Messtechnik: Grundlagen und Anwendungen der elektrischen Messtechnik
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Wiesbaden
Springer Vieweg
2014
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VII
INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN XI
1 MESSEN; VORAUSSETZUNGEN UND DURCHFUEHRUNG 1
1.1 MESSGROESSE, MASSEINHEIT 1
1.2 SI-EINHEITENSYSTEM 2
1.3 NORMALE 5
1.4 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 6
2 MESSSIGNALE 7
2.1 KLASSIFIZIERUNG VON MESSSIGNALEN 7
2.2 WANDLUNG VON MESSSIGNALEN 9
2.3 ANALOG-DIGITAL-WANDLUNG 12
2.4 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 15
3 CHARAKTERISIERUNG VON MESSSIGNALEN 16
3.1 SIGNALFORMEN VON MESSSIGNALEN 16
3.2 KENNGROESSEN VON EINZELIMPULSEN UND PERIODISCHEN SINUSFOERMIGEN
SIGNALVERLAEUFEN. 18
3.3 MITTELWERTE PERIODISCHER SIGNALE 20
3.3.1 LINEARER MITTELWERT UND GLEICHRICHTWERT 20
3.3.2 QUADRATISCHER MITTELWERT UND EFFEKTIVWERT 22
3.3.3 WEITERE PARAMETER PERIODISCHER SIGNALE 26
3.4 KENNGROESSEN VON NICHTSINUSFOERMIGEN PERIODISCHEN SIGNALEN 27
3.5 LOGARITHMISCHE UEBERTRAGUNGSVERHAELTNISSE 33
3.6 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 37
4 MESSMETHODEN 38
4.1 AUSSCHLAGMETHODE 38
4.2 DIFFERENZMETHODE (METHODE DER UNVOLLSTAENDIGEN KOMPENSATION) 39
4.3 KOMPENSATIONSMETHODE 39
4.4 KONTROLLFRAGEN 40
5 MESSEINRICHTUNG 41
5.1 WECHSELWIRKUNG ZWISCHEN GRUNDFUNKTION UND
GRUNDSTRUKTUR EINER MESSEINRICHTUNG 41
5.2 STATISCHE UND DYNAMISCHE KENNGROESSEN VON MESSEINRICHTUNGEN 42
5.2.1 STATISCHE KENNGROESSEN VON MESSEINRICHTUNGEN 42
5.2.2 DYNAMISCHE KENNGROESSEN VON MESSEINRICHTUNGEN 44
5.2.2.1 ZEITVERHALTEN LINEARER UEBERTRAGUNGSGLIEDER 45
5.2.2.2 ANALYSE DES ZEITVERHALTENS MIT DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 48
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VIII
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.2.3 ANALYSE DES ZEITVERHALTENS MIT TESTFUNKTIONEN 49
5.2.2.4 UNTERSUCHUNG DES FREQUENZVERHALTENS VON MESSEINRICHTUNGEN 52
5.3 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 57
6 BEWERTUNG VON MESSERGEBNISSEN 58
6.1 GRUNDBEGRIFFE 58
6.2 SYSTEMATISCHE ABWEICHUNG INDIREKTER MESSUNGEN 63
6.3 BEHANDLUNG UNBEKANNTER SYSTEMATISCHER ABWEICHUNGEN 67
6.4 BEHANDLUNG ZUFAELLIGER ABWEICHUNGEN 67
6.4.1 AUFNAHME UND ANALYSE EINER MESSREIHE 68
6.4.2 ANALYSE NORMALVERTEILTER MESSREIHEN 73
6.4.3 AUSWERTUNG VON ENDLICHEN MESSREIHEN 77
6.4.4 UNSICHERHEIT INDIREKTER MESSUNGEN 83
6.4.5 BERICHT DES MESSERGEBNISSES 86
6.5 MESSGERAETEABWEICHUNGEN 87
6.5.1 FEHLERGRENZEN 88
6.5.2 ABWEICHUNG VON MESSGERAETEN BEI INDIREKTEN MESSUNGEN 89
6.6 KONTROLLFRAGEN 91
7 FEHLERTYPEN VON MESSEINRICHTUNGEN 92
7.1 DIE AUSWIRKUNG DES ADDITIVEN UND MULTIPLIKATIVEN FEHLERS 92
7.2 ABWEICHUNG INFOLGE DER QUANTISIERUNG 94
7.3 ANGABE DER GENAUIGKEIT BEI MESSGERAETEN 98
7.4 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 100
8 MESSUNG ELEKTRISCHER GROESSEN 101
8.1 ERREICHBARE MESSGENAUIGKEITEN 101
8.2 MESSUNG VON STROMSTAERKE UND SPANNUNG 102
8.3 LEISTUNGSMESSUNG 106
8.4 MESSUNG VON WIRKWIDERSTAENDEN (OHMSCHE WIDERSTAENDE) 111
8.4.1 MESSUNG MITTELS STROM-/SPANNUNGSMESSUNG 111
8.4.2 MESSUNG MITTELS BRUECKENSCHALTUNG 114
8.5 MESSUNG AN KONDENSATOR UND SPULE 116
8.5.1 BESTIMMUNG DER KAPAZITAET EINES KONDENSATORS MITTELS
STROM-SPANNUNGSMESSUNG 117
8.5.2 BESTIMMUNG DER INDUKTIVITAET EINER SPULE MITTELS
STROM-SPANNUNGSMESSUNG 119
8.5.3 BESTIMMUNG VON KAPAZITAET UND INDUKTIVITAET MITTELS
EINER BRUECKENSCHALTUNG 121
8.6 FREQUENZ- UND ZEITMESSUNG 123
8.6.1 FREQUENZMESSUNG 124
INHALTSVERZEICHNIS IX
8.6.2 ZEITMESSUNG 125
8.7 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 126
9 MESSUNG NICHTELEKTRISCHER PHYSIKALISCHER GROESSEN 127
9.1 DIE MESSKETTE 127
9.1.1 MESSSIGNALAUFTIAHME 128
9.1.2 MULTIPLEXEN 129
9.1.3 VERSTAERKEN 131
9.1.4 ABTASTEN UND HALTEN 133
9.1.5 ANALOG-DIGITAL-WANDLUNG 134
9.1.5.1 KENNGROESSEN VON ADW 134
9.1.5.2 AD-WANDLUNG NACH DEM PRINZIP DER SUKZESSIVEN APPROXIMATION 135
9.1.5.3 DUAL-SLOPE-WANDLER 137
9.1.5.4 PARALLEL-AD-WANDLER 139
9.1.5.5 VERGLEICH DER VORGESTELLTEN ADW 140
9.2 VERARBEITUNG UND AUSGEBEN 141
9.3 SENSOREN 142
9.3.1 KLASSIFIZIERUNG UND GRUNDSTRUKTUR VON SENSOREN 143
9.3.2 SENSOREN ZUR MESSUNG GEOMETRISCHER GROESSEN 145
9.3.2.1 INKREMENTALE SENSOREN 146
9.3.2.2 CODE-LINEALE 150
9.3.2.3 POTENTIOMETRISCHE SENSOREN 153
9.3.2.4 INDUKTIVE SENSOREN 154
9.3.2.5 TRANSFORMATORISCHE INDUKTIVE SENSOREN ZUR WINKELMESSUNG 157
9.3.2.6 KAPAZITIVE SENSOREN 160
9.3.3 SENSOREN ZUR KRAFTMESSUNG 166
9.3.3.1 KRAFTMESSUNG MIT DEHNUNGSMESSSTREIFEN 166
9.3.3.2 PIEZOELEKTRISCHE KRAFTSENSOREN (PIEZOSENSOREN) 173
9.3.4 MESSUNG MECHANISCHER SCHWINGUNGEN 178
9.3.5 SENSOREN ZUR TEMPERATURMESSUNG 181
9.3.5.1 TEMPERATURMESSUNG MIT WIDERSTANDSSENSOREN 181
9.3.5.2 THERMOELEMENTSENSOREN 186
9.3.6 FEUCHTEMESSUNG 191
9.3.6.1 FADENHYGROMETER 192
9.3.6.2 KAPAZITIVER FEUCHTEMESSER 192
9.3.6.3 RESISTIVER FEUCHTESENSOR 193
9.3.7 DURCHFLUSSMESSUNG 194
9.3.7.1 DURCHFLUSSMESSUNG MIT DROSSELGERAETEN 195
9.3.7.2 DURCHFLUSSMESSUNG MIT ULTRASCHALL 198
X INHALTSVERZEICHNIS
9.3.7.3 WEITERE DURCHFLUSSMESSVERFAHREN 201
9.4 KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 202
10 AUTOMATISIERTE MESSSYSTEME 203
10.1 HARDWAREKONFIGURATIONEN VON AUTOMATISIERTEN MESSSYSTEMEN 203
10.1.1 INSTRUMENTIERTE COMPUTER 203
10.1.1.1 ADD-IN-VARIANTE 204
10.1.1.2 ADD-ON-VARIANTE 207
10.1.1.3 USB-BASIERTE MESSSYSTEME 209
10.1.2 MESSSYSTEME MIT BUSSCHNITTSTELLE 212
10.1.2.1 MESSSYSTEM MIT SERIELLEM BUS 213
10.1.2.2 MESSSYSTEM MIT PARALLELEM BUS 216
10.2 SOFTWARE ZUR STEUERUNG UND VISUALISIERUNG 223
10.3 KONTROLLFRAGEN 228
ANTWORTEN UND LOESUNGEN ZU DEN KONTROLLFRAGEN UND UEBUNGSAUFGABEN 229
LITERATURVERZEICHNIS 241
SACHWORTVERZEICHNIS 244 |
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