Messtechnik und Sensorik
Reales Mess- und Sensorsystem, Modellbildung, Messabweichung
Reales Mess- und Sensorsystem, Modellbildung, Messabweichung
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Lernkarten
Mit welcher Methode kann die Messabweichung einer Messeinrichtung ermittelt werden?
durch Kalibrieren
Wodurch entstehen zeitabhängige Messabweichungen?
Zeitabhängige Messabweichungen entstehen, wenn bei einer zeitlich veränderlichen Messgrösse die
Messeinrichtung wegen seinem eigenen unerwünschten dynamischen Übertragungsverhalten der
Messgrösse nicht schnell genug folgen kann.
Wodurch/wie unterscheiden sich systematische und zufällige Messabweichungen?
Die systematische Messabweichung ey-s hat unter wiederholten gleichen Randbedingungen immer den
gleichen Wert und das gleiche Vorzeichen. Sie sind beim Kalibrieren messbar und reproduzierbar
Zufällige Messabweichungen sind solche, die durch die statistische Fluktuation der Einzelmessunegn um
den „wahren“ Wert der Messgrösse entstehen. Die zufällige Messabweichung ey-z ist beim Kalibrieren
einzeln nicht reproduzierbar; Wert und Vorzeichen ändern zufällig.
Welche drei Fällen werden in Zusammenhang mit zufälligen Messabweichungen (zufällige Erscheinungen)
unterschieden?
- Signale am Prozess rauschen das Messsystem ist ideal
- Signale am Prozess sind unverrauscht, das Messsystem erzeugt zufällige Signale
- Signale am Prozess rauschen, das Messsystem erzeugt zufällige Signale
Wie ist die Messabweichung bei einem vollständigen Messsystem definiert?
Die Messabweichung ey ist die Differenz der angezeigten Grösse yM ≡ yˆ Messgrösse y und
Messabweichung ey haben dieselbe Einheit.
Wie wird die Messabweichung bei einem Sensorsystem definiert?
Beim Sensorsystem benötigt man ein Nominalsystem als Vergleichssystem, da der Sensorausgang yS nicht
direkt mit der Messgrösse y verglichen werden kann, denn das Sensorsignal yS hat nicht die gleiche Einheit
wie die Messgrösse y. Die Messabweichung eyS ist die Differenz der ausgegebenen Grösse yˆS von der
Nominalgrösse yS.
Was ist unter bezogene Messabweichung zu verstehen? Worin liegt sein Vorteil?
Die bezogene Messabweichungen εy ist eine (einheitenlose) relative Messabweichung. Die Bezugsgrösse ist
nicht einheitlich festgelegt. Die Messabweichungen ey kann auf den aktuellen Messwert y oder auf den
Messbereichsendwert bezogen sein.
Vorteil: Einheitenbehaftete Messabweichungen ey haben den Nachteil, schlecht vergleichbar zu sein. Die
relative Messabweichung kann zum Vergleich von verschiedenen Messergebnissen, auch verschiedener
physikalischer Grössen und damit verschiedener Messgeräte herangezogen werden.
Was ist unter Linearitätsfehler zu verstehen?
Die Kennlinienabweichung (= Nichtlinearität) ist die grösste Abweichung der Kennlinie (= Kalibrierkurve)
von einer festgelegten Gerade bei Messungen mit zunehmender und abnehmender Messgrösse.
Mit welchen Methoden (Definitionen) werden Linearitätsfehler definiert?
Festpunkt-Linearität (auch Endpunkt-Linearität oder Grenzpunkteinstellung genannt); Unabhängige
Linearität (Die Nominalkennlinie ist die Mittellinie zweier parallelen Geraden); Unabhängige Linearität
mit Zwangsnullpunkt; Minimummethode (lineare Regression)
Erklären Sie mathematisch die Funktionsweise der linearen Regression (sog. Minimummethode).
Steigung und Offset der Regressionsgeraden werden so gewählt, damit die Summe der Quadrate der
Abweichen (Residuum) zwischen der Gerade und der gemessenen Werte minimal wird (Prinzip der
kleinsten Quadrate).
Was sind Hysteresefehler? Wodurch können sie entstehen?
Die Hysterese kann bei der Aufnahme der statischen Übertragungskennlinie bei steigender und sinkender
Messgrösse festgestellt werden. Sie entsteht zum Beispiel durch mechanische Effekte (trockene Reibung,
Spiel, Lose) oder durch elektromagnetische Effekte (magnetische Eigenschaften von Stoffen).
