Selbstüberwachung differenzdruckbasierter Durchflussmessverfahren für Flüssigkeiten

Die vorliegende Arbeit behandelt das Thema der Selbstüberwachung von Sensoren. Nach grundlegenden Definitionen von Begriffen, die diese interdisziplinäre Thematik betreffen, werden die Ziele der Selbstüberwachung von Sensoren hergeleitet. Hauptziel der Selbstüberwachung ist eine Erhöhung der Verlässlichkeit. Die Zuverlässigkeit des Sensors kann durch die Integration einer reinen Selbstüberwachung nicht erhöht werden. Eine Einteilung der Verfahren zur Selbstüberwachung wird anhand einer Recherche kommerzieller selbstüberwachender Sensoren und Patente vorgestellt. Alle gefundenen Lösungswege können den fünf Verfahren Redundan z, Erzeugung einer Referenzgröße, Analyse des Messsignals, Analyse einer Störgröße und Nutzung von Zusatzsignalen zugeordnet werden. Zu jedem dieser Verfahren werden die Eigenschaften anhand von Vor- und Nachteilen dargestellt. Neue Wege zur Implementierung von Selbstüberwachung in Sensoren können anhand dieser fünf Verfahren gezielt gefunden werden, indem für jede Komponente und jede Wandlungsgröße der Messkette Lösungen zu jedem Verfahren aufgestellt werden. Eine Anwendung dieser Lösungsfindung wird am Beispiel der Wirkdruckmessung vorgestellt. Von den gefunden Selbstüberwachungskonzepten werden drei ausgewählte näher betrachtet und anhand von Experimentalaufbauten untersucht. Dies sind die Zusammenführung von Wirkdruck- und Wirbelzählverfahren, die Umschaltung auf einen Bypass und die Überwachung der Wheatstone-Brücke bei piezoresistiven Differenzdrucksensoren zur Durchflussmessung. Eine Beurteilung der Selbstüberwachungskonzepte basiert auf der Anzahl und der Relevanz der jeweils erkennbaren Störungen