BET101: Mess- und Sensortechnik (mit Praktikum)

Lernpfad Elektronik

BET101: Mess- und Sensortechnik (mit Praktikum)

Kurzporträt BET101: Mess- und Sensortechnik (mit Praktikum)
Worum geht es? In diesem Modul geht es darum, wie technische Systeme ihre Umgebung messen können. Studierende lernen, wie Sensoren elektrische, optische, magnetische oder andere physikalische Größen erfassen und wie daraus verwertbare Signale entstehen. Im Praktikum bauen und untersuchen Studierende Messschaltungen und lernen, Messergebnisse kritisch zu bewerten.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden benötigt, wenn Messsysteme in Entwicklung, Versuch, Produktion oder Qualitätssicherung zuverlässig aufgebaut und beurteilt werden müssen. Die Kompetenzen helfen dabei, Sensoren passend auszuwählen, Messfehler zu erkennen und technische Entscheidungen auf belastbare Messdaten zu stützen.
Wieso ist es interessant? Wer verstehen möchte, wie Geräte Temperatur, Licht, Abstand, Strom oder andere Größen erfassen, bekommt hier einen praxisnahen Einstieg. Das Modul zeigt, wie aus physikalischen Effekten echte Messwerte werden und warum sorgfältiges Messen eine Grundlage moderner Technik ist.
Modulverantwortung

Prof. Dr. Gholamreza Alirezaei

Lehrperson(en)

Prof. Dr. Gholamreza Alirezaei

Verwendbarkeit

Bachelor Elektrotechnik

Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

Wintersemester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS

2 V | 1 Ü | 1 P | - S

Workload
Präsenzstudium: 45 Std. Selbststudium: 90 Std.
Engl. Titel

Measurement and Sensor Technology

Empfohlene Voraussetzungen
  • BB007: Mathematische Grundlagen für Ingenieurwissenschaften: Gleichungen, Funktionen und grundlegende Rechenverfahren zur Auslegung und Bewertung von Messschaltungen.
  • BB003: Grundlagen CAD und Werkstoffe: grundlegende Werkstoff- und Bauteileigenschaften als Kontext für physikalische Sensorprinzipien.
  • BB004: Grundlagen der Mechanik: mechanische Grundgrößen und statische Zusammenhänge als Grundlage mechanischer Messgrößen.
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Die Studierenden können Sensorsignale zielgerichtet erfassen, geeignete Messschaltungen für elektrische, optische und magnetische Größen entwickeln und Messergebnisse methodisch begründet bewerten.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • physikalische Wirkprinzipien und Eigenschaften verschiedener Sensortypen untersuchen,
  • geeignete Sensorschnittstellen und Messschaltungen auswählen und auslegen,
  • Messverfahren mit Multimeter, Oszilloskop und LCR-Meter sowie mit spezialisierten Messsystemen, z. B. für E-/H-Feld, optische und gasanalytische Messgrößen durchführen,
  • Brückenschaltungen und weitere Messanordnungen dimensionieren und anwenden,
  • Messdaten bewerten, Fehlerquellen identifizieren und Kompensationsstrategien entwickeln,
  • ihre Ergebnisse dokumentieren und nachvollziehbar begründen.
WOZU

um später in entwicklungstechnischen oder qualitätssichernden Aufgaben entscheiden zu können, wie sensorbasierte Messungen korrekt aufgebaut, durchgeführt und beurteilt werden.

Inhalte
  • Einführung in die messtechnische Erfassung physikalischer Größen
  • Grundbegriffe der Messtechnik und der Signalerfassung
  • Physikalische Wirkprinzipien und Kenngrößen von Sensoren, elektrische, magnetische und optische Sensorprinzipien
  • Überblick über weitere Sensorarten (z. B. gasanalytisch)
  • Sensorschnittstellen und Messschaltungen
  • Spannungsteiler, Konstantstromspeisung, Brückenschaltungen (z. B. Wheatstone-Brücke)
  • grundlegende Signalaufbereitung
  • Messverfahren und Messgeräte, Messungen mit Multimeter, Oszilloskop (Zeit- und Frequenzbereich) und LCR-Meter
  • Einsatz spezialisierter Messsysteme, z. B. für E-/H-Feld-, optische und gasanalytische Messgrößen
  • Auslegung und Dimensionierung einfacher Messschaltungen
  • Messdatenaufnahme, -darstellung und -auswertung, Messfehler, Störeinflüsse und Messunsicherheiten
  • Strategien zur Fehlerreduktion und -kompensation
Prüfungsvorleistung

aktive Praktikumsteilnahme

Prüfungsleistung

Klausur, 120 Minuten

Literatur
  • E. Hering und G. Schönfelder: Sensoren in Wissenschaft und Technik, Springer 2023.
  • H. Bernstein: Messelektronik und Sensoren, Springer 2024.
  • H. R. Tränkler und L. M. Reindl: Sensortechnik, Springer 2015.
  • H. Czichos: Mechatronik, Springer 2019.
  • S. Hesse und G. Schnell: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Springer 2018.