Messtechnik: Grundlagen, Methoden und Anwendungen
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Vieweg
[2019]
|
| Ausgabe: | 11. Auflage |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 481 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783662597668 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
MESSSYSTEME
UND
MESSFEHLER
1
1.1
MESSSKALEN
.
3
1.2
METRISCHE
GROESSEN
.
5
1.2.1
EINE
KURZE
GESCHICHTE
DER
MASSEINHEITEN
.
6
1.2.2
ANPASSUNG
DER
DEFINITIONEN
DER
EINHEITEN
.
8
1.2.3
INTERNATIONALES
EINHEITENSYSTEM
.
9
1.3
MESSSYSTEME
.
11
1.3.1
STRUKTUR
VON
MESSSYSTEMEN
.
11
1.3.2
BESCHREIBUNG
VON
MESSSYSTEMEN
IM
ZUSTANDSRAUM
.
13
1.3.3
PHYSIKALISCHE
MESSKENNLINIE
.
15
1.3.4
MESSSIGNALE
ALS
INFORMATIONSTRAEGER
.
15
1.4
MESSFEHLER
.
17
1.4.1
ABSOLUTER
UND
RELATIVER
FEHLER
.
18
1.4.2
FEHLERURSACHEN
.
19
1.4.3
SPEZIFIZIERTE
NORMALBEDINGUNGEN
.
21
1.5
LITERATUR
.
23
2
KURVENANPASSUNG
25
2.1
APPROXIMATION
.
28
2.1.1
APPROXIMATION
MIT
ORTHONORMALEN
FUNKTIONENSYSTEMEN
.
28
2.1.2
LEAST-SQUARES-SCHAETZER
.
33
2.1.3
REGRESSIONSANALYSE
.
34
2.2
INTERPOLATION
.
36
2.2.1
POLYNOMINTERPOLATION
.
36
2.2.2
INTERPOLATION
DURCH
LAGRANGE-POLYNOME
.
37
2.2.3
INTERPOLATION
DURCH
NEWTON-POLYNOME
.
39
2.2.4
SPLINE-INTERPOLATION
.
42
2.2.5
SYSTEMTHEORETISCHE
DEUTUNG
DER
INTERPOLATION
.
47
2.3
KENNFELDINTERPOLATION
.
48
2.4
LITERATUR
.
52
3
STATIONAERES
VERHALTEN
VON
MESSSYSTEMEN
53
3.1
STATIONAERE
MESSKENNLINIE
UND
DEREN
FEHLER
.
55
3.1.1
IDEALE
UND
REALE
MESSKENNLINIE
.
55
3.1.2
ABGLEICH
DER
MESSKENNLINIE
.
57
3.1.3
KENNLINIENFEHLER
BEI
REALER
KENNLINIE
.
59
3.1.4
ABSCHAETZUNG
DES
KENNLINIENFEHLERS
.
61
XII
INHALTSVERZEICHNIS
3.2
KENNLINIENFEHLER
UNTER
NORMALBEDINGUNGEN
.
65
3.2.1
HERABSETZEN
DES
MESSBEREICHS
.
65
3.2.2
REIHENSCHALTUNG
ZWEIER
NICHTLINEARER
GLIEDER
.
67
3.2.3
WAHL
DES
GUENSTIGSTEN
MESSBEREICHS
.
71
3.2.4
DIFFERENZMETHODE
.
76
3.2.5
GEGENKOPPLUNG
.
82
3.3
KENNLINIENFEHLER
BEI
ABWEICHUNGEN
VON
DEN
NORMALBEDINGUNGEN
.
86
3.3.1
SUPERPONIERENDE
STOERGROESSEN
.
86
3.3.2
UNTERDRUECKUNG
SUPERPONIERENDER
STOERGROESSEN
MIT
DER
DIFFERENZMETHODE
.
88
3.3.3
DEFORMIERENDE
STOERGROESSEN
.
89
3.3.4
DEFORMIERENDE
STOERGROESSEN
BEI
GEGENKOPPLUNG
.
92
3.3.5
SUPERPONIERENDE
STOERGROESSEN
BEI
GEGENKOPPLUNG
.
95
3.3.6
KOMPENSATION
SYSTEMATISCHER
STOEREINFLUESSE
.
95
3.3.7
ABSCHIRMUNG
.
96
3.3.8
SUPERPONIERENDE
STOERGROESSEN
IN
MESSKETTEN
.
96
3.3.9
ZERHACKERVERSTAERKER
.
98
3.4
RUECKWIRKUNG
DES
MESSSYSTEMS
.
101
3.5
LITERATUR
.
104
4
ZUFAELLIGE
MESSFEHLER
105
4.1
GRUNDLAGEN
DER
WAHRSCHEINLICHKEITSTHEORIE
.
109
4.1.1
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTE
.
112
4.1.2
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTEN
ABGEBILDETER
GROESSEN
.
117
4.1.3
MOMENTE
DER
STATISTIK
1.
ORDNUNG
.
118
4.1.4
MOMENTE
DER
STATISTIK
2.
ORDNUNG
.
121
4.1.5
KORRELATIONSKOEFFIZIENT
.
124
4.1.6
CHARAKTERISTISCHE
FUNKTION
.
127
4.2
STICHPROBEN
.
128
4.2.1
HAEUFIGKEITSVERTEILUNG
UND
HISTOGRAMM
.
128
4.2.2
SCHAETZUNG
VON
MITTELWERT
UND
VARIANZ
.
129
4.2.3
GESETZ
DER
GROSSEN
ZAHLEN
.
135
4.2.4
MITTELUNG
ZUR
STOERUNGSUNTERDRUECKUNG
.
137
4.3
WICHTIGE
WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN
.
139
4.3.1
DISKRETE
WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN
.
139
4.3.2
STETIGE
WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNGEN
.
141
4.4
STATISTISCHE
TESTVERFAHREN
.
150
4.4.1
KONFIDENZINTERVALL
UND
STATISTISCHE
SICHERHEIT
.
151
4.4.2
HYPOTHESEN
UND
STATISTISCHE
TESTS
.
156
4.4.3
SIGNIFIKANZTEST
FUER
DEN
STICHPROBENMITTELWERT
.
158
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
4.4.4
X
2
-ANPASSUNGSTEST
.
159
4.5
QUALITAETSSICHERUNG
.
163
4.5.1
BEURTEILUNG
VON
FERTIGUNGSPROZESSEN
.
163
4.5.2
BESTIMMUNG
DER
AUSFALLRATE
.
165
4.5.3
STATISTISCHE
PROZESSUEBERWACHUNG
.
170
4.6
FEHLERFORTPFLANZUNG
.
174
4.7
LITERATUR
.
178
5
DYNAMISCHES
VERHALTEN
VON
MESSSYSTEMEN
179
5.1
BESCHREIBUNG
VON
MESSSYSTEMEN
.
181
5.1.1
SYSTEMEIGENSCHAFTEN
.
181
5.1.2
LINEARE,
ZEITINVARIANTE
SYSTEME
(LTI-SYSTEME)
.
182
5.1.3
STABILITAET
.
184
5.2
EMPIRISCHE
ANALYSE
VON
MESSSYSTEMEN
.
185
5.2.1
KENNWERTE
DER
SPRUNGANTWORT
.
186
5.2.2
NICHTLINEARES
DYNAMISCHES
VERHALTEN
.
187
5.2.3
BESTIMMUNG
DES
FREQUENZGANGES
.
188
5.3
VERBESSERUNG
DES
DYNAMISCHEN
SYSTEMVERHALTENS
.
190
5.3.1
OPTIMIERUNG
DER
SYSTEMPARAMETER
.
192
5.3.2
AENDERUNG
DER
SYSTEMSTRUKTUR
.
193
5.4
PARAMETEROPTIMIERUNG
.
193
5.4.1
KRITERIUM
*VERSCHWINDENDE
MOMENTE
DER
IMPULSANTWORT
*
.
196
5.4.2
KRITERIUM
*KONSTANTER
AMPLITUDENGANG
FUER
KLEINE
FREQUENZEN
*
.
.
200
5.4.3
KRITERIUM
*KONSTANTER
REALTEIL
DES
FREQUENZGANGES
*
.
205
5.4.4
ITAE-KRITERIUM
.
210
5.4.5
KRITERIUM
*QUADRATISCHES
FEHLERINTEGRAL
*
.
216
5.5
STRUKTURAENDERUNG
ZUR
OPTIMIERUNG
DES
ZEITVERHALTENS
.
222
5.5.1
KOMPENSATION
DES
ZEITVERHALTENS
.
223
5.5.2
ZEITVERHALTEN
BEI
GEGENKOPPLUNG
.
227
5.6
LITERATUR
.
235
6
STOCHASTISCHE
SIGNALE
237
6.1
STOCHASTISCHE
PROZESSE
.
241
6.1.1
EINFUEHRUNG
.
241
6.1.2
WAHRSCHEINLICHKEITSVERTEILUNG
UND
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTE
.
243
6.1.3
SCHAR-
UND
ZEITMITTELWERTE
.
246
6.1.4
MOMENTE
DER
STATISTIK
1.
ORDNUNG
.
247
6.1.5
MOMENTE
DER
STATISTIK
2.
ORDNUNG
.
247
6.1.6
STATIONAERE
PROZESSE
.
249
6.1.7
ERGODISCHE
PROZESSE
.
251
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
6.2
KORRELATIONSFUNKTIONEN
.
256
6.2.1
SIGNALKLASSEN
.
256
6.2.2
KORRELATION
VON
LEISTUNGSSIGNALEN
.
259
6.2.3
KORRELATION
VON
ENERGIESIGNALEN
.
261
6.2.4
EIGENSCHAFTEN
VON
AUTO-
UND
KREUZKORRELATIONSFUNKTION
.
263
6.3
KORRELATIONSMESSTECHNIK
.
265
6.3.1
MESSUNG
VON
KORRELATIONSFUNKTIONEN
.
265
6.3.2
AEHNLICHKEIT
VON
SIGNALEN,
LAUFZEITMESSUNG
.
266
6.3.3
CLOSED-IOOP-KORRELATION
.
271
6.3.4
POLARITAETSKORRELATION
.
273
6.3.5
AEHNLICHKEIT
VON
SPEKTREN,
DOPPLERFREQUENZMESSUNG
.
274
6.3.6
SELBSTAEHNLICHKEIT
.
277
6.4
SPEKTRALE
DARSTELLUNG
STOCHASTISCHER
SIGNALE
.
278
6.4.1
LEISTUNGSDICHTESPEKTRUM
.
278
6.4.2
RAUSCHEN
.
282
6.4.3
UEBERLAGERUNG
ZUFAELLIGER
STOERSIGNALE
.
287
6.4.4
UEBERTRAGUNG
STOCHASTISCHER
SIGNALE
DURCH
LTI-SYSTEME
.
288
6.5
SYSTEMIDENTIFIKATION
.
292
6.5.1
SCHAETZUNG
DES
LEISTUNGSDICHTESPEKTRUMS
.
293
6.5.2
SYSTEMIDENTIFIKATION
BEI
GESCHAETZTER
LEISTUNGSDICHTE
.
294
6.5.3
DYNAMISCHE
SYSTEMIDENTIFIKATION
.
296
6.6
SIGNALDETEKTION
.
297
6.6.1
SIGNALMODELL
.
298
6.6.2
MATCHED-FILTER
.
298
6.6.3
MATCHED-FILTER
BEI
FARBIGEM
RAUSCHEN
.
299
6.7
WIENER-FILTER
.
302
6.7.1
SIGNALMODELL
.
302
6.7.2
HERLEITUNG
DES
WIENER-FILTERS
.
304
6.7.3
WIENER-FILTER
BEI
LINEARER
VERZERRUNG
UND
ADDITIVEM
RAUSCHEN
.
305
6.8
LITERATUR
.
311
7
ERFASSUNG
ANALOGER
SIGNALE
313
7.1
ABTASTUNG
.
316
7.1.1
ABTASTTHEOREM
.
316
7.1.2
BANDUEBERLAPPUNGSFEHLER
(ALIASING)
.
318
7.1.3
ANTI-ALIASING-FILTER
.
321
7.1.4
MITTELWERTBILDUNG
BEI
ENDLICHER
ABTASTDAUER
.
324
7.1.5
ZEITLICHE
ABTASTFEHLER
.
326
7.2
QUANTISIERUNG
.
331
INHALTSVERZEICHNIS
XV
7.2.1
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTE
DER
SIGNALWERTE
.334
7.2.2
AMPLITUDENDICHTE
DER
FOURIER-REIHE
.
335
7.2.3
QUANTISIERUNGSTHEOREM
.337
7.2.4
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTE
DES
QUANTISIERUNGSFEHLERS
.
342
7.2.5
SIGNAL-RAUSCH-VERHAELTNIS
INFOLGE
DER
QUANTISIERUNG
.
345
7.2.6
OPTIMALE
QUANTISIERUNG
.
345
7.2.7
MINIMIERUNG
DES
RELATIVEN
QUANTISIERUNGSFEHLERS
.
346
7.2.8
DITHERING
.
349
7.3
ANALOG-DIGITAL-UMSETZER
.
353
7.3.1
A/D-NACHLAUFUMSETZER
.
353
7.3.2
A/D-UMSETZER
MIT
SUKZESSIVER
APPROXIMATION
.
354
7.3.3
INTEGRIERENDE
A/D-UMSETZER
.
356
7.3.4
DELTA-SIGMA-UMSETZER
.
358
7.3.5
RATIOMETRISCHE
MESSUNG
.
366
7.4
DIGITAL-ANALOG-UMSETZER
.
367
7.4.1
PARALLELE
D/A-UMSETZER
.
367
7.4.2
SERIELLE
D/A-UMSETZER
.
369
7.5
LITERATUR
.
372
8
FREQUENZ-
UND
DREHZAHLMESSUNG
375
8.1
ALLGEMEINER
FREQUENZBEGRIFF
.
378
8.2
DIGITALE
DREHZAHLMESSUNG
.
384
8.2.1
PERIODENDAUERMESSUNG
.
385
8.2.2
FREQUENZMESSUNG
.
386
8.2.3
MAXIMALER
QUANTISIERUNGSFEHLER
FUER
EINEN
ZAEHLVORGANG
.
387
8.2.4
MITTELWERTBILDUNG
BEI
DER
DREHZAHLMESSUNG
.
390
8.2.5
ABTASTUNG
BEI
DER
DREHZAHLMESSUNG
.
392
8.2.6
QUANTISIERUNG
BEI
FORTLAUFENDEN
PERIODENDAUERMESSUNGEN
.
.
.
393
8.2.7
LEISTUNGSDICHTE
DES
QUANTISIERUNGSFEHLERS
.
397
8.2.8 KOMPENSATION
MECHANISCHER
FEHLER
DES
SENSORRADES
.
399
8.3
KONTINUIERLICHE
FREQUENZMESSUNG
.
405
8.3.1
PHASENREGELKREIS
.
405
8.3.2
FREQUENZREGELKREIS
.
409
8.4
POSITIONS-
UND
RICHTUNGSERKENNUNG
.
411
8.4.1
DREHRICHTUNGSERKENNUNG
.
411
8.4.2
POSITIONSBESTIMMUNG
.
413
8.5
LITERATUR
.
415
9
PARAMETERSCHAETZUNG
417
9.1
LINEARES
SIGNALMODELL
.
420
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
9.2
LEAST-SQUARES-SCHAETZER
.
424
9.2.1
PARAMETERSCHAETZUNG
FUER
EIN
LINEARES
SIGNALMODELL
.
424
9.2.2
FILTERBANK-METHODE
.
430
9.3
GAUSS-MARKOV-SCHAETZER
.
437
9.4
REKURSIVER
LEAST-SQUARES-SCHAETZER
.
440
9.4.1
ABLEITUNG
AUS
DEM
LEAST-SQUARES-SCHAETZER
.
441
9.4.2
REKURSIVER
LEAST-SQUARES-SCHAETZER
FUER
ZEITVARIANTE
SIGNALE
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9.5
BAYES-SCHAETZUNG
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448
9.5.1
WAHRSCHEINLICHKEIT
.
448
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BAYES
SCHE
PARAMETERSCHAETZUNG
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9.5.3
MAXIMUM-LIKELIHOOD-SCHAETZER
.
453
9.6
LITERATUR
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459
A
SYMBOLE
UND
TABELLEN
461
A.1
SYMBOLVERZEICHNIS
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463
A.1.1
KONVENTIONEN
.
463
A.1.2
OPERATOREN
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A.1.3
LATEINISCHE
SYMBOLE
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463
A.1
.4
GRIECHISCHE
SYMBOLE
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467
A.2
TABELLEN
.
468
INDEX
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