Klausur Sensortechnik WS 09/10 1. Aufgabe 2P 2. Aufgabe 5P 3

Klausur Sensortechnik WS 09/10
Name:
Auf.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Su:
Pkt
2
5
8
4
4
4
2
5
6
40
wichtige Konstanten
Seebeck-Koeff. µV/K
Bi
Konst.
Ni
Pt
Al
Pb
Ag
Cu
Fe
-75
-35
-18
-4,4
-1,7
0
1,4
1,7
16
Temperaturkoeffizient für Nickel: 0,006 K-1
h•c=1,24 eV•µm
Quarz : piezoelektrische Konstante : 2,3 *10-12 C/N ; Dielektrizitätskonstante : 4,5
ε0 = 8,8*10-12 F/m
Gap-Energie von Ge: Eg = 0,7eV
1. Aufgabe
2P
Ein elektronisches Bauelement weist ein Schrotrauschen von 50µV und ein Johnson-Rauschen von
70µV auf.
Wie groß ist das Gesamtrauschen.
2. Aufgabe
5P
Ein handelsübliches Thermoelement besteht aus 2 Metallen, Konstantan und Eisen, die an einer
Stelle miteinander verschweißt sind. Die beiden Enden dieses Elementes werden über Kupferkabel
mit einem Voltmeter verbunden. Die Temperaturen an den Verbindungsstellen betragen:
Eisen / Konstantan: 80°C,
Eisen / Kupfer: 20°C
Konstantan / Kupfer: 20 °C.
Welche Spannung zeigt das Messgerät:
3. Aufgabe
8P
Ein Nickel-100-Sensor wird mit einem konstanten Messstrom von 0.8 mA betrieben. An ihm fällt eine
Spannung von 200 mV ab. Der Wärmeübergangswiderstand zur Umgebung sei 200 K/W.
Welchen Widerstandswert hat der Sensor?
Welche Temperatur liegt also an ihm an?
Name:
Klausur Sensortechnik WS09/10
Welche Verlustleistung tritt in ihm auf?
Um wieviel Grad erwärmt sich der Sensor durch
diese Verlustleistung?
4. Aufgabe
4P
Skizzieren Sie den Aufbau eines einfachen Gesamtstrahlpyrometers mit Lochblende. Erläutern Sie die
Funktion jedes Bestandteils.
5. Aufgabe
4P
In einer Waage sei ein piezoelektrischer Sensor aus Quarz mit einer Fläche von 2cm² und einer Dicke
von 0.5mm. Auf der Waage steht eine Last mit einer Masse von 75kg.
Wie groß ist die Spannung, die von dem PiezoElement erzeugt wird:
6. Aufgabe
4P
Sie haben einen Hallsensor gekauft, um die Stärke von Magnetfeldern zu messen. Mit welchen der
folgenden Elektronikschaltungen muss dieser Sensor zusammengeschaltet werden, damit man eine
Ausgangsspannung erhält, die der Magnetfeldstärke proportional ist. Bitte ankreuzen. Falsche Antwort
ergibt Punktabzug.)
ja
nein
Konstantstromquelle
Konstantspannungsquelle
Stromverstärker (wandelt Eingangsstrom in Ausgangsspannung um)
Spannungsverstärker (wandelt Eingangsspannung in Ausgangsspannung um)
7. Aufgabe
2P
Zeichnen Sie den inneren Aufbau, also die Schichtenfolge, bei einer pin-Diode.
8. Aufgabe
5P
Eine Si-Photodiode habe untenstehende Kennlinienschar.
Die Photodiode wird mit einem 4 kOhm Widerstand in Reihe geschaltet und an 4 Volt in SperrRichtung .
Zeichnen Sie die Arbeitsgerade ein. (3P)
Welche Spannungen liegen an der Dioe bei den Lichtleistungen P0 (obere Kennlinie), P1 (mittlere
Kennlinie) und P2 (untere Kennlinie)?(je 1P)
Diodenspannung bei P0
Diodenspannung bei P1
ST_WS0910 vom 13.12.2010
2
Name:
Klausur Sensortechnik WS09/10
Diodenspannung bei P2
Photostrom I/mA
2
1.5
1
0.5
4
3
2
1
0
0.5
1
2
Spannung U/V
1
9. Aufgabe
6P
Die Ladungen, die von einem Piezosensor erzeugt werden, können mit einem Ladungsverstärker
verarbeitet werden. Skizzieren Sie einen Ladungsverstärker. Wie müssen Sie ihn dimensionieren,
damit bei einer Ladung von 10-8 C eine Ausgangsspannung von 10V entsteht (Vorzeichen spielen hier
keine Rolle)?
ST_WS0910 vom 13.12.2010
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