeltechnik in der chemischen Industrie)
KTA-geprüfte Sensoren für den Einsatz in Kernkraftwerken
Virtuelle Sensoren
Virtuelle Sensoren (oder auch Softsensoren) sind nicht körperlich existent, sondern sind in Software realisiert. Sie „messen“ (berechnen) Werte, welche aus den Messwerten realer Sensoren mit Hilfe eines empirisch erlernten oder physikalischen Modells abgeleitet werden. Virtuelle Sensoren werden für Anwendungen eingesetzt, in denen reale Sensoren zu teuer sind, oder in Umgebungen, in denen reale Sensoren nicht bestehen können oder schnell verschleißen. Weitere Anwendungsfälle sind Prozesse, in denen die gewünschten Werte nicht messbar sind, da es hierfür keine im Prozess einsetzbaren Hardware-Sensoren gibt oder wenn der Prozess nicht für Kalibrierung und Wartung klassischer Sensoren angehalten werden kann. Virtuelle Sensoren werden in der chemischen Industrie bereits eingesetzt und erschließen sich zunehmend Anwendungen in weiteren Industriezweigen wie z. B. der Kunststoffindustrie.
Digitale Sensoren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Im Bereich der Automatisierung werden analoge Systeme der Regelungstechnik zunehmend von digitalen Systemen verdrängt. Daher steigt der Bedarf an Sensoren, deren Ausgangssignal ebenfalls digital ist. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der A/D-Umsetzer in das eigentliche Sensorsystem eingebunden wird. Dies kann zum Beispiel auf der Grundlage der Delta-Sigma-Modulationstechnik basieren und dadurch viele Vorteile bieten:
- direkt ermitteltes digitales Ausgangssignal (keine Störungen zwischen Sensor und ADU)
- hohe Linearität durch vorhandene Rückkopplung
- ständiger Selbsttest ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand durch benutzen des Limit Cycle der Sigma-Delta-Technik
- hohe Amplitudenauflösung und Dynamik
Nachteilig ist, dass die so erzeugte PWM oft nicht direkt ausgewertet werden kann und erst gefiltert werden muss. Dies kann durch ein analoges Filter und anschließender ADU oder völlig digital geschehen. Zudem ist der Übertragungsweg zum auswertenden System analog und damit störanfällig. Einfache Sensoren für Druck und Temperatur besitzen daher einen echten digitalen Datenausgang mit Anbindung über einen seriellen oder parallelen Bus. Weit verbreitet sind hier:
I²C
SPI
Molekulare Sensoren
Molekulare Sensoren beruhen auf einem einzelnen Molekül, das nach Bindung eines weiteren Moleküls oder durch Bestrahlung mit Photonen unterschiedliche Eigenschaften aufweist, die dann ausgelesen werden können.
Mit fluoreszenzmarkierten Sensoren können über die Änderung des Emissionsspektrums mehr als zwei Zustände erfasst werden. Dadurch kann ein solcher Sensor auch als molekulares Schließsystem verwendet werden.