Grenzen der Genauigkeit und Dynamik von nichtkonventionellen energietechnischen Messsystemen:
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Ilmenau
ISLE
2001
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INHALTSVERZEICHNIS
FORMELZEICHEN
UND
ABKUERZUNGEN
.
VI
1
EINLEITUNG
1
2
DIE
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN
DES
SENSORKOPFES
3
2.1
POLARISATIONSZUSTAENDE
VON
LICHTWELLEN
.
4
2.1.1
DIE
POLARISATIONSELLIPSE
.
4
2.1.2
DAS
MODELL
DER
POINCARE-KUGEL
.
6
2.1.3
DIE
STOKES-PARAMETER
.
7
2.1.4
DIE
WIRKUNGSWEISE
DES
ANALYSATORS
.
8
2.2
THEORIE
DER
DOPPELBRECHUNG
.
10
2.2.1
LINEARE
DOPPELBRECHUNG
.
10
2.2.2
ZIRKULARE
DOPPELBRECHUNG,
OPTISCHE
AKTIVITAET
.
15
2.2.3
ELLIPTISCHE
DOPPELBRECHUNG
.
18
2.3
DAS
SENSORKONZEPT
.
20
2.3.1
DER
FARADAY-EFFEKT
.
20
2.3.2
DER
SENSORAUFBAU
.
21
2.3.3
DER
IDEALE
OPTISCHE
STROMWANDLER
.
24
2.3.4
DIE
UEBERTRAGUNGSFUNKTION
DES
REALEN
STROMWANDLERS
.
29
2.4
MODELLIERUNG
DER
DOPPELBRECHUNGS-EIGENSCHAFTEN
.
30
2.4.1
DAS
STROMWANDLER-MODELL
.
30
2.4.2
DREHUNG
IM
RAUM
MITTELS
QUATERNIONEN
.
33
2.4.3
HERLEITUNG
DER
UEBERTRAGUNGSFUNKTION
.
34
2.4.4
VERIFIKATION
MIT
DEM
EXISTIERENDEN
MODELL
.
36
2.5
ANWENDUNG
DES
MODELLS
.
39
2.5.1
DIE
DOPPELBRECHUNGS-EIGENSCHAFTEN
EINES
OPTISCHEN
STROMWANDLERS
.
39
2.5.2
DIE
UNTERSUCHUNG
DER
TEMPERATURDRIFT
EINES
OPTISCHEN
STROMWANDLERS
46
2.6
DIE
GEWONNENEN
ERKENNTNISSE
.
52
3
DIMENSIONIERUNG
DES
SIGNALVERARBEITUNGS-SYSTEMS
53
3.1
ZIELSTELLUNG
UND
AUSGANGSVORAUSSETZUNGEN
.
53
3.2
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
MESSSYSTEM
.
55
3.2.1
DER
DYNAMIKBEREICH
FUER
MESS
UND
SCHUTZAUFGABEN
.
55
3.2.2
AMPLITUDENGANG,
BANDBREITE
UND
GRUPPENLAUFZEIT
DES
SENSORS
.
57
IV
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.3
DER
BENOETIGTE
SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND
.
62
3.2.4
DER
GEFORDERTE
TEMPERATURBEREICH
.
67
3.3
DER
AUFBAU
DES
SIGNALVERARBEITUNGS-SYSTEMS
.
68
3.3.1
DER
SIGNALVERARBEITUNGS-ALGORITHMUS
DES
OPTISCHEN
STROMWANDLERS
.
.
68
3.3.2
DIE
UMSETZUNG
DES
BENOETIGTEN
SIGNALVERARBEITUNGS-ALGORITHMUS
.
72
3.4
DIE
PHYSIKALISCHE
GRENZEN
DES
SENSORSYSTEMS
.
73
3.4.1
DIE
GRENZFREQUENZ
DES
FARADAY-SENSORS
.
73
3.4.2
MODENDISPERSION
WAEHREND
DER
SIGNALUEBERTRAGUNG
.
74
3.4.3
DIE
PHYSIKALISCHE
AUFLOESUNGSGRENZE
.
74
3.5
DIMENSIONIERUNG
DER
SIGNALVERARBEITUNGS-KOMPONENTEN
.
77
3.5.1
DIE
PHOTODIODEN
.
77
3.5.2
DIE
TRANSIMPEDANZ-VERSTAERKER
.
80
3.5.3
DIE
ANTI-ALIASING-FILTER
.
84
3.5.4
DIE
ANALOG-DIGITAL-WANDLER
.
88
3.5.5
DIE
DEZIMATIONSFILTER
.
97
3.5.6
DIE
BERECHNUNG
DES
POLARISATIONSSIGNALS
P
.
113
3.5.7
DIE
DIGITALEN
FILTER
FUER
DIE
KENNLINIEN-LINEARISIERUNG
.
115
3.5.8
DIE
KENNLINIEN-LINEARISIERUNG
.
123
3.5.9
DER
MIKROPROZESSOR
.
126
3.6
FEHLERBILANZ
DES
SIGNALVERARBEITUNGS-SYSTEMS
.
127
3.6.1
DER
TEMPERATURABHAENGIGE
SKALIERUNGSFEHLER
.
127
3.6.2
DER
ARBEITSPUNKTABHAENGIGE
SKALIERUNGSFEHLER
.
128
3.6.3
DER
RAUSCHBEITRAG
.
129
3.6.4
DIE
GRUPPENLAUFZEIT
.
130
3.7 DIE
EIGENSCHAFTEN
DES
SIGNALVERARBEITUNGS-SYSTEMS
.
131
4
VERBESSERUNG
DER
ANALOG-DIGITAL-SCHNITTSTEILE
133
4.1
ALTERNATIVE
LOESUNGSVORSCHLAEGE
.
133
4.1.1
DITHERING,
ADDITIVE
RAUSCHUEBERLAGERUNG
.
133
4.1.2
LOGARITHMISCHE
WANDLER-KENNLINIE
.
134
4.1.3
VERSTAERKUNG
DER
MODULATION
IM
ARBEITSPUNKT
.
135
4.2
YYELEKTRONISCHE
LUPE
"
.
136
4.2.1
DAS
FUNKTIONSPRINZIP
.
136
4.2.2
DIE
VERBESSERTE
ANALOG-DIGITAL-SCHNITTSTELLE
DES
SENSORS
.
139
4.2.3
DIE
KOMPLEMENTAERFILTER
.
140
4.2.4
DIMENSIONIERUNG
DER
ELEKTRONISCHEN
LUPE
.
141
4.2.5
DIE
RESULTIERENDEN
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN
DER
A/D
-
SCHNITTSTELLE
145
4.3
DAS
ERGEBNIS
DER
VERBESSERTEN
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN
.
149
5
REALISIERUNG
UND
TEST
DES
ENTWICKLUNGSMUSTERS
151
5.1
SIGNALFLUSS,
AUFBAU
UND
MESSANORDNUNG
.
151
5.1.1
DER
SIGNALFLUSS
.
151
5.1.2
DER
AUFBAU
.
153
INHALTSVERZEICHNIS
V
5.1.3
DIE
MESSANORDNUNG
.
153
5.2
DIE
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN
DES
ENTWICKLUNGSMUSTERS
.
157
5.2.1
DER
TEMPERATURBEREICH
.
157
5.2.2
DER
SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND
.
158
5.2.3
DIE
ERREICHTE
GENAUIGKEIT
AN
DER
UNTEREN
DYNAMIKGRENZE
.
160
5.2.4
DER
EFFEKTIVWERT-UEBERTRAGUNGSFEHLER
IM
MESSBEREICH
.
163
5.2.5
DER
EFFEKTIVWERT-UEBERTRAGUNGSFEHLER
IM
SCHUTZBEREICH
.
165
5.2.6
DER
EFFEKTIVWERTFEHLER
DES
KOMBINIERTEN
MESS
UND
SCHUTZWANDLERS
.
167
5.2.7
DIE
GRENZEN
DER
DYNAMIK
.
168
5.2.8
DIE
AMPLITUDEN-UEBERTRAGUNGSFUNKTION
.
171
5.2.9
DIE
GRUPPENLAUFZEIT
.
171
5.3
BEWERTUNG
DER
REALISIERTEN
UEBERTRAGUNGSEIGENSCHAFTEN
.
174
6
ZUSAMMENFASSUNG
177
A
ANHANG
179
A.L
BERECHNUNG
DER
EFFEKTIVWERT-STREUUNG
.
179
A.2
BERECHNUNG
DES
TRANSIMPEDANZ-VERSTAERKER-RAUSCHENS
.
185
A.3
BERECHNUNG
DES
ANTI-ALIASING-FILTER-RAUSCHBEITRAGS
.
189
A.4
BERECHNUNG
DES
P-SIGNAL
-
RAUSCH-EFFEKTIVWERTES
.
192
A.5
HERLEITUNG
DER
ELEKTRONISCHEN
LUPE
.
193
A.6
DIMENSIONIERUNG
DER
DIGITAL-ANALOG-SCHNITTSTELLE
.
195
LITERATURVERZEICHNIS
199
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.
207
TABELLENVERZEICHNIS
.
209 |
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