Sensorprinzipien

Sensorprinzipien bezeichnen die grundlegenden Mechanismen, durch die ein Sensor eine physikalische Größe in ein messbares Signal umwandelt. Sie bilden die Grundlage der Klassifikation von Sensoren nach dem verwendeten Messprinzip. Typische Prinzipien sind mechanisch- oder elektrisch-transduktiv: resistiv, kapazitiv, induktiv, piezoelektrisch, optisch, magnetisch, thermoelektrisch sowie elektrochemisch sowie bei Biosensoren auch enzymatisch-biologische Ansätze.

Resistive Sensoren nutzen Änderungen des elektrischen Widerstands, zum Beispiel bei Dehnung oder Temperatur. Kapazitive Sensoren erfassen Veränderungen der Kapazität durch Verschiebung von Elektroden oder durch Änderung des Dielektrikums. Induktive Sensoren arbeiten mit Veränderungen der Induktivität, typischerweise bei Annäherung oder Abstandmessung. Piezoelektrische Sensoren wandeln mechanische Spannungen direkt in elektrische Ladung um und finden Anwendung in Beschleunigungs- oder Drucksensoren. Optische Sensoren verwenden Licht als Signalträger, etwa Photodioden, Fototransistoren, Lichtschranken oder Faseroptik. Magnetische Sensoren nutzen Effekte wie den Hall-Effekt zur Messung von magnetischen Feldern. Thermische Sensoren messen Temperatur über Thermoeffekte oder Widerstandsänderungen. Elektrochemische Sensoren erfassen chemische Größen durch Reaktionen an Elektroden; Biosensoren kombinieren biologische Erkennung mit chemischer Transduktion.

Wesentliche Leistungsmerkmale sind Empfindlichkeit, Linearität, Auflösungsvermögen, Ansprechzeit, Drift und Temperaturstabilität. Vor der Anwendung erfolgen Kalibrierung und Signalaufbereitung (Verstärkung, Filterung). MEMS-Technologie vereint viele Prinzipien in mikroskopischen Bauteilen. Sensorprinzipien bilden die Grundlage für Mess- und Regelaufgaben in Industrie, Umwelt, Medizin und Alltag.