Elektrische Meßtechnik: Messung elektrischer und nichtelektrischer Größen ; mit 36 Tabellen
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München [u.a.]
Hanser
2001
|
| Edition: | 7., korrigierte Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturverz. S. 472 - 478 |
| Physical Description: | XII, 484 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3446218092 |
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ELEKTRISCHE
MESSTECHNIK
MESSUNG ELEKTRISCHER
UND NICHTELEKTRISCHER GROESSEN
MIT 410 BILDERN UND 36 TABELLEN
7., KORRIGIERTE AUFLAGE
HANSER
INHALTSVERZEICHNIS
1 GRUNDLAGEN 1
1.1 UMFANG UND BEDEUTUNG DER ELEKTRISCHEN MESSTECHNIK 1
1.2 MASSEINHEITEN 3
1.2.1 INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM, SI-EINHEITEN 4
1.2.2 EINHEITEN UND NATURKONSTANTEN 7
1.2.3 DARSTELLUNG DER GRUNDEINHEITEN 8
1.2.4 GROESSEN-UND ZAHLENWERTGLEICHUNGEN 11
1.2.5 UMRECHNUNG NICHTKOHAERENTER EINHEITEN 12
1.3 STATISCHES VERHALTEN DER MESSGERAETE 12
1.4 STATISCHE MESSFEHLER UND MESSUNSICHERHEITEN 14
1.4.1 VORAUSSETZUNGEN FUER EINE FEHLERFREIE MESSUNG 14
1.4.2 SYSTEMATISCHE MESSFEHLER 15
1.4.3 ZUFAELLIGE MESSFEHLER 17
1.4.4 MESSUNSICHERHEIT BEI BEKANNTEN GARANTIEFEHLERGRENZEN 26
1.5 DYNAMISCHES VERHALTEN DER MESSGERAETE 28
1.5.1 VERZOEGERUNGSGLIED 1. ORDNUNG 29
1.5.2 VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG 37
1.5.3 WEITERE BEISPIELE FUER DAS ZEITVERHALTEN 45
1.6 DYNAMISCHE MESSFEHLER 48
1.6.1 FEHLERMOEGLICHKEITEN 48
1.6.2 KORREKTUR DES DYNAMISCHEN FEHLERS 51
1.7 STRUKTUREN VON MESSEINRICHTUNGEN 53
1.7.1 KETTENSTRUKTUR 53
1.7.2 PARALLELSTRUKTUR 54
1.7.3 KREISSTRUKTUR 57
1.8 DIE INFORMATIONSTRAGENDEN PARAMETER DER MESSSIGNALE 58
1.9 ELEKTRISCHES MESSEN NICHTELEKTRISCHER GROESSEN 61
1.9.1 PHYSIKALISCHE EFFEKTE ZUM ELEKTRISCHEN MESSEN NICHTELEKTRISCHER
GROESSEN 61
1.9.2 TECHNOLOGIEN ZUR SENSORFERTIGUNG 61
1.9.3 SENSORNAHE SIGNALVERARBEITUNG 67
2 MESSUNG VON STROM UND SPANNUNG; SPANNUNG- UND STROMLIEFERNDE AUFNEHMER
. . 69
2.1 ELEKTROMECHANISCHE MESSGERAETE UND IHRE ANWENDUNG 69
2.1.1 MESSWERKE 69
2.1.2 MESSUNG VON GLEICHSTROM UND GLEICHSPANNUNG 76
2.1.3 MESSUNG VON WECHSELSTROM UND WECHSELSPANNUNG 84
2.1.4 MESSUNG DER LEISTUNG 92
2.1.5 MESSUNG DER ELEKTRISCHEN ARBEIT 99
2.2 KOMPENSATOREN 100
2.2.1 GLEICHSPANNUNGSKOMPENSATION 101
2.2.2 GLEICHSTROMKOMPENSATION 102
2.2.3 SERVOMULTIPLIZIERER UND -DIVIDIERER 103
2.3 MESSWERK- UND KOMPENSATIONSSCHREIBER 104
2.3.1 KONSTRUKTIONSMERKMALE 104
VIII INHALTSVERZEICHNIS
2.3.2 AUSFUEHRUNGSFORMEN 105
2.3.3 ANWENDUNGSBEREICHE DER VERSCHIEDENEN SYSTEME 108
2.4 ELEKTRONENSTRAHL-OSZILLOSKOP 109
2.4.1 ELEKTRONENSTRAHL-ROEHRE 109
2.4.2 BAUGRUPPEN 111
2.4.3 SPEZIAL-OSZILLOSKOPE 118
2.4.4 BETRIEBSARTEN DES ELEKTRONENSTRAHL-OSZILLOSKOPS 119
2.5 MESSVERSTAERKER 121
2.5.1 EINFUEHRUNG 121
2.5.2 NICHTINVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER 128
2.5.3 INVERTIERENDER STROMVERSTAERKER 135
2.5.4 ANWENDUNGEN DES SPANNUNGSVERSTAERKERS 140
2.5.5 ANWENDUNGEN DES STROMVERSTAERKERS 142
2.5.6 NULLPUNKTFEHLER DES REALEN OPERATIONSVERSTAERKERS 148
2.5.7 MODULATIONSVERSTAERKER 155
2.6 ELEKTRODYNAMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE AUFNEHMER 161
2.6.1 WEG-UND WINKELMESSUNG 162
2.6.2 ANALOGE DREHZAHLMESSUNG 164
2.6.3 HALL-SONDE 165
2.6.4 INDUKTIONS-DURCHFLUSSMESSER 169
2.7 THERMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE AUFNEHMER 171
2.7.1 THERMOELEMENT 171
2.7.2 INTEGRIERTER SPERRSCHICHT-TEMPERATUR-SENSOR 179
2.8 CHEMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE AUFNEHMER UND SENSOREN 180
2.8.1 GALVANISCHES ELEMENT 180
2.8.2 PH-MESSKETTE MIT GLASELEKTRODE 181
2.8.3 IONENSENSITIVER FELDEFFEKT-TRANSISTOR 184
2.8.4 GASSENSITIVER FELDEFFEKT-TRANSISTOR 186
2.8.5 SAUERSTOFFMESSUNG MIT FESTKOERPER-IONENLEITER 186
2.9 PIEZO- UND PYROELEKTRISCHE LADUNGLIEFERNDE AUFNEHMER 190
2.9.1 WIRKUNGSWEISE UND WERKSTOFFE 190
2.9.2 PIEZOELEKTRISCHER KRAFTAUFNEHMER 192
2.9.3 PYROELEKTRISCHER INFRAROT-SENSOR 198
2.10 OPTISCHE AUFNEHMER UND SENSOREN 201
2.10.1 PHOTOELEMENT UND PHOTODIODE 202
2.10.2 PHOTOSENSOREN FUER POSITIONSMESSUNGEN UND ZUR BILDERZEUGUNG . . .
205
2.10.3 PHOTOZELLE 207
2.10.4 PHOTOVERVIELFACHER 208
2.11 AUFNEHMER FUER IONISIERENDE STRAHLUNG 208
2.11.1 IONISATIONSKAMMER 208
2.11.2 AUSLOESEZAEHLROHR 212
2.11.3 SZINTILLATIONSZAEHLER 215
2.11.4 HALBLEITER-STRAHLUNGSDETEKTOR 216
3 MESSUNG VON OHMSCHEN WIDERSTAENDEN; WIDERSTANDSAUFNEHMER 219
3.1 STROM- UND SPANNUNGSMESSUNG 219
3.1.1 GLEICHZEITIGE MESSUNG VON SPANNUNG UND STROM 219
3.1.2 VERGLEICH MIT EINEM REFERENZWIDERSTAND 220
3.2 VERWENDUNG EINER KONSTANTSTROMQUELLE 221
IX
3.3 BRUECKENSCHALTUNGEN 226
3.3.1 ABGLEICH-WIDERSTANDSMESSBRUECKE 226
3.3.2 AUSSCHLAG-WIDERSTANDSMESSBRUECKE 229
3.4 VERSTAERKER FUER BRUECKENSCHALTUNGEN 237
3.4.1 SUBTRAHIERER MIT INVERTIERENDEM VERSTAERKER 237
3.4.2 SUBTRAHIERER MIT ELEKTROMETERVERSTAERKER 238
3.4.3 TRAEGERFREQUENZ-BRUECKE UND -MESSVERSTAERKER 240
3.5 WIDERSTANDSAUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND WINKELMESSUNG 243
3.6 WIDERSTANDS-TEMPERATURFUEHLER 244
3.6.1 METALL-WIDERSTANDSTHERMOMETER 244
3.6.2 HEISSLEITER 249
3.6.3 KALTLEITER 252
3.6.4 SILIZIUM-WIDERSTANDSTEMPERATURSENSOR 254
3.6.5 FEHLERMOEGLICHKEITEN BEI DER ANWENDUNG VON ELEKTRISCHEN BERUEH
RUNGSTHERMOMETERN 256
3.7 INDIREKTE ANWENDUNG DER WIDERSTANDSTHERMOMETER FUER
KONZENTRATIONSMES
SUNGEN 257
3.7.1 LICL-FEUCHTEGEBER 258
3.7.2 GASANALYSE NACH DEM WAERMELEITVERFAHREN 260
3.7.3 GASANALYSE NACH DEM WAERMETOENUNGSVERFAHREN 261
3.7.4 THERMOMAGNETISCHE SAUERSTOFFANALYSE 262
3.7.5 GASAUFBEREITUNG 263
3.8 GASSENSOREN MIT HALBLEITENDEN METALLOXIDEN 263
3.9 LICHTEMPFINDLICHER WIDERSTAND 265
3.10 MAGNETISCH STEUERBARER WIDERSTAND 266
3.11 DEHNUNGSMESSSTREIFEN 268
3.11.1 PRINZIP 268
3.11.2 METALL-DEHNUNGSMESSSTREIFEN 269
3.11.3 HALBLEITER-DEHNUNGSMESSSTREIFEN 271
3.11.4 STOERGROESSEN 271
3.11.5 ANWENDUNG DER DMS ZUR SPANNUNGSANALYSE 272
3.12 LINEARISIEREN DER WIDERSTANDSAUFNEHMER-KENNLINIEN 276
3.12.1 LINEARISIEREN DURCH EINEN VOR- UND/ODER PARALLELWIDERSTAND ....
277
3.12.2 MESSUNG DES SPANNUNGSABFALLS AN DIFFERENTIAL-
WIDERSTANDSAUFNEHMERN 280
3.12.3 DIFFERENTIAL-WIDERSTANDSAUFNEHMER IN EINER HALBBRUECKE 281
MESSUNG VON BLIND- UND SCHEINWIDERSTAENDEN; INDUKTIVE UND KAPAZITIVE
AUFNEHMER 282
4.1 STROM- UND SPANNUNGSMESSUNG 283
4.1.1 MESSUNG DER EFFEKTIVWERTE 283
4.1.2 VERGLEICH MIT REFERENZELEMENT 284
4.1.3 GETRENNTE ERMITTLUNG DES BLIND- UND WIRKWIDERSTANDS 285
4.1.4 MESSUNG EINES PHASENWINKELS 286
4.1.5 STROMMESSUNG IN EINEM FREMDERREGTEN SCHWINGKREIS 288
4.2 WECHSELSTROM-ABGLEICHBRUECKE 289
4.2.1 PRINZIP 289
4.2.2 KAPAZITAETSMESSBRUECKE NACH WIEN 290
4.2.3 INDUKTIVITAETSMESSBRUECKE NACH MAXWELL 292
4.2.4 INDUKTIVITAETSMESSBRUECKE NACH MAXWELL-WIEN 292
4.2.5 PHASENSCHIEBERBRUECKE 293
INHALTSVERZEICHNIS
4.3 WECHSELSTROM-AUSSCHLAGBRUECKE 293
4.4 INDUKTIVE AUFNEHMER 295
4.4.1 TAUCHANKER-AUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND WINKELMESSUNG 295
4.4.2 QUERANKER-AUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND WINKELMESSUNG 298
4.4.3 KURZSCHLUSSRING-SENSOR 300
4.4.4 ANWENDUNG DER INDUKTIVEN LAENGEN- UND WINKELGEBER 300
4.4.5 INDUKTIVER SCHLEIFENDETEKTOR ZUR ERFASSUNG VON FAHRZEUGEN .... 302
4.4.6 MAGNETOELASTISCHE KRAFTMESSDOSE 302
4.5 KAPAZITIVE AUFNEHMER 303
4.5.1 AENDERUNG DES PLATTENABSTANDS 303
4.5.2 AENDERUNG DER PLATTENFLAECHE 304
4.5.3 GEOMETRISCHE AENDERUNG DES DIELEKTRIKUMS 306
4.5.4 AENDERUNG DER DIELEKTRIZITAETSZAHL DURCH FEUCHTIGKEIT ODER
TEMPERATUR 308
4.6 VERGLEICH DER INDUKTIVEN UND DER KAPAZITIVEN LAENGENAUFNEHMER 309
4.6.1 ENERGIE DES MAGNETISCHEN UND DES ELEKTRISCHEN FELDES 310
4.6.2 GROESSTE DER BRUECKENSCHALTUNG ENTNEHMBARE LEISTUNG 311
4.6.3 STEUERLEISTUNG ZUM VERSTELLEN DER AUFNEHMER 312
DIGITALE MESSTECHNIK; KODIERTE UND INKREMENTALE MESSWERTGEBER 314
5.1 BINAERE SIGNALE UND IHRE LOGISCHEN VERKNUEPFUNGEN 314
5.1.1 BINAERE SIGNALE 314
5.1.2 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN BINAERER SIGNALE 315
5.1.3 GATTER 318
5.2 DARSTELLUNG, ANZEIGE UND AUSGABE NUMERISCHER MESSWERTE 320
5.2.1 DUALES ZAHLENSYSTEM 320
5.2.2 BINAERCODES FUER DEZIMALZAHLEN 321
5.2.3 CODE-UMSETZER 323
5.2.4 ZIFFERNANZEIGEN 324
5.2.5 VERGLEICH DER ZIFFERN- MIT DER SKALENANZEIGE 325
5.2.6 UMSETZUNG EINES DIGITALEN SIGNALS IN EINE SPANNUNG;
DIGITAL/ANALOG-
UMSETZER 326
5.3 BISTABILE KIPPSTUFEN 327
5.3.1 ASYNCHRONES RS-SPEICHERGLIED 327
5.3.2 TAKTGESTEUERTES RS-SPEICHERGLIED 329
5.3.3 TAKTFLANKENGESTEUERTES D-SPEICHERGLIED 330
5.3.4 TAKTFLANKENGESTEUERTES JK-SPEICHERGLIED 330
5.3.5 TAKTFLANKENGESTEUERTES T-SPEICHERGLIED 331
5.4 ZAEHLER 332
5.4.1 ASYNCHRONER VORWAERTS-DUALZAEHLER 332
5.4.2 ASYNCHRONER RUECKWAERTS-DUALZAEHLER 333
5.4.3 UMSCHALTUNG DER ZAEHLRICHTUNG 334
5.4.4 SYNCHRONER VORWAERTS-DUALZAEHLER 335
5.4.5 SYNCHRONER VORWAERTS-BCD-ZAEHLER 336
5.4.6 SYNCHRONER RINGZAEHLER 337
5.4.7 SKALENANZEIGE EINER ZAEHLGROESSE 338
5.5 REGISTER .- 339
5.5.1 PARALLELREGISTER 339
5.5.2 SCHIEBEREGISTER ZUR PARALLEL/SERIEN-UMSETZUNG 340
5.5.3 SCHIEBEREGISTER ZUR SERIEN/PARALLEL-UMSETZUNG 341
INHALTSVERZEICHNIS XI
5.6 UMSCHALTER 343
5.6.1 MULTIPLEXER FUER BINAERE SIGNALE 343
5.6.2 UMSCHALTER MIT RELAISKONTAKTEN FUER ANALOGE SIGNALE 343
5.6.3 UMSCHALTER MIT FELDEFFEKTTRANSISTOREN FUER ANALOGE SIGNALE 344
5.6.4 ABTAST- UND HALTEKREIS 345
5.7 DIREKTVERGLEICHENDE A/D-UMSETZER FUER ELEKTRISCHE SPANNUNGEN 346
5.7.1 KOMPARATOR 346
5.7.2 KOMPARATOR MIT HYSTERESE 347
5.7.3 A/D-UMSETZER MIT PARALLELEN KOMPARATOREN 349
5.7.4 INKREMENTALER A/D-STUFENUMSETZER 350
5.7.5 INKREMENTALER A/D-NACHLAUFUMSETZER 351
5.7.6 A/D-UMSETZER MIT SUKZESSIVER ANNAEHERUNG AN DEN MESSWERT .... 352
5.8 A/D-UMSETZER FUER MECHANISCHE GROESSEN; KODIERTE UND INKREMENTALE
LAENGEN-
UND WINKELGEBER 354
5.8.1 ENDLAGENSCHALTER 355
5.8.2 KODIERTE LAENGEN- UND WINKELGEBER 356
5.8.3 INKREMENTALE LAENGEN-UND WINKELGEBER 358
5.8.4 VERGLEICH DER KODIERTEN UND INKREMENTALEN LAENGENGEBER 361
6 ZEIT- UND FREQUENZMESSUNG; FREQUENZANALOGE MESSWERTGEBER UND WANDLER
.... 362
6.1 DIGITALE ZEITMESSUNG 362
6.1.1 MESSUNG EINES ZEITINTERVALLS 362
6.1.2 MESSUNG EINER PERIODENDAUER 363
6.1.3 MESSUNG EINES PHASENWINKELS 364
6.1.4 NORMALFREQUENZ-UND ZEITZEICHENSENDER 365
6.2 DIGITALE FREQUENZMESSUNG 366
6.2.1 MESSUNG EINER FREQUENZ ODER IMPULSRATE 366
6.2.2 MESSUNG DES VERHAELTNISSES ZWEIER FREQUENZEN ODER DREHZAHLEN . . .
367
6.2.3 MESSUNG DER DIFFERENZ ZWEIER FREQUENZEN ODER DREHZAHLEN .... 367
6.2.4 UNIVERSALZAEHLER 367
6.3 ANALOGE MESSUNG EINES ZEITINTERVALLS ODER EINER FREQUENZ 369
6.3.1 MESSUNG EINES ZEITINTERVALLS; T/U-UMFORMUNG 369
6.3.2 MESSUNG EINER FREQUENZ ODER IMPULSRATE; F/U-UMFORMUNG 370
6.3.3 IMPULSBREITEN-MULTIPLIZIERER 372
6.4 SPANNUNG/ZEIT- UND SPANNUNG/FREQUENZ-UMSETZER 373
6.4.1 U/T-IMPULSBREITEN-UMSETZER 373
6.4.2 U/T-ZWEIRAMPEN-UMSETZER 376
6.4.3 U/F-SAEGEZAHN-UMSETZER 379
6.4.4 U/F-UMSETZER NACH DEM LADUNGSBILANZVERFAHREN 380
6.4.5 SYNCHRONER U/F-UMSETZER NACH DEM LADUNGSBILANZVERFAHREN .... 382
6.4.6 DELTA-SIGMA-UMSETZER 384
6.5 KENNGROESSEN FUER ANALOG/DIGITAL-UMSETZER 387
6.6 MESSUNGEN MIT DEM ANALOG/DIGITAL-UMSETZER 393
6.6.1 ZEITDISKRETE MESSUNG; ABTASTTHEOREM 393
6.6.2 SIGNALRAUSCHEN 394
6.6.3 DIGITAL-MULTIMETER 395
6.6.4 OSZILLOSKOP 396
6.6.5 MESSWERTVERARBEITUNG MIT DEM PERSONAL-COMPUTER 399
XII
INHALTSVERZEICHNIS
6.7 ASTABILE KIPPSCHALTUNGEN ALS FREQUENZUMSETZER 401
6.7.1 ASTABILE KIPPSCHALTUNG AUS RC-GLIED UND KOMPARATOR 401
6.7.2 ASTABILE KIPPSCHALTUNG MIT INTEGRATIONSVERSTAERKER UND KOMPARATOR.
403
6.7.3 KIPPSCHALTUNG MIT WIDERSTANDSMESSBRUECKE 406
6.7.4 KIPPSCHALTUNG MIT STABILISIERTEN HILFSSPANNUNGEN 407
6.7.5 U/F-UMSETZER FUER KLEINE SIGNALE 409
6.8 HARMONISCHE OSZILLATOREN ALS FREQENZUMSETZER 410
6.8.1 ERZEUGUNG UNGEDAEMPFTER SCHWINGUNGEN 411
6.8.2 LC-OSZILLATOR 412
6.8.3 RC-OSZILLATOR 415
6.9 FREQUENZ-ODER IMPULSRATENLIEFERNDE AUFNEHMER 418
6.9.1 SCHWINGQUARZ ALS FREQUENZNORMAL 418
6.9.2 SCHWINGQUARZ ALS TEMPERATURFUEHLER 426
6.9.3 SCHWINGSAITEN-FREQUENZUMSETZER 427
6.9.4 STIMMGABEL-FREQUENZUMSETZER 428
6.9.5 DREHZAHLAUFNEHMER 430
7 MESSUNG MECHANISCHER GROESSEN 433
7.1 DRUCK-UND DIFFERENZDRUCKMESSUNG MIT FEDERMESSWERKEN 433
7.1.1 DIREKTANZEIGENDE MANOMETER 434
7.1.2 FEDERMESSWERKE MIT ELEKTRISCHEM ABGRIFF 434
7.1.3 DIFFERENZDRUCK-MESSUMFORMER MIT INNENLIEGENDEM ELEKTRISCHEN
ABGRIFF 439
7.1.4 ANWENDUNG DER DRUCK- UND DIFFERENZDRUCKMESSGERAETE ZUR FUELL
STANDSMESSUNG 441
7.2 DURCHFLUSSMESSUNG 442
7.2.1 DURCHFLUSSMESSUNG MIT DROSSELMESSGERAETEN 443
7.2.2 WIRBELFREQUENZ-DURCHFLUSSMESSER 448
7.2.3 THERMISCHER MASSENSTROMMESSER 449
7.2.4 CORIOLIS-MASSENSTROMMESSER 453
7.2.5 ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSUNG 455
7.3 SCHWINGUNGSMESSUNG 460
7.3.1 RELATIVE SCHWINGUNGSMESSUNG 461
7.3.2 ABSOLUTE SCHWINGUNGSMESSUNG 464
LITERATURVERZEICHNIS 472
SACHWORTVERZEICHNIS 479
ELMAR SCHRUEFER ELEKTRISCHE MESSTECHNIK MESSUNG ELEKTRISCHER UND
NICHTELEKTRISCHER GROESSEN MIT 410 BILDERN UND 36 TABELLEN 7., KORRIGIERTE
AUFLAGE HANSER INHALTSVERZEICHNIS 1 GRUNDLAGEN 1 1.1 UMFANG UND
BEDEUTUNG DER ELEKTRISCHEN MESSTECHNIK 1 1.2 MASSEINHEITEN 3 1.2.1
INTERNATIONALES EINHEITENSYSTEM, SI-EINHEITEN 4 1.2.2 EINHEITEN UND
NATURKONSTANTEN 7 1.2.3 DARSTELLUNG DER GRUNDEINHEITEN 8 1.2.4
GROESSEN-UND ZAHLENWERTGLEICHUNGEN 11 1.2.5 UMRECHNUNG NICHTKOHAERENTER
EINHEITEN 12 1.3 STATISCHES VERHALTEN DER MESSGERAETE 12 1.4 STATISCHE
MESSFEHLER UND MESSUNSICHERHEITEN 14 1.4.1 VORAUSSETZUNGEN FUER EINE
FEHLERFREIE MESSUNG 14 1.4.2 SYSTEMATISCHE MESSFEHLER 15 1.4.3 ZUFAELLIGE
MESSFEHLER 17 1.4.4 MESSUNSICHERHEIT BEI BEKANNTEN GARANTIEFEHLERGRENZEN
26 1.5 DYNAMISCHES VERHALTEN DER MESSGERAETE 28 1.5.1 VERZOEGERUNGSGLIED 1.
ORDNUNG 29 1.5.2 VERZOEGERUNGSGLIED 2. ORDNUNG 37 1.5.3 WEITERE BEISPIELE
FUER DAS ZEITVERHALTEN 45 1.6 DYNAMISCHE MESSFEHLER 48 1.6.1
FEHLERMOEGLICHKEITEN 48 1.6.2 KORREKTUR DES DYNAMISCHEN FEHLERS 51 1.7
STRUKTUREN VON MESSEINRICHTUNGEN 53 1.7.1 KETTENSTRUKTUR 53 1.7.2
PARALLELSTRUKTUR 54 1.7.3 KREISSTRUKTUR 57 1.8 DIE INFORMATIONSTRAGENDEN
PARAMETER DER MESSSIGNALE 58 1.9 ELEKTRISCHES MESSEN NICHTELEKTRISCHER
GROESSEN 61 1.9.1 PHYSIKALISCHE EFFEKTE ZUM ELEKTRISCHEN MESSEN
NICHTELEKTRISCHER GROESSEN 61 1.9.2 TECHNOLOGIEN ZUR SENSORFERTIGUNG 61
1.9.3 SENSORNAHE SIGNALVERARBEITUNG 67 2 MESSUNG VON STROM UND SPANNUNG;
SPANNUNG- UND STROMLIEFERNDE AUFNEHMER . . 69 2.1 ELEKTROMECHANISCHE
MESSGERAETE UND IHRE ANWENDUNG 69 2.1.1 MESSWERKE 69 2.1.2 MESSUNG VON
GLEICHSTROM UND GLEICHSPANNUNG 76 2.1.3 MESSUNG VON WECHSELSTROM UND
WECHSELSPANNUNG 84 2.1.4 MESSUNG DER LEISTUNG 92 2.1.5 MESSUNG DER
ELEKTRISCHEN ARBEIT 99 2.2 KOMPENSATOREN 100 2.2.1
GLEICHSPANNUNGSKOMPENSATION 101 2.2.2 GLEICHSTROMKOMPENSATION 102 2.2.3
SERVOMULTIPLIZIERER UND -DIVIDIERER 103 2.3 MESSWERK- UND
KOMPENSATIONSSCHREIBER 104 2.3.1 KONSTRUKTIONSMERKMALE 104 VIII
INHALTSVERZEICHNIS 2.3.2 AUSFUEHRUNGSFORMEN 105 2.3.3 ANWENDUNGSBEREICHE
DER VERSCHIEDENEN SYSTEME 108 2.4 ELEKTRONENSTRAHL-OSZILLOSKOP 109 2.4.1
ELEKTRONENSTRAHL-ROEHRE 109 2.4.2 BAUGRUPPEN 111 2.4.3
SPEZIAL-OSZILLOSKOPE 118 2.4.4 BETRIEBSARTEN DES
ELEKTRONENSTRAHL-OSZILLOSKOPS 119 2.5 MESSVERSTAERKER 121 2.5.1 EINFUEHRUNG
121 2.5.2 NICHTINVERTIERENDER SPANNUNGSVERSTAERKER 128 2.5.3
INVERTIERENDER STROMVERSTAERKER 135 2.5.4 ANWENDUNGEN DES
SPANNUNGSVERSTAERKERS 140 2.5.5 ANWENDUNGEN DES STROMVERSTAERKERS 142
2.5.6 NULLPUNKTFEHLER DES REALEN OPERATIONSVERSTAERKERS 148 2.5.7
MODULATIONSVERSTAERKER 155 2.6 ELEKTRODYNAMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE
AUFNEHMER 161 2.6.1 WEG-UND WINKELMESSUNG 162 2.6.2 ANALOGE
DREHZAHLMESSUNG 164 2.6.3 HALL-SONDE 165 2.6.4
INDUKTIONS-DURCHFLUSSMESSER 169 2.7 THERMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE
AUFNEHMER 171 2.7.1 THERMOELEMENT 171 2.7.2 INTEGRIERTER
SPERRSCHICHT-TEMPERATUR-SENSOR 179 2.8 CHEMISCHE SPANNUNGLIEFERNDE
AUFNEHMER UND SENSOREN 180 2.8.1 GALVANISCHES ELEMENT 180 2.8.2
PH-MESSKETTE MIT GLASELEKTRODE 181 2.8.3 IONENSENSITIVER
FELDEFFEKT-TRANSISTOR 184 2.8.4 GASSENSITIVER FELDEFFEKT-TRANSISTOR 186
2.8.5 SAUERSTOFFMESSUNG MIT FESTKOERPER-IONENLEITER 186 2.9 PIEZO- UND
PYROELEKTRISCHE LADUNGLIEFERNDE AUFNEHMER 190 2.9.1 WIRKUNGSWEISE UND
WERKSTOFFE 190 2.9.2 PIEZOELEKTRISCHER KRAFTAUFNEHMER 192 2.9.3
PYROELEKTRISCHER INFRAROT-SENSOR 198 2.10 OPTISCHE AUFNEHMER UND
SENSOREN 201 2.10.1 PHOTOELEMENT UND PHOTODIODE 202 2.10.2 PHOTOSENSOREN
FUER POSITIONSMESSUNGEN UND ZUR BILDERZEUGUNG . . . 205 2.10.3 PHOTOZELLE
207 2.10.4 PHOTOVERVIELFACHER 208 2.11 AUFNEHMER FUER IONISIERENDE
STRAHLUNG 208 2.11.1 IONISATIONSKAMMER 208 2.11.2 AUSLOESEZAEHLROHR 212
2.11.3 SZINTILLATIONSZAEHLER 215 2.11.4 HALBLEITER-STRAHLUNGSDETEKTOR 216
3 MESSUNG VON OHMSCHEN WIDERSTAENDEN; WIDERSTANDSAUFNEHMER 219 3.1 STROM-
UND SPANNUNGSMESSUNG 219 3.1.1 GLEICHZEITIGE MESSUNG VON SPANNUNG UND
STROM 219 3.1.2 VERGLEICH MIT EINEM REFERENZWIDERSTAND 220 3.2
VERWENDUNG EINER KONSTANTSTROMQUELLE 221 IX 3.3 BRUECKENSCHALTUNGEN 226
3.3.1 ABGLEICH-WIDERSTANDSMESSBRUECKE 226 3.3.2
AUSSCHLAG-WIDERSTANDSMESSBRUECKE 229 3.4 VERSTAERKER FUER BRUECKENSCHALTUNGEN
237 3.4.1 SUBTRAHIERER MIT INVERTIERENDEM VERSTAERKER 237 3.4.2
SUBTRAHIERER MIT ELEKTROMETERVERSTAERKER 238 3.4.3 TRAEGERFREQUENZ-BRUECKE
UND -MESSVERSTAERKER 240 3.5 WIDERSTANDSAUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND
WINKELMESSUNG 243 3.6 WIDERSTANDS-TEMPERATURFUEHLER 244 3.6.1
METALL-WIDERSTANDSTHERMOMETER 244 3.6.2 HEISSLEITER 249 3.6.3 KALTLEITER
252 3.6.4 SILIZIUM-WIDERSTANDSTEMPERATURSENSOR 254 3.6.5
FEHLERMOEGLICHKEITEN BEI DER ANWENDUNG VON ELEKTRISCHEN BERUEH-
RUNGSTHERMOMETERN 256 3.7 INDIREKTE ANWENDUNG DER WIDERSTANDSTHERMOMETER
FUER KONZENTRATIONSMES- SUNGEN 257 3.7.1 LICL-FEUCHTEGEBER 258 3.7.2
GASANALYSE NACH DEM WAERMELEITVERFAHREN 260 3.7.3 GASANALYSE NACH DEM
WAERMETOENUNGSVERFAHREN 261 3.7.4 THERMOMAGNETISCHE SAUERSTOFFANALYSE 262
3.7.5 GASAUFBEREITUNG 263 3.8 GASSENSOREN MIT HALBLEITENDEN METALLOXIDEN
263 3.9 LICHTEMPFINDLICHER WIDERSTAND 265 3.10 MAGNETISCH STEUERBARER
WIDERSTAND 266 3.11 DEHNUNGSMESSSTREIFEN 268 3.11.1 PRINZIP 268 3.11.2
METALL-DEHNUNGSMESSSTREIFEN 269 3.11.3 HALBLEITER-DEHNUNGSMESSSTREIFEN 271
3.11.4 STOERGROESSEN 271 3.11.5 ANWENDUNG DER DMS ZUR SPANNUNGSANALYSE 272
3.12 LINEARISIEREN DER WIDERSTANDSAUFNEHMER-KENNLINIEN 276 3.12.1
LINEARISIEREN DURCH EINEN VOR- UND/ODER PARALLELWIDERSTAND . . . . 277
3.12.2 MESSUNG DES SPANNUNGSABFALLS AN DIFFERENTIAL-
WIDERSTANDSAUFNEHMERN 280 3.12.3 DIFFERENTIAL-WIDERSTANDSAUFNEHMER IN
EINER HALBBRUECKE 281 MESSUNG VON BLIND- UND SCHEINWIDERSTAENDEN;
INDUKTIVE UND KAPAZITIVE AUFNEHMER 282 4.1 STROM- UND SPANNUNGSMESSUNG
283 4.1.1 MESSUNG DER EFFEKTIVWERTE 283 4.1.2 VERGLEICH MIT
REFERENZELEMENT 284 4.1.3 GETRENNTE ERMITTLUNG DES BLIND- UND
WIRKWIDERSTANDS 285 4.1.4 MESSUNG EINES PHASENWINKELS 286 4.1.5
STROMMESSUNG IN EINEM FREMDERREGTEN SCHWINGKREIS 288 4.2
WECHSELSTROM-ABGLEICHBRUECKE 289 4.2.1 PRINZIP 289 4.2.2
KAPAZITAETSMESSBRUECKE NACH WIEN 290 4.2.3 INDUKTIVITAETSMESSBRUECKE NACH
MAXWELL 292 4.2.4 INDUKTIVITAETSMESSBRUECKE NACH MAXWELL-WIEN 292 4.2.5
PHASENSCHIEBERBRUECKE 293 INHALTSVERZEICHNIS 4.3
WECHSELSTROM-AUSSCHLAGBRUECKE 293 4.4 INDUKTIVE AUFNEHMER 295 4.4.1
TAUCHANKER-AUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND WINKELMESSUNG 295 4.4.2
QUERANKER-AUFNEHMER ZUR LAENGEN- UND WINKELMESSUNG 298 4.4.3
KURZSCHLUSSRING-SENSOR 300 4.4.4 ANWENDUNG DER INDUKTIVEN LAENGEN- UND
WINKELGEBER 300 4.4.5 INDUKTIVER SCHLEIFENDETEKTOR ZUR ERFASSUNG VON
FAHRZEUGEN . . . . 302 4.4.6 MAGNETOELASTISCHE KRAFTMESSDOSE 302 4.5
KAPAZITIVE AUFNEHMER 303 4.5.1 AENDERUNG DES PLATTENABSTANDS 303 4.5.2
AENDERUNG DER PLATTENFLAECHE 304 4.5.3 GEOMETRISCHE AENDERUNG DES
DIELEKTRIKUMS 306 4.5.4 AENDERUNG DER DIELEKTRIZITAETSZAHL DURCH
FEUCHTIGKEIT ODER TEMPERATUR 308 4.6 VERGLEICH DER INDUKTIVEN UND DER
KAPAZITIVEN LAENGENAUFNEHMER 309 4.6.1 ENERGIE DES MAGNETISCHEN UND DES
ELEKTRISCHEN FELDES 310 4.6.2 GROESSTE DER BRUECKENSCHALTUNG ENTNEHMBARE
LEISTUNG 311 4.6.3 STEUERLEISTUNG ZUM VERSTELLEN DER AUFNEHMER 312
DIGITALE MESSTECHNIK; KODIERTE UND INKREMENTALE MESSWERTGEBER 314 5.1
BINAERE SIGNALE UND IHRE LOGISCHEN VERKNUEPFUNGEN 314 5.1.1 BINAERE SIGNALE
314 5.1.2 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN BINAERER SIGNALE 315 5.1.3 GATTER 318
5.2 DARSTELLUNG, ANZEIGE UND AUSGABE NUMERISCHER MESSWERTE 320 5.2.1
DUALES ZAHLENSYSTEM 320 5.2.2 BINAERCODES FUER DEZIMALZAHLEN 321 5.2.3
CODE-UMSETZER 323 5.2.4 ZIFFERNANZEIGEN 324 5.2.5 VERGLEICH DER ZIFFERN-
MIT DER SKALENANZEIGE 325 5.2.6 UMSETZUNG EINES DIGITALEN SIGNALS IN
EINE SPANNUNG; DIGITAL/ANALOG- UMSETZER 326 5.3 BISTABILE KIPPSTUFEN 327
5.3.1 ASYNCHRONES RS-SPEICHERGLIED 327 5.3.2 TAKTGESTEUERTES
RS-SPEICHERGLIED 329 5.3.3 TAKTFLANKENGESTEUERTES D-SPEICHERGLIED 330
5.3.4 TAKTFLANKENGESTEUERTES JK-SPEICHERGLIED 330 5.3.5
TAKTFLANKENGESTEUERTES T-SPEICHERGLIED 331 5.4 ZAEHLER 332 5.4.1
ASYNCHRONER VORWAERTS-DUALZAEHLER 332 5.4.2 ASYNCHRONER
RUECKWAERTS-DUALZAEHLER 333 5.4.3 UMSCHALTUNG DER ZAEHLRICHTUNG 334 5.4.4
SYNCHRONER VORWAERTS-DUALZAEHLER 335 5.4.5 SYNCHRONER VORWAERTS-BCD-ZAEHLER
336 5.4.6 SYNCHRONER RINGZAEHLER 337 5.4.7 SKALENANZEIGE EINER ZAEHLGROESSE
338 5.5 REGISTER .- 339 5.5.1 PARALLELREGISTER 339 5.5.2 SCHIEBEREGISTER
ZUR PARALLEL/SERIEN-UMSETZUNG 340 5.5.3 SCHIEBEREGISTER ZUR
SERIEN/PARALLEL-UMSETZUNG 341 INHALTSVERZEICHNIS XI 5.6 UMSCHALTER 343
5.6.1 MULTIPLEXER FUER BINAERE SIGNALE 343 5.6.2 UMSCHALTER MIT
RELAISKONTAKTEN FUER ANALOGE SIGNALE 343 5.6.3 UMSCHALTER MIT
FELDEFFEKTTRANSISTOREN FUER ANALOGE SIGNALE 344 5.6.4 ABTAST- UND
HALTEKREIS 345 5.7 DIREKTVERGLEICHENDE A/D-UMSETZER FUER ELEKTRISCHE
SPANNUNGEN 346 5.7.1 KOMPARATOR 346 5.7.2 KOMPARATOR MIT HYSTERESE 347
5.7.3 A/D-UMSETZER MIT PARALLELEN KOMPARATOREN 349 5.7.4 INKREMENTALER
A/D-STUFENUMSETZER 350 5.7.5 INKREMENTALER A/D-NACHLAUFUMSETZER 351
5.7.6 A/D-UMSETZER MIT SUKZESSIVER ANNAEHERUNG AN DEN MESSWERT . . . . 352
5.8 A/D-UMSETZER FUER MECHANISCHE GROESSEN; KODIERTE UND INKREMENTALE
LAENGEN- UND WINKELGEBER 354 5.8.1 ENDLAGENSCHALTER 355 5.8.2 KODIERTE
LAENGEN- UND WINKELGEBER 356 5.8.3 INKREMENTALE LAENGEN-UND WINKELGEBER
358 5.8.4 VERGLEICH DER KODIERTEN UND INKREMENTALEN LAENGENGEBER 361 6
ZEIT- UND FREQUENZMESSUNG; FREQUENZANALOGE MESSWERTGEBER UND WANDLER .
. . . 362 6.1 DIGITALE ZEITMESSUNG 362 6.1.1 MESSUNG EINES
ZEITINTERVALLS 362 6.1.2 MESSUNG EINER PERIODENDAUER 363 6.1.3 MESSUNG
EINES PHASENWINKELS 364 6.1.4 NORMALFREQUENZ-UND ZEITZEICHENSENDER 365
6.2 DIGITALE FREQUENZMESSUNG 366 6.2.1 MESSUNG EINER FREQUENZ ODER
IMPULSRATE 366 6.2.2 MESSUNG DES VERHAELTNISSES ZWEIER FREQUENZEN ODER
DREHZAHLEN . . . 367 6.2.3 MESSUNG DER DIFFERENZ ZWEIER FREQUENZEN ODER
DREHZAHLEN . . . . 367 6.2.4 UNIVERSALZAEHLER 367 6.3 ANALOGE MESSUNG
EINES ZEITINTERVALLS ODER EINER FREQUENZ 369 6.3.1 MESSUNG EINES
ZEITINTERVALLS; T/U-UMFORMUNG 369 6.3.2 MESSUNG EINER FREQUENZ ODER
IMPULSRATE; F/U-UMFORMUNG 370 6.3.3 IMPULSBREITEN-MULTIPLIZIERER 372 6.4
SPANNUNG/ZEIT- UND SPANNUNG/FREQUENZ-UMSETZER 373 6.4.1
U/T-IMPULSBREITEN-UMSETZER 373 6.4.2 U/T-ZWEIRAMPEN-UMSETZER 376 6.4.3
U/F-SAEGEZAHN-UMSETZER 379 6.4.4 U/F-UMSETZER NACH DEM
LADUNGSBILANZVERFAHREN 380 6.4.5 SYNCHRONER U/F-UMSETZER NACH DEM
LADUNGSBILANZVERFAHREN . . . . 382 6.4.6 DELTA-SIGMA-UMSETZER 384 6.5
KENNGROESSEN FUER ANALOG/DIGITAL-UMSETZER 387 6.6 MESSUNGEN MIT DEM
ANALOG/DIGITAL-UMSETZER 393 6.6.1 ZEITDISKRETE MESSUNG; ABTASTTHEOREM
393 6.6.2 SIGNALRAUSCHEN 394 6.6.3 DIGITAL-MULTIMETER 395 6.6.4
OSZILLOSKOP 396 6.6.5 MESSWERTVERARBEITUNG MIT DEM PERSONAL-COMPUTER 399
XII INHALTSVERZEICHNIS 6.7 ASTABILE KIPPSCHALTUNGEN ALS FREQUENZUMSETZER
401 6.7.1 ASTABILE KIPPSCHALTUNG AUS RC-GLIED UND KOMPARATOR 401 6.7.2
ASTABILE KIPPSCHALTUNG MIT INTEGRATIONSVERSTAERKER UND KOMPARATOR. 403
6.7.3 KIPPSCHALTUNG MIT WIDERSTANDSMESSBRUECKE 406 6.7.4 KIPPSCHALTUNG MIT
STABILISIERTEN HILFSSPANNUNGEN 407 6.7.5 U/F-UMSETZER FUER KLEINE SIGNALE
409 6.8 HARMONISCHE OSZILLATOREN ALS FREQENZUMSETZER 410 6.8.1 ERZEUGUNG
UNGEDAEMPFTER SCHWINGUNGEN 411 6.8.2 LC-OSZILLATOR 412 6.8.3
RC-OSZILLATOR 415 6.9 FREQUENZ-ODER IMPULSRATENLIEFERNDE AUFNEHMER 418
6.9.1 SCHWINGQUARZ ALS FREQUENZNORMAL 418 6.9.2 SCHWINGQUARZ ALS
TEMPERATURFUEHLER 426 6.9.3 SCHWINGSAITEN-FREQUENZUMSETZER 427 6.9.4
STIMMGABEL-FREQUENZUMSETZER 428 6.9.5 DREHZAHLAUFNEHMER 430 7 MESSUNG
MECHANISCHER GROESSEN 433 7.1 DRUCK-UND DIFFERENZDRUCKMESSUNG MIT
FEDERMESSWERKEN 433 7.1.1 DIREKTANZEIGENDE MANOMETER 434 7.1.2
FEDERMESSWERKE MIT ELEKTRISCHEM ABGRIFF 434 7.1.3
DIFFERENZDRUCK-MESSUMFORMER MIT INNENLIEGENDEM ELEKTRISCHEN ABGRIFF 439
7.1.4 ANWENDUNG DER DRUCK- UND DIFFERENZDRUCKMESSGERAETE ZUR FUELL-
STANDSMESSUNG 441 7.2 DURCHFLUSSMESSUNG 442 7.2.1 DURCHFLUSSMESSUNG MIT
DROSSELMESSGERAETEN 443 7.2.2 WIRBELFREQUENZ-DURCHFLUSSMESSER 448 7.2.3
THERMISCHER MASSENSTROMMESSER 449 7.2.4 CORIOLIS-MASSENSTROMMESSER 453
7.2.5 ULTRASCHALL-DURCHFLUSSMESSUNG 455 7.3 SCHWINGUNGSMESSUNG 460 7.3.1
RELATIVE SCHWINGUNGSMESSUNG 461 7.3.2 ABSOLUTE SCHWINGUNGSMESSUNG 464
LITERATURVERZEICHNIS 472 SACHWORTVERZEICHNIS 479
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