Kraftsensoren: Aufbau, Funktionsweise und Arten | Online-Quiz

Question 1

Welches physikalische Prinzip liegt der Funktionsweise eines Dehnungsmessstreifen-Kraftsensors zugrunde?

Accepted Answer

Widerstandsänderung durch Dehnung

Answer

Piezoelektrischer Effekt

Answer

Induktiver Effekt

Answer

Kapazitiver Effekt

Question 2

Welche Aussage über Kraftsensoren trifft nicht zu?

Accepted Answer

Sie basieren ausschließlich auf dem piezoelektrischen Effekt.

Answer

Sie wandeln mechanische Kraft in elektrische Signale um.

Answer

Sie können nach Funktionsweise in statische und dynamische Sensoren unterschieden werden.

Answer

Sie finden in verschiedenen Bereichen wie Maschinenbau und Medizin Anwendung.

Question 3

Welche physikalische Größe kann nicht mit einem Kraftsensor gemessen werden?

Accepted Answer

Beschleunigung

Answer

Kraft

Answer

Druck

Answer

Drehmoment

Question 4

Welcher physikalische Effekt wird bei piezoresistiven Kraftsensoren genutzt?

Accepted Answer

Piezoresistiver Effekt

Answer

Piezoelektrischer Effekt

Answer

Photoelektrischer Effekt

Answer

Hall-Effekt

Question 5

Wie wird die Kalibrierung eines Kraftsensors durchgeführt?

Accepted Answer

Alle genannten Methoden

Answer

Mithilfe einer Referenzkraft

Answer

Mithilfe eines elektrischen Signals

Answer

Mithilfe einer mechanischen Belastung

Question 6

Welche Vorteile bieten digitale Kraftsensoren gegenüber analogen Kraftsensoren?

Accepted Answer

Alle genannten Vorteile

Answer

Höhere Genauigkeit

Answer

Verbesserte Linearität

Answer

Vereinfachte Datenerfassung

Question 7

In welcher Anwendung wird ein Kraftsensor mit hoher Dynamik benötigt?

Accepted Answer

Erfassung schneller Kräfte in einem Fahrzeug

Answer

Messung statischer Kräfte in einer Maschine

Answer

Überwachung von Schwingungen in einem Gebäude

Answer

Messung des Körpergewichts einer Person

Question 8

Welches physikalisches Prinzip nutzen Dehnungsmessstreifen-Sensoren?

Accepted Answer

Widerstandsänderung durch Dehnung

Answer

Piezoelektrischen Effekt

Answer

Kapazitätsänderung

Answer

Induktionsgesetz

Question 9

Welcher Vorteil zeichnet piezoelektrische Sensoren aus?

Accepted Answer

Hohe Empfindlichkeit

Answer

Geringer Stromverbrauch

Answer

Große Messbereiche

Answer

Lange Lebensdauer

Question 10

Wie wird der Messbereich eines Kraftsensors definiert?

Accepted Answer

Durch die Nennkraft

Answer

Durch die Empfindlichkeit

Answer

Durch die Auflösung

Answer

Durch die Linearität

Question 11

Erklären Sie den Unterschied zwischen absoluten und relativen Kraftsensoren.

Accepted Answer

Absolute Sensoren messen die absolute Kraft, relative Sensoren die Abweichung zur Anfangskraft

Answer

Relative Sensoren messen die absolute Kraft, absolute Sensoren die Abweichung zur Anfangskraft

Answer

Absolute Sensoren sind empfindlicher als relative Sensoren

Answer

Es gibt keinen Unterschied zwischen absoluten und relativen Sensoren

Question 12

Wie funktionieren kapazitive Kraftsensoren? Nennen Sie ein Anwendungsbeispiel.

Accepted Answer

Sie messen die Kapazitätsänderung eines Kondensators, wenn sich die Dicke des Dielektrikums ändert.

Answer

Sie messen die Dehnung eines dielektrischen Materials.

Answer

Sie messen die Widerstandsänderung eines piezoelektrischen Materials.

Answer

Sie messen die Spannung an einem piezoelektrischen Element.

Question 13

Beschreibe das Funktionsprinzip eines piezoresistiven Kraftsensors.

Accepted Answer

Die aufgebrachte Kraft ändert den elektrischen Widerstand des Sensors proportional zur Kraft.

Answer

Die aufgebrachte Kraft ändert den elektrischen Widerstand des Sensors umgekehrt proportional zur Kraft.

Answer

Der Sensor erzeugt eine elektrische Spannung, die proportional zur aufgebrachten Kraft ist.

Answer

Der Sensor erzeugt eine elektrische Spannung, die umgekehrt proportional zur aufgebrachten Kraft ist.

Question 14

Nenne den Typ von Kraftsensor, der typischerweise in Wägezellen verwendet wird.

Accepted Answer

Dehnungsmessstreifen-Kraftsensor

Answer

Piezoelektrischer Kraftsensor

Answer

Magnetoelastischer Kraftsensor

Answer

Kapazitiver Kraftsensor

Question 15

Für welche Anwendung ist ein piezoelektrischer Kraftsensor am besten geeignet?

Accepted Answer

Messung dynamischer Kräfte

Answer

Messung statischer Kräfte

Answer

Messung von Kräften in medizinischen Anwendungen

Answer

Messung von Kräften in industriellen Anwendungen

Question 16

Welches Material wird häufig für den Messkörper eines magnetoelastischen Kraftsensors verwendet?

Accepted Answer

Nickellegierung

Answer

Stahl

Answer

Aluminium

Answer

Titan

Question 17

Erläutere den Zweck der Kalibrierung eines Kraftsensors.

Accepted Answer

Die Kalibrierung wird verwendet, um die Genauigkeit des Sensors sicherzustellen.

Answer

Die Kalibrierung ist ein einmaliger Vorgang, der nach der Sensormontage nicht wiederholt werden muss.

Answer

Der Kalibrierfaktor bleibt über die gesamte Lebensdauer des Sensors konstant.

Answer

Es gibt keine einheitlichen Verfahren zur Kalibrierung von Kraftsensoren.

Question 18

Welche Art von Kraftsensor zeichnet sich durch eine besonders hohe Empfindlichkeit aus?

Accepted Answer

Piezoelektrischer Kraftsensor

Answer

Druckkraftsensor

Answer

Dehnungsmessstreifen-Kraftsensor

Answer

Induktiver Kraftsensor

Question 19

Welcher Faktor hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Größe der aufgebrachten Kraft

Answer

Temperatur

Answer

Feuchtigkeit

Answer

Ausrichtung des Sensors

Question 20

Welche Filterart wird in Kraftsensorsystemen häufig zur Rauschunterdrückung eingesetzt?

Accepted Answer

Tiefpassfilter

Answer

Hochpassfilter

Answer

Bandpassfilter

Answer

Kerbfilter

Question 21

Welche Möglichkeiten und Herausforderungen ergeben sich durch den Einsatz innovativer Materialien und Fertigungstechniken bei der Entwicklung von Kraftsensoren?

Accepted Answer

Neue Materialien ermöglichen kleinere und präzisere Sensoren.

Answer

Fertigungstechniken haben keine Auswirkungen auf die Leistung von Kraftsensoren.

Answer

Innovationen beschränken sich nur auf die Materialien der Sensoren.

Question 22

Welches physikalische Prinzip liegt der Messung von Kräften mit DMS-Kraftsensoren zugrunde?

Accepted Answer

Dehnungsmessung

Answer

Kapazitätsänderung

Answer

Piezoelektrischer Effekt

Answer

Induktionswirkung

Question 23

Welche Art von Sensoren ist speziell für die Umwandlung von Kräften in elektrische Signale konzipiert?

Accepted Answer

Kraftsensoren

Answer

Beschleunigungssensoren

Answer

Temperatursensoren

Answer

Drucksensoren

Question 24

Welche Einheit wird international zur Messung von Kräften verwendet?

Accepted Answer

Newton (N)

Answer

Pascal (Pa)

Answer

Bar

Answer

Kilogramm (kg)

Question 25

Was beschreibt die Nennlast eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Die maximal zulässige Kraft, für die der Sensor ausgelegt ist

Answer

Die Kraft, bei der der Sensor seine lineare Kennlinie aufweist

Answer

Die minimale Kraft, die vom Sensor gemessen werden kann

Answer

Die Kraft, bei der der Sensor seine höchste Empfindlichkeit zeigt

Question 26

Welche Art von Kraftsensoren nutzt den piezoelektrischen Effekt für die Kraftmessung?

Accepted Answer

Piezoelektrische Kraftsensoren

Answer

DMS-Kraftsensoren

Answer

Kapazitive Kraftsensoren

Answer

Induktive Kraftsensoren

Question 27

Welcher Effekt liegt der Funktionsweise von Dehnungsmessstreifen zugrunde?

Accepted Answer

Piezoresistiver Effekt

Answer

Induktiver Effekt

Answer

Kapazitiver Effekt

Answer

Thermoelektrischer Effekt

Question 28

Welche Aussage zum Dehnungsmessstreifen-Brückenprinzip ist korrekt?

Accepted Answer

Die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brücke ist direkt proportional zur aufgebrachten Kraft.

Answer

Die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brücke ist unabhängig von der aufgebrachten Kraft.

Answer

Die Ausgangsspannung der Wheatstone-Brücke ist umgekehrt proportional zur aufgebrachten Kraft.

Question 29

Welches Verfahren dient zur Kompensation von Temperatureinflüssen bei Kraftsensoren?

Accepted Answer

Temperaturkompensationsschaltung

Answer

Schwingungsdämpfung

Answer

Digitale Filterung

Answer

Nichtlineare Kalibrierung

Question 30

Welche Faktoren bestimmen die Genauigkeit von Kraftsensoren?

Accepted Answer

Linearität, Hysterese und Wiederholbarkeit

Answer

Messbereich

Answer

Auflösung

Question 31

Welcher Sensortyp eignet sich am besten für die Messung von Kräften in dynamischen Anwendungen?

Accepted Answer

Piezokristall

Answer

Dehnungsmessstreifen

Answer

Federkraftmessdose

Answer

Biegestreifen

Question 32

Nennen Sie eine typische Anwendung für Kraftsensoren.

Accepted Answer

Kraftmessung in Waagen und Kraftmessgeräten

Answer

Längenmessung

Answer

Geschwindigkeitsmessung

Answer

Temperaturmessung

Question 33

Welcher der folgenden Kraftsensortypen zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit für dynamische Messungen aus?

Accepted Answer

Piezoelektrischer Sensor

Answer

Induktiver Sensor

Answer

Kapazitiver Sensor

Answer

Dehnungsmessstreifen-Sensor

Question 34

Was ist der bedeutendste Nachteil von DMS-basierten Kraftsensoren?

Accepted Answer

Anfälligkeit für Temperaturdrift

Answer

Geringe Empfindlichkeit

Answer

Hohe Kosten

Answer

Große Abmessungen

Question 35

Welche Art von Kraftsensors basiert auf der Änderung der Induktivität?

Accepted Answer

Induktiver Sensor

Answer

Dehnungsmessstreifen-Sensor

Answer

Kapazitiver Sensor

Answer

Piezoelektrischer Sensor

Question 36

Welche der folgenden Aussagen zur Kalibrierung eines Kraftsensors ist zutreffend?

Accepted Answer

Die regelmäßige Kalibrierung unter verschiedenen Lastbedingungen erhöht die Messgenauigkeit.

Answer

Die Kalibrierung ist nur nach einer Beschädigung des Sensors erforderlich.

Answer

Die Kalibrierung ist ausschließlich im Herstellerwerk durchführbar.

Question 37

Welcher Faktor beeinflusst primär die Linearität eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Sensoraufbau

Answer

Messbereich

Answer

Umgebungstemperatur

Answer

Montagemethode

Question 38

Welches Messprinzip liegt piezoelektrischen Kraftsensoren zugrunde?

Accepted Answer

Piezoelektrischer Effekt

Answer

Optischer Effekt

Answer

Induktiver Effekt

Answer

Kapazitiver Effekt

Question 39

Welche Größe stellt eine Einheit für die Kraft dar?

Accepted Answer

Newton

Answer

Pascal

Answer

Watt

Answer

Joule

Question 40

Was beschreibt der Messbereich eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Das Intervall minimaler bis maximaler Kraft, das der Sensor messen kann

Answer

Die Empfindlichkeit, mit der der Sensor Kräfte messen kann

Answer

Die Genauigkeit, mit der der Sensor Kräfte messen kann

Question 41

Welches Material wird häufig als Dehnungsmessstreifen verwendet?

Accepted Answer

Konstantan

Answer

Stahl

Answer

Kupfer

Answer

Aluminium

Question 42

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Wirkmechanismus eines DMS-Kraftsensors?

Accepted Answer

Eine Verformung des Messkörpers bewirkt eine Widerstandsänderung im Dehnungsmessstreifen.

Answer

Die Kraft löst eine magnetische Induktion aus.

Answer

Ein piezoelektrischer Effekt führt zur Erzeugung einer elektrischen Spannung.

Question 43

Welcher Kraftsensortyp ist für die Messung dynamischer Kräfte mit hoher Frequenz geeignet?

Accepted Answer

Piezoelektrischer Kraftsensor

Answer

DMS-Kraftsensor

Answer

Induktiver Kraftsensor

Answer

Resistiver Kraftsensor

Question 44

Wie wird die Kraft bei einem kapazitiven Kraftsensor gemessen?

Accepted Answer

Durch eine durch Verformung verursachte Änderung der Kapazität zwischen den Elektroden.

Answer

Durch eine Widerstandsänderung.

Answer

Durch eine Spannungsänderung.

Question 45

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Hysterese eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Die Verzögerung zwischen der aufgebrachten Kraft und der angezeigten Kraft.

Answer

Die Empfindlichkeit des Sensors.

Answer

Die Linearität des Sensors.

Question 46

Worin besteht der Unterschied zwischen einem absoluten und einem relativen Kraftsensor?

Accepted Answer

Ein absoluter Kraftsensor misst die absolute Kraft, während ein relativer Kraftsensor die Kraftänderung misst.

Answer

Ein absoluter Kraftsensor benötigt eine externe Stromversorgung, ein relativer Kraftsensor nicht.

Question 47

Welcher Sensortyp wandelt eine Kraft in ein Spannungssignal um?

Accepted Answer

Dehnungsmessstreifen

Answer

Drehmomentsensor

Answer

Temperatursensor

Answer

Beschleunigungssensor

Question 48

Welche Messeinheit wird üblicherweise für Kräfte verwendet?

Accepted Answer

Newton (N)

Answer

Bar

Answer

Pascal (Pa)

Answer

Kilogramm (kg)

Question 49

Welcher Effekt wird bei Dehnungsmessstreifen genutzt, um eine Kraft zu messen?

Accepted Answer

Piezoresistiver Effekt

Answer

Induktiver Effekt

Answer

Hall-Effekt

Answer

Photoelektrischer Effekt

Question 50

Welche Art von Kraftsensor zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit und einen geringen Messbereich aus?

Accepted Answer

Piezoelektrischer Kraftsensor

Answer

Dehnungsmessstreifen

Answer

Hydrostatischer Kraftsensor

Answer

Magnetoelastischer Kraftsensor

Question 51

Welcher Vorteil ergibt sich durch die Verwendung einer Wheatstone-Brücke in Dehnungsmessstreifen-Anordnungen?

Accepted Answer

Kompensation von Temperaturänderungen

Answer

Linearisierung des Ausgangssignals

Answer

Reduzierung des Rauschens

Answer

Erhöhung des Messbereichs

Question 52

Welche der folgenden Anwendungen eines Kraftsensors ist NICHT üblich?

Accepted Answer

Blutdruckmessung

Answer

Belastungsmessung von Tragwerken

Answer

Kraftmessung in Robotern

Answer

Messung der Bodenreaktionskräfte beim Gehen

Question 53

Welches Material eignet sich aufgrund seiner hohen Steifigkeit besonders gut für die Herstellung von Dehnungsmessstreifen?

Accepted Answer

Konstantan

Answer

Stahl

Answer

Aluminium

Answer

Kupfer

Question 54

Welche der folgenden Aussagen über hydrostatische Kraftsensoren ist korrekt?

Accepted Answer

Sie messen die Druckkraft pro Flächeneinheit.

Answer

Sie weisen eine hohe Empfindlichkeit auf.

Answer

Sie benötigen eine externe Spannungsversorgung.

Answer

Sie sind nur für statische Messungen geeignet.

Question 55

Was ist ein wesentlicher Unterschied zwischen magnetoelastischen und magnetoresistiven Kraftsensoren?

Accepted Answer

Magnetoelastische Sensoren nutzen den Wiegand-Effekt.

Answer

Magnetoresistive Sensoren sind unempfindlich gegenüber Temperatureinflüssen.

Answer

Magnetoelastische Sensoren haben einen linearen Ausgang.

Question 56

Welche der folgenden Faktoren beeinflusst die Empfindlichkeit eines Kraftsensors?

Accepted Answer

Messbereich

Answer

Montageort

Answer

Temperatur

Answer

Lastausrichtung

Question 57

Welches Prinzip liegt den am häufigsten verwendeten Kraftsensoren zugrunde?

Accepted Answer

DMS-Prinzip (Dehnungsmessstreifen)

Answer

Optische Messverfahren

Answer

Piezoelektrischer Effekt

Answer

Induktive Näherung

Question 58

Welche der folgenden Aussagen zum Aufbau eines Kraftsensors ist korrekt?

Accepted Answer

Der Messkörper wird verformt und diese Verformung wird gemessen.

Answer

Der Messkörper wandelt die Kraft in eine Frequenz um.

Answer

Der Messkörper erzeugt eine elektrische Spannung proportional zur Krafteinwirkung.

Question 59

Welcher Kraftsensortyp ist für Messungen im sehr kleinen Kraftbereich geeignet?

Accepted Answer

DMS-Kraftsensor mit Biegebalkenstruktur

Answer

Induktiver Kraftsensor

Answer

Piezoelektrischer Kraftsensor

Answer

DMS-Kraftsensor mit Zug-/Druckansatz

Question 60

Welches Material wird häufig für die Herstellung des Messkörpers in DMS-Kraftsensoren verwendet?

Accepted Answer

Stahl oder Aluminium

Answer

Kunststoff oder Gummi

Answer

Kupfer oder Messing

Answer

Keramik oder Glas

Question 61

Welche der folgenden Größen beeinflusst das Ausgangssignal eines DMS-Kraftsensors?

Accepted Answer

Dehnung des Messkörpers

Answer

Magnetismus

Answer

Feuchtigkeit

Answer

Temperatur

Question 62

Was ist ein wesentlicher Vorteil von Piezoelektrischen Kraftsensoren?

Accepted Answer

Hohe Empfindlichkeit

Answer

Geringe Temperaturabhängigkeit

Answer

Große Messbereiche

Answer

Geringer Stromverbrauch

Question 63

Welches Messverfahren eignet sich für die Kalibrierung von Kraftsensoren?

Accepted Answer

Gewichtsaufhängung

Answer

Schalldruckmessung

Answer

Spannungsmessung

Answer

Drehmomentmessung

Question 64

Was ist ein typischer Fehler, der bei der Verwendung von Kraftsensoren auftreten kann?

Accepted Answer

Überlast

Answer

Drift

Answer

Rauschen

Answer

Hysterese