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Beschleunigung

2012-03-14T11:50:12Z

MSRDatenlogger:

{{Infobox Physikalische Größe
|Name= Beschleunigung
|Größenart=
|Formelzeichen= <math>\vec a</math>
|Dim=
|AbgeleitetVon=
|SI= <math>\mathrm{\, \frac{m}{s^2}}</math>
|SI-Dimension= [[Länge (Physik)|L]]·[[Zeit|T]] –2
|cgs= <math>\mathrm{\, \frac{cm}{s^2}}</math>
|cgs-Dimension= [[Länge (Physik)|L]]·[[Zeit|T]] –2
|esE=
|esE-Dimension=
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|emE-Dimension=
|Planck= [[Planck-Beschleunigung]]
|Planck-Dimension= [[Planck-Konstante|ħ]]–1/2·[[Gravitationskonstante|G]]–1/2·[[Lichtgeschwindigkeit|c]]7/2
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|Astro-Dimension=
|Anglo=
|Anglo-Dimension=
|Anmerkungen=
|SieheAuch=
}}

'''Beschleunigung''' bezeichnet die Änderung einer [[Geschwindigkeit]] pro Zeiteinheit.

Der Begriff wird in zwei etwas verschiedenen Bedeutungen benutzt:
* Erhöhung des [[Vektor#L.C3.A4nge.2FNorm eines Vektors|Betrags]] einer Geschwindigkeit. Dies ist die umgangssprachliche Bedeutung, die sich aber zum Beispiel auch im Fachbegriff [[Teilchenbeschleuniger]] findet.
* Im physikalischen Sinn jede Änderung des Geschwindigkeitsvektors. Dies schließt eine Verminderung der Geschwindigkeit oder eine Richtungsänderung bei gleich bleibendem Geschwindigkeitsbetrag ein. Die Beschleunigung in diesem Sinne ist die zeitliche Ableitung des Geschwindigkeitsvektors.

Die [[Internationales Einheitensystem|SI]]-Einheit der Beschleunigung ist m/s². Zum Verständnis braucht man nur die Definition zu bedenken, dass die Beschleunigung angibt, wie viele Geschwindigkeitseinheiten (in m/s) nun pro Zeiteinheit (in s) dazukommen (bzw. abgezogen werden), also muss die Einheit m/s durch einen weiteren Faktor s dividiert werden, was zu m/s² führt.

Die Beschleunigung ist eine [[Vektor|vektorielle]] (gerichtete) Größe, eine der wesentlichen der [[Klassische Mechanik|klassischen Mechanik]], deren [[Bewegung (Physik)|Dynamik]] (Beschleunigung unter Einwirkung von [[Kraft|Kräften]]) erstmals von [[Isaac Newton]] beschrieben wurde (siehe auch [[Newton-Axiome]]). Damit eine Beschleunigung auftreten kann, ist immer eine [[Kraft]] notwendig. Für Systeme mit konstanter Masse in einem [[Inertialsystem]] ergibt sich die Beschleunigung aus dem Verhältnis von [[Kraft]] zu [[Masse (Physik)|Masse]]

:<math>\vec a=\frac{\vec F}{m}</math>.

Beschleunigungsvorgänge spielen in allen bewegten Systemen, wie z. B. [[Fahrzeug]]en, [[Flugzeug]]en oder [[Aufzugsanlage|Aufzügen]], eine wichtige Rolle und sind aufgrund der in diesem Zusammenhang auftretenden [[Trägheitskraft|Trägheitskräfte]] für die darin beförderten [[Mensch]]en und Sachen meist deutlich spürbar.

== Definition ==

Die Beschleunigung <math>\vec a</math> ist eine physikalische Größe aus der [[Kinematik]], die definiert ist als die [[Geschwindigkeit]]sänderung <math>\mathrm{d} \vec{v}</math> pro [[Zeitintervall]] <math>\mathrm d t </math>. Sie ist also die zeitliche [[Differentialrechnung|Ableitung]]

:<math>\vec a(t) = \frac{\mathrm{d}\vec v(t)}{\mathrm{d}t} = \dot{\vec v}(t)</math>

Da die Geschwindigkeit die Ableitung des Ortes nach der Zeit ist, kann man die Beschleunigung auch als zweite Ableitung des Ortsvektors <math>\vec r</math> darstellen

:<math>\vec a(t) = \frac{\mathrm{d}^2\vec r(t)}{\mathrm{d} t^2} = \ddot{\vec r}(t)</math>

Eine ''mittlere'' Beschleunigung kann aus der Differenz der Geschwindigkeiten <math>\Delta v=v(t_2) - v(t_1)</math> zu zwei verschiedenen Zeitpunkten <math>t_1</math> und <math>t_2</math> dividiert durch das zwischen den beiden Zeitpunkten verstrichene Zeitintervall <math>\Delta t=t_2-t_1</math> berechnet werden

:<math>\vec a = \frac{\Delta \vec v}{\Delta t}</math>.

Der Vektor der Geschwindigkeit kann als Produkt aus dem [[Betrag (Vektor)|Betrag]] <math>v</math> der Geschwindigkeit und dem [[Frenetsche Formeln|Tangenteneinheitsvektor]] <math>{\hat{t}}</math> dargestellt werden:
:<math>\vec{v}=v\,\hat{t}</math>
Die Ableitung dieses Ausdrucks nach der Zeit ist die Beschleunigung. Die zeitliche Ableitung des Tangenteneinheitsvektors kann über die [[Bogenlänge]] <math>s</math> berechnet werden:
:<math>\vec{a}=\frac{\mathrm d\vec v }{\mathrm dt}=\frac{\mathrm d(v\hat t)}{\mathrm dt}=\left( \frac{\mathrm dv}{\mathrm dt} \right)\hat t +v\left( \frac{\mathrm d\hat t}{\mathrm dt} \right)</math>    mit    <math>\frac{\mathrm d\hat t}{\mathrm dt}=\underbrace{\frac{\mathrm d\hat t}{\mathrm ds}}_{\hat n/\rho}\underbrace{\frac{\mathrm ds}{\mathrm dt}}_{v}=\frac{v}{\rho} \hat n</math>

:<math>\vec a =a_{t}\hat{t}+a_{n}\hat n = \dot{v}\hat t +\frac{v^{2}}{\rho } \hat n</math>

Dabei ist <math>\rho</math> der [[Krümmungsradius]] der Bahn und <math>\hat n</math> der [[Frenetsche Formeln|Normaleneinheitsvektor]] quer zur Bahnkurve in Richtung des [[Krümmungskreis|Krümmungsmittelpunkts]].

Die Beschleunigung <math>\vec a</math> kann aufgeteilt werden in eine zur Bewegungsrichtung <math>\vec v</math> parallelen Beschleunigung (''Tangentialbeschleunigung'')
:<math>a_{t}=\dot{v}</math>
und eine senkrecht dazu stehende ''Normalbeschleunigung''
:<math>a_{n}=\frac{v^{2}}{\rho }</math>.

Die zeitliche Ableitung der Beschleunigung (also die dritte Ableitung des Ortsvektors nach der Zeit) ist der [[Ruck]]:

:<math>\vec {j}(t)= \dot \vec {a}(t)=\ddot \vec {v}(t) = {\mathrm d^3\vec {r}(t)\over \mathrm{d}t^3}</math>,

== Sonderfälle der Beschleunigung ==
* Verschwindende Beschleunigung (<math>\vec a = \vec 0</math>): Die Geschwindigkeit bleibt in Betrag und Richtung unverändert, der Körper verharrt in Ruhe oder in [[Gleichförmige Bewegung|gleichförmiger Bewegung]].
* Eine Beschleunigung entgegen der momentanen Bewegungsrichtung wird auch '''Bremsung''' oder Verzögerung genannt.
* Konstante Beschleunigung führt im Rahmen der [[Klassische Mechanik|klassischen Mechanik]] zu [[Gleichmäßig beschleunigte Bewegung|gleichmäßig beschleunigter Bewegung]] mit zeitlich gleichförmig wachsender Geschwindigkeit. Nach der [[Spezielle Relativitätstheorie|speziellen Relativitätstheorie]] gilt dies nur näherungsweise. Wobei die Näherung sehr gut ist, wenn die beteiligten Geschwindigkeiten sehr viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit sind.
* Eine Kreisbewegung mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag kommt zustande, wenn eine konstante ''[[Zentripetalbeschleunigung]]'' besteht. Diese Beschleunigung ist nach innen auf den Kreismittelpunkt hin gerichtet, also immer exakt quer zur jeweiligen momentanen Bewegungsrichtung auf der Kreisbahn. Ein mitbewegter Beobachter hingegen spürt eine gleich große Beschleunigung vom Mittelpunkt weg nach außen (''Zentrifugalbeschleunigung''). Durch die rechtwinklige Richtung der Zentripetalkraft zur Bewegungsrichtung wird nicht der Betrag der Geschwindigkeit verändert, sondern immer nur deren Richtung, eben um eine Kreisbahn zu formen.
* Beim freien Fall auf der Erde werden alle Körper mit der [[Erdschwerebeschleunigung]] von <math>g = 9,81 {\mathrm m}/{\mathrm s}^2</math> in Richtung Erdmittelpunkt beschleunigt. Allerdings gibt es regionale Schwankungen, da die Erdgestalt von einer Kugel abweicht ([[Erdabplattung]]) und der innere Aufbau der Erde nicht völlig homogen ist (siehe [[Schwereanomalie]]).

== Ruck ==
Der ''[[Ruck]]'', die zeitliche Änderung einer Beschleunigung, hat z. B. eine Bedeutung bei der dynamischen Anregung von Maschinen und anderen [[Schwingung|schwingungsfähigen]] Systemen. So vollführt bei einer Autofahrt der Beifahrer einen „Kopfnicker“, wenn der Fahrer zu schnell einkuppelt. Die zeitliche Änderung einer Zentripetalbeschleunigung heißt [[Querruck]].

== Messung der Beschleunigung ==
Es existiert eine Vielzahl von [[Beschleunigungssensor]]en für verschiedene Anwendungen, von hohen Messbereichen (z. B. +/- 50.000 ''g'') bis zu hochgenauen Messungen. Dies ermöglicht durch zweifache Integration über die Zeit eine Ortsbestimmung von Flugzeugen über einen mittellangen Zeitraum (z. B. für den Fall, dass das [[Global Positioning System|GPS]]-System ausfällt.)

== Beispiele für die Größe von Beschleunigungen ==
* Die Beschleunigung beim freien Fall ohne [[Luftwiderstand]] in der Nähe der Erdoberfläche, üblicherweise mit ''g'' bezeichnet, beträgt etwa 9,81 m/s2. Damit wird eine Geschwindigkeit von 100 km/h in 2,83 Sekunden erreicht.
* Bei [[Nähmaschine]]n wirken auf die Nadel Beschleunigungen von bis zu 6.000 ''g''.
* Bei einer [[Waschmaschine]] wirken im Schleudergang mehr als 300 ''g'' auf den Trommelinhalt.
* Beim Fahrradfahren treten Beschleunigungen von etwa 1 m/s² auf (Freizeitfahrer) und bei Sportprofis etwa 2 m/s².
* Ein Mittelklassewagen kann Beschleunigungen bis zu 5 m/s² und Autos höherer Klasse sogar mehr als 6 m/s² hervorbringen.
* Beim [[Bremse]]n eines [[Automobil|Autos]] treten negative Beschleunigungen von bis zu 10,5 m/s² auf.
* Bei den [[Dragster]]-Fahrzeugen der Top-Fuel-Klasse treten beim Start +6 ''g'' (60 m/s²) und beim Abbremsen −6 ''g'' an Beschleunigung auf.
* Ein vollbeladener [[Jumbo-Jet]] erfährt eine Beschleunigung von etwa 1,6 m/s².
* Der [[Intercity-Express|ICE]] erreicht eine Beschleunigung von etwa 0,5 m/s², ein moderner [[DBAG-Baureihe 423|S-Bahn-Triebwagen]] sogar 1,0 m/s².
* Während der ersten Schritte eines [[Sprint]]s wirken Beschleunigungen von etwa 4 m/s² auf den Sportler.
* Die Kugel beim [[Kugelstoßen]] wird bei der Abstoßphase mit etwa 10 m/s2 beschleunigt.
* Ein [[Tennis]]ball kann Beschleunigungen bis zu 10.000 m/s² erfahren.
* Tisch[[zentrifuge]]n im Laborbedarf können Beschleunigungen von 12.000 ''g'' erzielen.
* Ultrazentrifugen im Laborbedarf können Beschleunigungen von 200.000 ''g'' erzielen.
* Auf der [[Achterbahn]] Silverstar im [[Europa-Park]] herrschen Vertikalbeschleunigungen von bis zu 4 ''g'' (etwa 40 m/s²).
* Bei [[Nesselzelle]]n wird der Stachel mit bis zu 5.410.000 ''g'' beschleunigt.
* Bei einer Atombombenexplosion werden Beschleunigungen von bis zu 100 Milliarden ''g'' erreicht.
* Am Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs mit etwa 3 Sonnenmassen werden etwa 500 Milliarden ''g'' erzeugt.
* Ein [[Elektron]], das zwischen zwei [[Elektrisches Feld#Homogenes elektrisches Feld (Plattenkondensator)|Platten]] im Vakuum (Spannung 5,7 V und Entfernung 5 cm) liegt, wird mit etwa 2 Billionen ''g'' beschleunigt.

== Umgangssprachliche Verwendung ==
* Bei [[Kraftfahrzeug]]en wird die erreichbare Beschleunigung als ein wesentlicher Parameter zur [[Klassifizierung]] der Leistung verwendet. Es wird dabei jedoch nicht direkt die physikalische Größe angegeben (die ohnehin je nach Geschwindigkeit und Fahrzustand verschieden ist), sondern meist eine Art Mittelwert in der Form „Sekunden von 0 auf 100 km/h“ (auch 160 oder 200 km/h).
* Die „Kosmologische Beschleunigung“ ist ein für die ''[[Kosmologie|Expansion des Universums]]'' verwendeter Ausdruck.
* In der [[Psychologie]] wird die subjektiv empfundene zunehmende Geschwindigkeit im täglichen Leben mit der Alterung in Verbindung gebracht (siehe hierzu auch [[Entschleunigung]], [[Gerontologie]]).

== Siehe auch ==
* [[Bremsverzögerung]]
* [[Gal (Einheit)|Gal]]
* [[Beschleunigungs-Logger]]

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Beschleunigung}}
* [http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Physik/Versuch12-5.pdf Untersuchungen zur Beschleunigung an der Atwoodschen Fallmaschine]
* [http://de.unitjuggler.com/acceleration-konvertieren.html Umrechnen zwischen den verschiedenen Einheiten der Beschleunigung]

[[Kategorie:Kinematik]]
[[Kategorie:Physikalische Größenart]]

[[af:Versnelling]]
[[am:ፍጥንጥነት]]
[[an:Aceleración]]
[[ar:تسارع]]
[[arz:تسريع]]
[[ast:Aceleración]]
[[az:Təcil]]
[[be:Паскарэнне]]
[[be-x-old:Паскарэньне]]
[[bg:Ускорение]]
[[bn:ত্বরণ]]
[[bs:Ubrzanje]]
[[ca:Acceleració]]
[[ckb:لەز]]
[[cs:Zrychlení]]
[[cy:Cyflymiad]]
[[da:Acceleration]]
[[el:Επιτάχυνση]]
[[en:Acceleration]]
[[eo:Akcelo]]
[[es:Aceleración]]
[[et:Kiirendus]]
[[eu:Azelerazio]]
[[fa:شتاب]]
[[fi:Kiihtyvyys]]
[[fiu-vro:Kipõndus]]
[[fr:Accélération]]
[[fy:Fersnelling (natuerkunde)]]
[[ga:Luasghéarú]]
[[gl:Aceleración]]
[[gv:Bieauaghey]]
[[hak:Kâ-suk-thu]]
[[he:תאוצה]]
[[hi:त्वरण]]
[[hif:Acceleration]]
[[hr:Ubrzanje]]
[[hu:Gyorsulás]]
[[ia:Acceleration]]
[[id:Percepatan]]
[[io:Acelero]]
[[is:Hröðun]]
[[it:Accelerazione]]
[[ja:加速度]]
[[ka:აჩქარება]]
[[kk:Үдеу]]
[[km:សំទុះ]]
[[ko:가속도]]
[[krc:Терклениу]]
[[la:Acceleratio]]
[[lt:Pagreitis]]
[[lv:Paātrinājums]]
[[mk:Забрзување]]
[[ml:ത്വരണം]]
[[mn:Хурдатгал]]
[[mr:त्वरण]]
[[ms:Pecutan]]
[[ne:प्रवेग]]
[[nl:Versnelling (natuurkunde)]]
[[nn:Akselerasjon]]
[[no:Akselerasjon]]
[[nov:Akseleratione]]
[[oc:Acceleracion]]
[[pa:ਤਵਰਣ]]
[[pl:Przyspieszenie]]
[[pnb:اسراع]]
[[pt:Aceleração]]
[[qu:P'ikwachiy]]
[[ro:Accelerație liniară]]
[[ru:Ускорение]]
[[rue:Акцелерація]]
[[scn:Accilirazzioni]]
[[sh:Ubrzanje]]
[[si:ත්වරණය]]
[[simple:Acceleration]]
[[sk:Zrýchlenie]]
[[sl:Pospešek]]
[[sn:Rufangu]]
[[sq:Nxitimi]]
[[sr:Убрзање]]
[[su:Akselerasi]]
[[sv:Acceleration]]
[[szl:Szwůng]]
[[ta:முடுக்கம்]]
[[te:త్వరణము]]
[[th:ความเร่ง]]
[[tl:Akselerasyon]]
[[tr:İvme]]
[[tt:Тизләнеш]]
[[uk:Прискорення]]
[[ur:اسراع]]
[[vec:Acelerasion]]
[[vi:Gia tốc]]
[[war:Akselerasyon]]
[[yi:פארגיכערונג]]
[[zh:加速度]]
[[zh-min-nan:Ka-sok-tō͘]]
[[zh-yue:加速度]]

Temperatursensor

2012-03-14T11:46:21Z

MSRDatenlogger:

'''Temperatursensoren''' sind meist [[Elektronik|elektronische]] Bauelemente, die eine [[Temperatur]] in eine [[Elektrizität|elektrische]] [[Physikalische Größe|Größe]] umwandeln.

== Beispiele ==

=== Bauteile, die ihren Widerstand verändern ===
* [[Heißleiter]] verringern ihren [[Elektrischer Widerstand|Widerstand]] bei Temperaturerhöhung, sie bestehen aus Keramik oder aus Silizium und heißen, wenn sie zu Messzwecken verwendet werden, auch [[Thermistor]].
* [[Kaltleiter]] erhöhen ihren Widerstand bei Temperaturerhöhung.
** [[Widerstandsthermometer]] aus Platin ([[PT100]]) haben einen nahezu temperaturlinearen Widerstandsverlauf. Sie können zwischen −200 °C und +850 °C eingesetzt werden.
** [[Kaltleiter#Silizium|Silizium]]-Sensoren werden im Temperaturbereich von −50 °C bis +150 °C eingesetzt.
** Keramik-Kaltleiter weisen bei einer materialspezifischen Temperatur einen starken Widerstandsanstieg auf. Sie können auch als selbstregelndes Heizelement oder als [[Thermosicherung]] verwendet werden. Dienen sie zu Messzwecken, heißen sie ebenfalls [[Thermistor]].

[[Datei:NPN Thermometer Schaltung.svg|thumb|Elektrisches Thermometer, bei dem die Basis-Emitterspannung um ca. 2,2 mV/°C sinkt]]
=== Bauteile, die direkt ein verarbeitbares elektrisches Signal liefern ===
* Integrierte [[Halbleiter-Temperatursensor]]en ([[Festkörperschaltkreis]]e) liefern
** einen zu ihrer Temperatur proportionalen Strom (Beispiel: AD 592 <ref>[http://www.analog.com/en/temperature-sensing-and-thermal-management/analog-temperature-sensors/ad592/products/product.html]</ref>, proportional zur absoluten Temperatur 1 µA/K)
** eine zu ihrer Temperatur proportionale Spannung (Beispiel: LM335 <ref>[http://www.datasheetcatalog.net/datasheets_pdf/L/M/3/3/LM335.shtml]</ref>, 10 mV/K)
** ein temperaturabhängiges digitales Signal (z. B. AD7314)
* Die Basis-Emitterspannung eines [[Transistor]]s sinkt mit steigender Temperatur

=== Weitere Verfahren ===
* Wärmefühler mit [[Schwingquarz]] als Messelement. Die [[Resonanzfrequenz]] des schwingenden Quarzes verändert sich abhängig von der Temperatur und kann sehr präzise gemessen werden.
* [[Thermoelement]]e wandeln eine Temperaturdifferenz durch den [[Seebeck-Effekt]] in eine [[elektrische Spannung]] um.
* [[Pyroelektrizität|Pyroelektrische]] Materialien ändern die Ladungsträgerdichte an ihrer Oberfläche bei Temperatur''schwankungen'' durch Veränderung der [[Spontane Polarisation|spontanen Polarisation]]. Einsatz in [[Pyrometer]]n (Strahlungstemperatur-Messung im mittleren [[Infrarot]]) und bei [[Bewegungsmelder]]n.
* [[Pyrometer]] und [[Wärmebildkamera]]s arbeiten berührungslos und messen die [[Wärmestrahlung]]
* Mechanisch arbeitende [[Temperaturschalter]], z. B. [[Bimetallschalter]], die durch Krümmung eines [[Bimetall]]es einen Schalter betätigen. Anwendungen in [[Toaster]]n und Bügeleisen.
* [[Curie-Effekt]]-Temperatursensoren bestehen aus einem [[Dauermagnet]]en, der unterhalb der [[Curie-Temperatur]] an ferromagnetischem Material haftet und oberhalb dieser Temperatur abfällt und dabei einen Schalter betätigt. Je nach dem Abstand zwischen Magnet und Eisen schaltet der Sensor nach Abkühlung selbsttätig wieder ein oder muss zurückgestellt werden. Anwendung in temperaturgeregelten [[Lötkolben]].
* [[Faseroptische Temperaturmessung|Faseroptische Temperatursensoren]] messen das Temperaturprofil entlang einer [[Glasfaser]]. Sie beruhen auf dem [[Raman-Effekt]] oder der temperaturabhängigen Änderung der [[Brechzahl]] in [[Faser-Bragg-Gitter]]-Sensoren (FBGS).

Andere Begriffe für Temperatursensoren sind: Wärmefühler, Temperaturfühler, Wärmesensor.

== Integrierte Temperatursensoren ==
In vielen integrierten Schaltungen werden Temperatursensoren eingebaut, um temperaturabhängige Regelungen oder einen Schutz gegen Überhitzung zu erreichen. Beispiele sind:
* [[Mikroprozessor]]en, als Übertemperaturschutz (bei Erreichen von definierten Temperaturschwellen wird die Taktfrequenz reduziert, um eine weitere Erhöhung der Temperatur zu vermeiden)
* [[DRAM]]-Speicher, zur Regelung der [[DRAM#Refresh|Refresh]]-Frequenz, die stark temperaturabhängig ist (in etwa exponentielles Verhalten)
* Leistungshalbleiter, als Überhitzungsschutz ([[Leistungs-MOSFET#Weiterentwicklung|Smart-Power]])

== Siehe auch ==
[[Wärmemengenzähler]], [[Heizkostenverteiler]], [[Thermografie]], [[Energy harvesting|Energy Harvesting]]
* [[Datenlogger]] mit integrierten Temperatursensoren zur Temperaturmessung

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Temperaturmessung]]
[[Kategorie:Sensor]]
[[Kategorie:Elektrische Messtechnik]]

[[nl:Temperatuursensor]]
[[zh:温度传感器]]

Vibration

2012-03-14T10:59:56Z

MSRDatenlogger:

'''Vibrationen''' sind in der [[Mechanik]] [[Periode (Physik)|periodisch]]e, meist mittel- bis höher[[Frequenz|frequente]] und nieder[[Amplitude|amplitudige]] '''[[Schwingung|Schwingungen]]''' von [[Materie|Stoffen]] und [[Körper (Physik)|Körper]]n, die entweder selbst [[Elastizität (Physik)|elastisch]] sind oder aus elastisch verbundenen Einzelteilen oder Bausteinen bestehen. Nicht-elastische Körper können schwingfähig gemacht werden, indem sie mechanisch [[Spannung (Mechanik)|gespannt]] werden. Im Gegensatz zum Begriff ''Schwingung'' suggeriert ''Vibration'' die unmittelbare [[akustische Wahrnehmung|Hörbarkeit]] oder [[haptische Wahrnehmung|Fühlbarkeit]] des Vorgangs. Viele Organismen besitzen [[Rezeptor]]en, die nicht auf einfache Berührung, wohl aber auf periodische mechanische Reize reagieren. Der Übergang vom ''Fühlen'' zum ''Hören'' ist dabei eher graduell.

== Musik, Akustik ==
Auch bei [[Musikinstrument]]en versteht man unter Vibrationen zunächst das unerwünschte Mitschwingen von Bauteilen, die dauerhafte [[Störgeräusch]]e produzieren. Auch hier dienen u. a. [[Filz]]- oder Leder[[polster]] zur Eliminierung von Vibrationen.

== Wahrnehmung, Sinne, Haut ==
In der [[Sinnesphysiologie]] versteht man unter Vibrationen leichte Erschütterungen, die über spezielle [[Rezeptor]]en ([[Vater-Pacini-Körperchen]]) registriert werden. Die [[Pallästhesie|Vibrationswahrnehmung]] ist Teil der [[Haptische Wahrnehmung|haptischen Wahrnehmung]] und wird der [[Taktile Wahrnehmung|Feinwahrnehmung]] (epikritische Sensibilität) zugeordnet.

In der [[Massage#Klassische Massage|Klassischen Massage]] ist die Vibration einer der dort angewendeten fünf Handgriffe.

== Auswirkungen auf den Körper ==
Je nach Frequenzbereich der Vibration können bei längerer Belastung, beispielsweise beim Arbeiten, zunächst allgemeines Unbehagen und später auch verschiedene Symptome wie zum Beispiel Schmerzen im Unterleib oder Brustkorb sowie Rücken- oder Kopfschmerzen auftreten. Jahrelange Belastung durch Vibrationen können, je nach Einwirkungsort, zu Lendenwirbelsäulen- und Gelenkschäden führen. Des Weiteren können vibrationsbedingte Durchblutungsstörungen auftreten, vor allem in den Händen.

Diese Schädigungen gelten als [[Berufskrankheit]]en.

== Vibrationsverminderung ==
Die Maßnahmen zur Vibrationsbekämpfung entsprechen weitgehend denen der [[Lärmbekämpfung]], da sie häufig mit [[Lärm]] einhergehen und ähnliche Ursachen und Verbreitungswege haben.

Um das Arbeiten in einer Umgebung mit Vibrationen so erträglich wie möglich zu gestalten, sollte bei der Arbeitsplatzgestaltung auf folgende Dinge geachtet werden:
Nach Möglichkeit sollten drehende statt [[Oszillation|oszillierende]] Maschinenteile verwendet werden. [[Riementrieb]]e sind [[Kettentrieb]]en vorzuziehen. [[Bohren]] verursacht weniger Vibrationen als [[Stanzen_(Technik)|Stanzen]], [[Hammer|Hämmern]] oder [[Ramme_(Maschine)|Rammen]]. Ein Elektroantrieb läuft wesentlich vibrationsärmer als ein Verbrennungsmotor.

Außerdem kann der Arbeitsplatz auch durch [[Schwingungsisolation]] hinter der Vibrationsquelle geschützt werden. Hierbei wird zwischen aktiver (Vibrationserreger wird isoliert) und passiver (zu schützender Arbeitsbereich wird isoliert) Isolation unterschieden.

Nationale Arbeitsschutzverordnungen, die vibrationsbedingte Schädigungen vermeiden sollen, bilden die rechtliche Grundlage für Maßnahmen zur Vibrationsverminderung. In Deutschland ist dies beispielsweise die [[Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung]] vom März 2007.

== Siehe auch ==
* [[Rauschen (Physik)]]
* [[Mechanische Schwingungen]]
* [[Vibrationstraining]]
* [[Vibrationssonde]]
* [[Antischall]], ''Gegenschall''
* [[Humanschwingung]]en, Vibrationen oder mechanische Schwingungen, die auf den Menschen einwirken
* [[Vibrationsprüfung]]
* [[Beschleunigungs-Logger]], für Vibrationsmessungen

== Literatur ==
* [[BAuA]]: [http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Vibration/Literatur.html?__nnn=true&__nnn=true Publikationen zum Thema "Wirkung von Vibrationen auf den Menschen"]
* European Agency for Safety and Health at Work: [http://osha.europa.eu/en/publications/reports/8108322_vibration_exposure/view Workplace exposure to vibration in Europe: an expert review]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Technische Mechanik]]
[[Kategorie:Körperschall]]
[[Kategorie:Tastsinn]]

[[ar:اهتزاز]]
[[da:Vibration]]
[[en:Vibration]]
[[es:Vibración]]
[[fa:ارتعاش]]
[[fi:Värähtely]]
[[fr:Vibration]]
[[hr:Vibracije]]
[[hu:Rezgés]]
[[id:Getaran]]
[[it:Vibrazione]]
[[mr:कंपन]]
[[pl:Wibracje]]
[[ru:Вибрация]]
[[simple:Vibration]]
[[sl:Vibracija]]
[[sv:Vibration]]
[[tr:Titreşim]]
[[zh:振動學]]

Vibration

2012-03-14T10:58:56Z

MSRDatenlogger:

'''Vibrationen''' sind in der [[Mechanik]] [[Periode (Physik)|periodisch]]e, meist mittel- bis höher[[Frequenz|frequente]] und nieder[[Amplitude|amplitudige]] '''[[Schwingung|Schwingungen]]''' von [[Materie|Stoffen]] und [[Körper (Physik)|Körper]]n, die entweder selbst [[Elastizität (Physik)|elastisch]] sind oder aus elastisch verbundenen Einzelteilen oder Bausteinen bestehen. Nicht-elastische Körper können schwingfähig gemacht werden, indem sie mechanisch [[Spannung (Mechanik)|gespannt]] werden. Im Gegensatz zum Begriff ''Schwingung'' suggeriert ''Vibration'' die unmittelbare [[akustische Wahrnehmung|Hörbarkeit]] oder [[haptische Wahrnehmung|Fühlbarkeit]] des Vorgangs. Viele Organismen besitzen [[Rezeptor]]en, die nicht auf einfache Berührung, wohl aber auf periodische mechanische Reize reagieren. Der Übergang vom ''Fühlen'' zum ''Hören'' ist dabei eher graduell.

== Musik, Akustik ==
Auch bei [[Musikinstrument]]en versteht man unter Vibrationen zunächst das unerwünschte Mitschwingen von Bauteilen, die dauerhafte [[Störgeräusch]]e produzieren. Auch hier dienen u. a. [[Filz]]- oder Leder[[polster]] zur Eliminierung von Vibrationen.

== Wahrnehmung, Sinne, Haut ==
In der [[Sinnesphysiologie]] versteht man unter Vibrationen leichte Erschütterungen, die über spezielle [[Rezeptor]]en ([[Vater-Pacini-Körperchen]]) registriert werden. Die [[Pallästhesie|Vibrationswahrnehmung]] ist Teil der [[Haptische Wahrnehmung|haptischen Wahrnehmung]] und wird der [[Taktile Wahrnehmung|Feinwahrnehmung]] (epikritische Sensibilität) zugeordnet.

In der [[Massage#Klassische Massage|Klassischen Massage]] ist die Vibration einer der dort angewendeten fünf Handgriffe.

== Auswirkungen auf den Körper ==
Je nach Frequenzbereich der Vibration können bei längerer Belastung, beispielsweise beim Arbeiten, zunächst allgemeines Unbehagen und später auch verschiedene Symptome wie zum Beispiel Schmerzen im Unterleib oder Brustkorb sowie Rücken- oder Kopfschmerzen auftreten. Jahrelange Belastung durch Vibrationen können, je nach Einwirkungsort, zu Lendenwirbelsäulen- und Gelenkschäden führen. Des Weiteren können vibrationsbedingte Durchblutungsstörungen auftreten, vor allem in den Händen.

Diese Schädigungen gelten als [[Berufskrankheit]]en.

== Vibrationsverminderung ==
Die Maßnahmen zur Vibrationsbekämpfung entsprechen weitgehend denen der [[Lärmbekämpfung]], da sie häufig mit [[Lärm]] einhergehen und ähnliche Ursachen und Verbreitungswege haben.

Um das Arbeiten in einer Umgebung mit Vibrationen so erträglich wie möglich zu gestalten, sollte bei der Arbeitsplatzgestaltung auf folgende Dinge geachtet werden:
Nach Möglichkeit sollten drehende statt [[Oszillation|oszillierende]] Maschinenteile verwendet werden. [[Riementrieb]]e sind [[Kettentrieb]]en vorzuziehen. [[Bohren]] verursacht weniger Vibrationen als [[Stanzen_(Technik)|Stanzen]], [[Hammer|Hämmern]] oder [[Ramme_(Maschine)|Rammen]]. Ein Elektroantrieb läuft wesentlich vibrationsärmer als ein Verbrennungsmotor.

Außerdem kann der Arbeitsplatz auch durch [[Schwingungsisolation]] hinter der Vibrationsquelle geschützt werden. Hierbei wird zwischen aktiver (Vibrationserreger wird isoliert) und passiver (zu schützender Arbeitsbereich wird isoliert) Isolation unterschieden.

Nationale Arbeitsschutzverordnungen, die vibrationsbedingte Schädigungen vermeiden sollen, bilden die rechtliche Grundlage für Maßnahmen zur Vibrationsverminderung. In Deutschland ist dies beispielsweise die [[Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung]] vom März 2007.

== Siehe auch ==
* [[Rauschen (Physik)]]
* [[Mechanische Schwingungen]]
* [[Vibrationstraining]]
* [[Vibrationssonde]]
* [[Antischall]], ''Gegenschall''
* [[Humanschwingung]]en, Vibrationen oder mechanische Schwingungen, die auf den Menschen einwirken
* [[Vibrationsprüfung]]
* [[Beschleunigungs-Logger]]für Vibrationsmessungen

== Literatur ==
* [[BAuA]]: [http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Vibration/Literatur.html?__nnn=true&__nnn=true Publikationen zum Thema "Wirkung von Vibrationen auf den Menschen"]
* European Agency for Safety and Health at Work: [http://osha.europa.eu/en/publications/reports/8108322_vibration_exposure/view Workplace exposure to vibration in Europe: an expert review]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Technische Mechanik]]
[[Kategorie:Körperschall]]
[[Kategorie:Tastsinn]]

[[ar:اهتزاز]]
[[da:Vibration]]
[[en:Vibration]]
[[es:Vibración]]
[[fa:ارتعاش]]
[[fi:Värähtely]]
[[fr:Vibration]]
[[hr:Vibracije]]
[[hu:Rezgés]]
[[id:Getaran]]
[[it:Vibrazione]]
[[mr:कंपन]]
[[pl:Wibracje]]
[[ru:Вибрация]]
[[simple:Vibration]]
[[sl:Vibracija]]
[[sv:Vibration]]
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Beschleunigungs-Logger

2012-03-14T10:50:28Z

MSRDatenlogger:

__KEIN_INHALTSVERZEICHNIS__
Ein '''Beschleunigungs-Logger''' ist ein Messgerät, das [[Stoß (Physik)|Stöße]] oder [[Vibration|Vibrationen]] über einen bestimmten Zeitraum autonom aufzeichnet. Die Stoß- und Vibrationsdaten lassen sich nach dem Aufzeichnen abrufen, anschauen und auswerten.

== Funktion ==
[[Datei:Beschleunigungs-Logger Transportüberwachung.jpg|miniatur|Transportüberwachung mit einem Beschleunigungs-Logger]]
[[File:Beschleunigungs Datenlogger MSR165.jpg|thumb|Mini Logger mit integriertem Beschleunigungssensor zur Transportüberwachung]]
Ein Beschleunigungs-Logger besteht aus [[Beschleunigungssensor]]en, einem Speichermedium, Prozessor und einer Stromversorgung. Die Sensoren messen Daten, das heißt Stöße oder Vibrationen. Der Prozessor verarbeitet die Messdaten und speichert sie mit den zugehörigen Messzeiten auf dem Speichermedium ab. Dadurch lassen sich die Messdaten nach der Messung abrufen, entweder direkt am Logger oder über eine Schnittstelle an einem Computer. Software stellt die Messdaten in Tabellen oder Diagrammen dar und bietet Funktionen, um die Messdaten auszuwerten. Eine gängige Auswertmethode ist das Beschleunigungs-Zeit-Diagramm mit [[Damage Boundary Curve|DBC]].

Die Stoß- und Vibrationsdaten werden entweder kontinuierlich über einen definierten Zeitraum oder basierend auf Ereignissen erfasst, die gewisse Kriterien erfüllen. Mit einer ereignisbasierten Messung lassen sich gezielt Stöße aufzeichnen, die eine kritische Zeitdauer oder Stärke überschreiten.

Beschleunigungs-Logger verwenden nichtflüchtige [[Datenspeicher|Speichermedien]], um die Messdaten zu speichern. Das sind zum Beispiel [[Festplatte]]n oder [[Electrically Erasable Programmable Read Only Memory|EEPROMs]]. Sie benötigen keinen Strom zur Datenaufbewahrung. Deshalb bleiben die Messdaten erhalten, auch wenn die Stromversorgung ausfällt.

== Anwendung ==
{{Infobox DIN
|NR = EN 15433-6
|Bereich = Transportwesen
|Regel = Transportbelastungen - Messen und Auswerten von mechanisch-dynamischen Belastungen - Teil 6: Transportüberwachung mit automatischen Aufzeichnungsgeräten zur Messung stochastisch auftretender Stöße
|Beschreib =
|Jahr = 2.2008
|ISO = -}}
Beschleunigungs-Logger werden unter anderem verwendet, um:
* Empfindliche und wertvolle Güter auf Transporten oder im Lagerumschlag zu überwachen.
* Beschleunigungen in Kraftfahrzeugen zu messen, zum Beispiel für die Rekonstruktion von Verkehrsunfällen.
* Maschinen im produktiven Einsatz zu überwachen, die empfindlich auf Stöße oder Vibrationen reagieren.
* Belastungen für Menschen bei der Fahrt mit Achterbahnen zu ermitteln.
* Beschleunigungen für Gegenstände auf Förderbändern zu bestimmen.

=== Transportüberwachung ===
Beschleunigungs-Logger können den Transport von empfindlichen und gefährlichen Gütern überwachen. Dazu werden sie beim Transport fest mit den Gütern verbunden und zeichnen einwirkende Stöße oder Vibrationen auf. Die Messdaten offenbaren, ob die transportierten Güter einem Schadensrisiko ausgesetzt wurden, oder wann und wodurch ein Schaden entstand. Außerdem lassen sich basierend auf den Messdaten Transportwege, Transportmittel und Transportverpackungen optimieren.

In der Transportüberwachung existiert für Beschleunigungs-Logger die [[Europäische Norm]] EN 15433-6. Normkonforme Logger garantieren definierte Funktionen, Gebrauchstauglichkeit und Sicherheit.

== Weblink ==
*[http://www.beuth.de/cmd%3Bjsessionid=67D3E06B35FC556D22FB9BEFC4DB05EF.2?workflowname=infoInstantdownload&customerid=&docname=9856369&orgdocname=&contextid=beuth&servicerefname=beuth&LoginName=&ixos=toc Inhaltsverzeichnis der DIN EN 15433-6:2008-02 beim Beuth-Verlag]

== Siehe auch ==
* [[Datenlogger]]
[[Kategorie:Messgerät]]

Beschleunigungssensor

2012-03-14T10:48:29Z

MSRDatenlogger:

[[Datei:Accelerometer X-Ray.gif|thumb|right|300pixels|Röntgenaufnahmen eines Beschleunigungssensors aus dem Armband eines Schlafphasenweckers des österreichischen Unternehmens Axbo. Unten Zoom auf einen der Sensoren mit zwei Metallkugeln als Testmasse.]]

Ein '''Beschleunigungssensor''' ist ein [[Sensor]] (Fühler), der die [[Beschleunigung]] misst, indem die auf eine Testmasse wirkende [[Trägheitskraft]] bestimmt wird. Somit kann z. B. bestimmt werden, ob eine Geschwindigkeitszunahme oder -abnahme stattfindet. Der Beschleunigungssensor gehört zur Gruppe der [[Inertialsensor]]en.

Er wird auch ''Beschleunigungsmesser'' oder ''Accelerometer'' genannt, weiterhin ''B-Messer'' und ''G-Sensor''.
Werden [[Beschleunigungs-Logger|kontinuierliche Beschleunigungsmessungen]] aufgezeichnet, so bezeichnet man diese Messreihe als Akzelerogramm (Analog zum [[Seismogramm]], das durch ein [[Seismometer]] aufgezeichnet wird).

== Messgröße ==
Die Beschleunigung wird in der [[Internationales Einheitensystem|SI]]-Einheit [[Meter|m]]·[[Sekunde|s]]-2 (Meter pro Sekunde zum Quadrat) gemessen. In der Praxis wird sie jedoch oft als Vielfaches oder Teil des Mittelwerts der [[Erdschwerebeschleunigung|Erdbeschleunigung]] angegeben. Die mittlere Erdbeschleunigung wird dabei mit ''g'' bezeichnet (kleines „G“ in kursiver Schrift) und beträgt - gerundet - 9,81 m·s-2.

: <math>1g = \mathrm{9{,}81\frac {m}{s^2}}</math>

→ Hauptartikel [[g-Kraft]]

== Anwendungsbeispiele ==
Die Beschleunigung ist eine mechanische Größe, die in vielen Bereichen der [[Technik]] eine große Rolle spielt. Beschleunigungssensoren haben daher eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten - zum Beispiel:
* Messung von (linearen) Beschleunigungen (Beschleunigungsmesser).
* Messung von [[Vibration]]en an Gebäuden und [[Maschine]]n.
* Aktive Federungssysteme in [[Fahrzeug]]en.
* [[Alarmanlage]]n bei beweglichen Gütern oder als Berührungssensor.
* Schutz vor [[Head-Crash]] bei [[Festplatte]]n (z.B. Apples [[Sudden Motion Sensor]] oder Lenovos Active Protection System).
* Health-Care-Anwendungen, Gesundheitsvorsorge und Überwachung.
* Bei [[Crashtest]]s in den [[Crashtest-Dummy|Dummys]] und Fahrzeugen.
* Sensorik in digitalen Kameras (z. B. für automatisches Umschalten von Hochkantbild auf Breitkantbild).
* Sensorik in Handys (z. B. beim [[IPhone|Apple iPhone]] oder [[HTC Dream]]).
* Schadensuntersuchungen beim Warentransport.
* in [[Beschleunigungsschreiber]]n und [[Seismograph]]en auf dem Gebiet der [[Seismik]] und des [[Erdbeben]]-[[Monitoring]]s.
* [[Neigungsmessung]] in statischen Systemen (d. h. solange andere Beschleunigungen im Vergleich zur [[Erdbeschleunigung]] vernachlässigbar sind).
* Aktive [[Lautsprecher]].
* Zusammen mit [[Gyroskop]]en zur Lageregelung oder Stabilisierung von [[Luftfahrzeug]]en wie [[Hubschrauber]]n oder [[UAV]]s.
* Zur Steuerung von Videospielen ([[Wii]])
* In [[Bergbau]] und Technik wurde schon früh die Kontrolle von [[Aufzugsanlage|Aufzügen]] durch Beschleunigungssensoren durchgeführt, wobei hier ein [[1D|eindimensionales]] Messsystem genügte. Spätestens seit Erscheinen der ISO 18738 "Measurement of lift ride quality" im Jahre 2003 hat der dreidimensionale Beschleunigungssensor aber auch Einzug im Aufzugbau gehalten.
* Auch für die [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten-]] und [[Rakete]]ntechnik und die Analyse von Fahrzeugbewegungen oder die [[Autoelektronik]] ist die Beschleunigungsmessung unentbehrlich.

* Präzisions-Accelerometer werden teilweise auch für Messungen im [[Erdschwerefeld]] eingesetzt - siehe [[Gravimetrie (Geophysik)|Gravimetrie]] und [[Gradiometrie]], sowie der ESA-Satellit [[GOCE]].
* Positionsbestimmung mit [[Inertiales Navigationssystem|inertialen Navigationssystemen]] (auch Trägheitsnavigationssystem). INS werden heute insbesondere in der Luftfahrt zunehmend durch GPS abgelöst.
* [[Schlafphasenwecker]]; diese wecken die zu weckende Person zu einem Zeitpunkt auf, zu dem sie sich bewegt. Somit ist sichergestellt, dass die Person nicht in der REM-Phase aufwacht, was normalerweise in einer größeren Müdigkeit im späteren Tagesverlauf führt. Hier genügen auch [[Bewegungssensor]]en.

== Messprinzipien ==
Die ersten dieser [[Messinstrument]]e hatten eine sog. „sensitive (empfindliche) [[Achse (Technik)|Achse]]“, auf der die [[Prüfmasse]] verschiebbar angeordnet war. Sie waren bis etwa 1970 - in Verbindung mit [[Kreiselinstrument|Kreiseltechnik]] - die Basis vieler Steuerungsmethoden und der [[Inertialnavigation]]; später wurden sie weitgehend durch genauere Systeme mit biegsamen [[Quarz]]-Stäben („Q-Flex“) oder [[magnetisch]] stabilisierten Massen ersetzt. Miniaturisierte Sensoren sind meist mit piezoelektrischen Sensoren oder als [[Mikrosystem (Technik)|MEMS]] (Micro-Electro-Mechanical System) aufgebaut.
Viele technische Anwendungen benötigen volle [[dreidimensional]]e Messungen, etwa im [[Maschinenbau]], zur Steuerung von [[Roboter]]n oder in der [[Raumfahrt]]. Hier ist [[Miniaturisierung]] eine wichtige Voraussetzung - neben Unempfindlichkeit gegen Temperatur, Vibrationen und andere Effekte. Zahlreiche Anwendungen kommen aber mit [[2D]]-Sensoren aus, wenn es hauptsächlich um Bewegungen in einer Ebene geht.

Kleinsensoren mit einer Masse von wenigen Gramm haben Messbereiche von einigen ''g'' bis zu Dutzenden oder sogar hunderten ''g'' und sind robust gegen Stöße. Die Auflösung erreicht 0,01m''g''.

Präzisionsinstrumente mit einer Masse von mehreren Kilogramm liefern Genauigkeiten von 10-9''g''.

=== Piezoelektrische Beschleunigungssensoren ===
Ein [[Piezoelektrischer Effekt|piezokeramisches]] Sensorplättchen wandelt dynamische Druckschwankungen in [[elektrisch]]e Signale um, die entsprechend weiterverarbeitet werden können. Die Druckschwankung wird durch eine an der Piezokeramik befestigte („seismische“) Masse erzeugt und wirkt bei einer Beschleunigung des Gesamtsystems auf die Piezokeramik. Dieses System wird z. B. bei Radauswuchtungsmaschinen verwendet, wo jede Unwucht des Rades ein entsprechendes Signal in der Piezokeramik erzeugt. Es erkennt innerhalb von Sekunden die Unwucht am Reifen. Konstante Beschleunigungen (z. B. Erdbeschleunigung) können mit [[Piezoelektrischer Beschleunigungssensor|piezoelektrischen Beschleunigungssensoren]] nicht erfasst werden.

=== Mikrosysteme ===
In den letzten Jahren haben miniaturisierte Beschleunigungssensoren zunehmend Bedeutung erlangt. Diese sind [[MEMS|mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS)]] und werden meist aus [[Silicium]] hergestellt. Diese Sensoren sind Feder-Masse-Systeme, bei denen die „Federn“ nur wenige [[Meter#Mikrometer|μm]] breite Silicium-Stege sind und auch die Masse aus Silizium hergestellt ist. Durch die Auslenkung bei Beschleunigung kann zwischen dem gefedert aufgehängten Teil und einer festen Bezugselektrode eine Änderung der [[Elektrische Kapazität|elektrischen Kapazität]] gemessen werden. Der gesamte Messbereich entspricht einer Kapazitätsänderung von nur ca. 1 [[Pikofarad|pF]], daher muss die Elektronik zur Auswertung dieser kleinen Kapazitätsänderung gleich auf demselben Halbleiterbaustein [[Integrierter Schaltkreis|integriert]] werden.

Es gibt auch Varianten, bei denen auf dem Biegebalken piezoresistive Widerstände durch Ionenimplantation angebracht sind, die entsprechend der Biegung ihren Widerstand ändern und so auf die Beschleunigung zurückschließen lassen.

Für die Herstellung dieser miniaturisierten Sensoren werden die Masse und die kleinen Silizium-Federn (Silizium-Beinchen) mittels [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]] aus dem Silizium herausgeätzt. Um eine freitragende Struktur zu erhalten, wird eine darunterliegende Schicht aus [[Siliziumdioxid]] ebenfalls durch Ätzen entfernt.

Diese Art von Beschleunigungssensoren hat den Vorteil relativ geringer Stückkosten (Massenfertigung) und hoher Zuverlässigkeit (manche solcher Sensoren können noch Beschleunigungen bis zum Tausendfachen des Messbereichs ohne Schaden überstehen). Wegen der geringen Größe zeichnen sie sich auch durch hohe Messgeschwindigkeit aus. Sie werden daher z. B. zur Auslösung von [[Airbag]]s in Fahrzeugen eingesetzt.

Sensoren in MEMS-Technik werden nicht nur für die Messung der (linearen) Beschleunigung, sondern auch für die Messung der [[Winkelbeschleunigung]] hergestellt (sogenannte Gyrosensoren).

=== Weitere „klassische“ Beschleunigungssensoren ===
* [[Dehnungsmessstreifen]]: Eine weitere Möglichkeit die Bestimmung der Kraft auf die Testmasse, indem die Verformung der Befestigung (z. B. eines Stabes) mittels Dehnungsmessstreifen bestimmt wird (vor allem für niedrige Frequenzen geeignet).
* [[Elektromagnetische Induktion|Magnetische Induktion]]: Bei der Bewegung der an einer Feder aufgehängten Testmasse wird durch einen Magneten in einer Spule eine elektrische Spannung induziert, ähnlich wie in einem dynamischen [[Mikrofon]] ([[Tauchspulenmikrofon]]).

== Weblinks ==
{{Commonscat|Accelerometers|Beschleunigungssensor}}

== Siehe auch ==
* [[Beschleunigungs-Logger]]

[[Kategorie:Technische Dynamik]]
[[Kategorie:Sensor]]

[[ar:مقياس التسارع]]
[[bg:Акселерометър]]
[[bs:Mjerač ubrzanja]]
[[ca:Acceleròmetre]]
[[cs:Akcelerometr]]
[[da:Accelerometer]]
[[en:Accelerometer]]
[[es:Acelerómetro]]
[[et:Kiirendusandur]]
[[fa:شتاب‌سنج]]
[[fr:Accéléromètre]]
[[hi:त्वरणमापी]]
[[hr:Mjerač ubrzanja]]
[[it:Accelerometro]]
[[ja:加速度計]]
[[kk:Акселерометр]]
[[ko:가속도계]]
[[lt:Akselerometras]]
[[ne:प्रवेगमापक यन्त्र]]
[[nl:Versnellingsmeter]]
[[no:Akselerometer]]
[[pl:Przyspieszeniomierz]]
[[pt:Acelerômetro]]
[[ro:Accelerometru]]
[[ru:Акселерометр]]
[[sk:Akcelerometer]]
[[sr:Акцелерометар]]
[[sv:Accelerometer]]
[[ta:முடுக்கமானி]]
[[tr:İvmeölçer]]
[[uk:Акселерометр]]
[[zh:加速規]]

Datenlogger

2012-02-15T11:28:35Z

MSRDatenlogger:

Ein '''Datenlogger''' ist eine prozessorgesteuerte Speichereinheit, welche Daten in einem bestimmten Rhythmus über eine Schnittstelle aufnimmt und auf einem Speichermedium ablegt. Der Datenlogger wird häufig mit Sensoren kombiniert, die physikalische Messdaten über eine bestimmte Zeit hinweg erfassen wie beispielsweise [[Temperatur]]en, [[Elektrische Spannung|Spannungen]] und [[Beschleunigung|Beschleunigungen]].

[[Bild:Datenlogger Feuchte, Temperatur, USB-Stick.jpg|thumb|Feuchte- und Temperaturdatenlogger in Form eines USB-Sticks]]

== Aufbau ==
[[Bild:Datenkurven.jpg|thumb|Feuchte- und Temperaturkurven mit den möglichen Darstellungsmöglichkeiten]]
Ein Datenlogger besteht aus einem programmierbaren [[Mikroprozessor]], einem Speichermedium, mindestens einer [[Schnittstelle]] und ein oder mehreren Kanälen zum Anschluss der Datenquelle wie z.B. Sensoren. Die Datenaufnahme erfolgt extern oder intern über eine herstellerabhängige Schnittstelle. Eine interne Schnittstelle liegt dann vor, wenn der Datenlogger mit einem Sensor z.B. einem Temperaturfühler eine Einheit bildet. Die Daten werden von dem Sensor direkt über die interne Schnittstelle an den Datenlogger weitergegeben und abgelegt. Jeder Datenlogger verfügt über mindestens eine externe Schnittstelle zur Aufnahme und Abgabe von Daten aus oder an die Umgebung. Im industriellen und maschinellen Umfeld sind [[RS232]], [[Controller Area Network|CAN]] und [[USB]] die gebräuchlichsten Schnittstellen.

Über Anschlüsse wie USB, [[D-Sub]], [[Bluetooth]], [[WLAN]] oder [[Industrieklemme]]n können beliebige externe Geräte, Sensoren oder Maschinen als Datenlieferant angeschlossen werden. Über diese Zugänge wird ein Datenlogger in der Regel auch für seinen Einsatz konfiguriert (z. B. Start- und Endzeit der Messung, Messintervalle usw.). Die Datenart ist zunächst nicht genauer spezifiziert. Je nach Einsatzgebiet können es Prozess- oder Sensordaten sein. Der Speicherrhythmus hängt von der konkreten Verwendung ab. Der Speichervorgang kann in genauen zeitlichen Abständen erfolgen oder jeweils im Moment der Datenerzeugung. In jedem Fall erfolgt der Speichervorgang immer voll automatisch.

== Sensor-Logger ==
[[Bild:Datalogger.jpg|thumb|Datenlogger Cube (Avisaro 2.0) zur Speicherung von Sensor- und Prozessdaten]]
Für gezielte Anwendungen in der Sensorik werden Datenlogger und Sensor in einem Gerät verbaut. Über den Sensor werden die entsprechenden Messdaten, wie Temperatur, Luftdruck etc. erfasst. Durch einen [[Analog-digital-Umsetzer]] werden diese Daten dann in „Speichergerechte“ Daten gewandelt und auf dem Speichermedium gespeichert. Durch die Art der Speicherung kann einem möglichen Datenverlust (bei leerem Akku) vorgebeugt werden. Die erfassten Daten werden über die Schnittstellen (serielle Schnittstelle, USB, LAN, Bluetooth o. ä.) ausgelesen und mit geeigneter Software ausgewertet. Je nach gewünschten Messgrößen kann ein Datenlogger ein oder mehrere Kanäle besitzen, um gleichzeitig mehrere Sensoren anschließen zu können.

== PDF-Logger ==
Eine spezielle Variante der autonomen Datenlogger ist der PDF-Logger. Dieser erstellt beim Einstecken in eine USB-Schnittstelle automatisch ein [[PDF]]-File mit einem Text und einem Grafikteil der aktuellen Messdaten. Dem PC-[[Betriebssystem]] zeigt sich das Gerät dann als standard [[USB-Massenspeicher]]. Damit ist es möglich beim Empfänger weltweit, ohne Zusatzsoftware einen Report zu generieren. Diese Geräte werden für den weltweiten Versand von Medikamenten (Cold Chain) oder andern sensitiven Produkten verwendet.

== Mini-Logger ==
[[Bild:Mini-Datenlogger_MSR145,_20_x_15_x_52_mm_ca._16_g.jpg|thumb|Mini-Datenlogger (MSR145) mit integrierten Sensoren für Temperatur, Feuchte, Druck, Beschleunigung und Licht]]

Mini-Datenlogger, oftmals auch USB-Logger genannt, zeichnen sich durch ihr ausserordentlich kleines Format aus. Sie sind wahlweise mit internen oder externen Sensoren zum Aufzeichnen verschiedener Messgrössen ausgestattet, verfügen aber trotz ihrer kleinen Grösse über eine sehr hohe Speicherkapazität. Eingesetzt werden Mini-Logger überall dort in Industrie und Wissenschaft, wo die Grösse ein unabdingbares Kriterium ist: z.B. im Gesundheitswesen beim Patientenmonitioring, bei welchem der Patient den Datenlogger über längere Zeit hinweg auf sich tragen muss. In der Forschung werden Mini-Logger beispielsweise eingesetzt, um Beschleunigungskräfte auf den menschlichen Körper (z.B. Piloten, Fallschirmspringer etc.) zu messen. In der Wirtschaft kann es darum gehen, mit dem kleinen Logger unauffällig Transportüberwachung zu betreiben. In Museen oder Galerien wiederum sind Mini-Logger zur Klimaüberwachung nötig. Um aussagekräftige Messwerte vom unmittelbaren Umgebungsklima des Objekts zu gewinnen, müssen die Logger ganz in der Nähe platziert werden. Dennoch sollen die Museumsbesucher die Logger möglichst nicht sehen, was für die Mini-Logger spricht. Die Messwerte der Mini-Logger lassen sich sowohl während der Messungen als auch nach ihrem Abschluss mittels USB auf einen PC übertragen.

== Unterwasser-Datenlogger ==
Unterwasserdatenlogger besitzen neben ihrem wasserdichten Gehäuse einen größeren Speicher für Messwerte und sind besonders stromsparend konstruiert. Dadurch können sie auch über Monate hinweg an schlecht zugänglichen Stellen im Einsatz sein und Daten sammeln. Nach einem Austausch des Speichers können die Daten wie bei normalen Datenloggern einfach über die Schnittstelle ausgelesen werden. Wasserdichte Datenlogger werden aber nicht nur in Gewässern verwendet. Sie werden z. B. auch in Herstellungsprozessen eingesetzt. Dabei kommt der Datenlogger zusammen mit dem Produkt in die Verpackung und überprüft ob die produktionswichtigen Größen wie z. B. der Druck oder die Temperatur eingehalten werden.

== Abgrenzung zum Fahrzeugdiagnosesystem ==
Der Begriff Datenlogger wird vor allem in der Automobilbranche häufig mit dem Begriff [[Fahrzeugdiagnosesystem]] verwechselt. Dabei bieten Datenlogger im Normalfall hauptsächlich Funktionalität zum Aufzeichnen von Messwerten und anderen Daten. Fahrzeugdiagnosesysteme gehen darüber hinaus und beherrschen Datenreduktion, Aufbereitung und Visualisierung der Daten sowie andere Funktionalitäten, die den Benutzer bei der Analyse unterstützen.
== Spezifikationen ==
[[Datei:Mws3_System.jpg|thumb|Professioneller Datenlogger ([[MWS3-Messwertsender|MWS3]]) auf Linux-Basis zur Erfassung von Umweltparametern im [[ODL-Messnetz]]]]
Man muss unterscheiden zwischen Loggern für den "Hausgebrauch" und Loggern für den professionellen Einsatz. Letztere verfügen u. a. über folgende Eigenschaften:
* ein Kalibrierzertifikat, rückverfolgbar zu einer akkreditierten Kalibrierstelle
* haben eine wesentlich höhere Robustheit
* besitzen "Excite" Ausgänge, um aktive (strombenötigende) Sensoren anschließen zu können
* haben parametrierbare Eingänge
* verfügen über weite Eingangsspannungsbereiche
* besitzen eine eigene präzise Uhr
* erweiterte Temperaturbeständigkeit
* besitzen einen oder mehrere Alarmausgänge
* verfügen über extensive Möglichkeiten zur Triggerung (z. B. ereignisgesteuerter Start der Aufzeichnung)
* besitzen Möglichkeiten zur Vernetzung und Fernsteuerung
* es besteht ggfls. die Möglichkeit zur Fernabfrage
* haben eine hohe Genauigkeit und Langzeitstabilität und eine hohe Speicherkapazität
* die Ein/Ausgänge sind standardisiert
* verfügen über die Möglichkeit, beliebige (herstellerunabhängige) Sensoren anschließen zu können
* verfügen über eine Batterie/Akku um Stromausfälle zu überbrücken.

== Heartbeat-Signal ==
Bei besonders kritischen Anwendungen kann der Datenlogger mit einem [[Heartbeat]]-Signalgeber ausgestattet sein, so dass das Überwachungspersonal über einen möglichen Ausfall zeitnah informiert wird.<ref>[http://www.bma-automation.com/Datenlogger.2374.0.html Langzeit-Datenlogger, gefunden am 22.022010].</ref> Dies kann z.B. eine [[SMS]] sein, die über [[Mobilfunk]] abgesetzt wird.

== Quellen ==
[http://www.avisaro.com/tl/datenloggerfunktion.html Avisaro-Glossary Datenlogger]

== Fußnoten ==
<references/>

== Siehe auch ==
* [[Beschleunigungs-Logger]]
* [[Solardatenlogger]]
* [[Live-Tracking]]
* [[Logger (GNSS)]] – ''„GPS-Logger“''
* [[MWS3-Messwertsender]]

[[Kategorie:Elektrotechnisches Messgerät]]

[[ca:Enregistrador de dades]]
[[cs:Datalogger]]
[[da:Data logger]]
[[en:Data logger]]
[[es:Registrador de datos]]
[[fa:دیتالاگر]]
[[fr:Enregistreur de données]]
[[it:Registratore di dati]]
[[ja:データロガー]]
[[kk:Мәліметтерді тіркеу]]
[[nl:Datalogger]]
[[pl:Rejestrator]]

Beschleunigungs-Logger

2012-02-15T10:43:21Z

MSRDatenlogger: