MAT I
Mess- und Automatisierungstechnik I Lehrveranstaltung der TU Dresden Studiengang Maschinenbau -> Dies sind keine offiziellen Fragen! Die Fragen habe ich mir während meiner Prüfungsvorbereitung aus den Vorlesungsmitschriften, den Vorlesungsvideos generiert
Mess- und Automatisierungstechnik I Lehrveranstaltung der TU Dresden Studiengang Maschinenbau -> Dies sind keine offiziellen Fragen! Die Fragen habe ich mir während meiner Prüfungsvorbereitung aus den Vorlesungsmitschriften, den Vorlesungsvideos generiert
90.) Was wird wie im Bode- Diagramm dargestellt?
Es wird der Logarithmus des Betrages von G und der Phase phi als Funktion des Logarithmus vom omega dargestellt.
92.) Nach der Faktorisierung von G habe ich viele elementare Übertragungsfunktionen.
Wie ermittelt man sich daraus den Amplitudengang und die Ortskurve?
Amplitudengang:
lg IGI = Summe lg ( I Gelementar I )
phiDachgesamt = Summe phielementar
Ortskurve:
Im (G) = I Ggesamt I * sin ( phiDachgesamt)
Re (G) = I Ggesamt I * cos ( phiDachgesamt)
93.) Zur graphischen Darstellung der Ortskurve werden bei einer Reihenschaltung von Übertragungsgliedern die Zeiger vektoriell...
...multipliziert, d.h. Längen werden multipliziert und Phasen werden addiert.
94.) Zur graphischen Darstellung der Ortskurve werden bei einer Parallelschaltung von Übertragungsgliedern die Zeiger vektoriell...
...addiert.
95.) Wie sieht die Ortskurve eines PT1- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
96.) Wie sieht die Ortskurve eines PT0- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
97.) Wie sieht die Ortskurve eines IT0- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
98.) Wie sieht die Ortskurve eines DT1- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
99.) Wie sieht die Ortskurve eines IT1- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
100.) Wie sieht die Ortskurve eines DT0- Gliedes als Reaktion auf einen Sprung aus?
siehe Bild
101.) Wie lautet das Abtasttheorem und auf wem geht es zurück?
- Das Abtasttheorem besagt das die Abtastrate / -schrittweite kleiner gewählt werden sollte als die halbe Schwingungsdauer der höchsten auftretenden Eigenfrequenz.
- fabtast >= (2...10) * fmax
- Benannt nach Shannon (Nyquist)
102.) Was sind charakteristische Punkt der Ortskurve eines PT1- Gliedes?
für omega = 0
Re(G) = k
Im(G) = 0
für omega = 1 / T1
Re(G) = k / 2
Im(G) = -k / 2
für omega gegen unendlich
Re(G) = 0
Im(G) = 0
103.) Was sind charakteristische Punkte der Ortskurve eines IT1- Gliedes?
für omega = 0
Re(G) = -k * T1
Im(G) = - unendlich
für omega = 1 / T1
Re(G) = - k * T1 / 2
Im(G) = - k * T1 / 2
für omega gegen unendlich
Re(G) = 0
Im(G) = 0
104.) Was sind charakteristische Punkte der Ortskurve eines DT1- Gliedes?
für omega = 0
Re(G) = 0
Im(G) = 0
für omega = 1 / T1
Re(G) = k / (2 * T1)
Im(G) = k / (2 * T1)
für omega gegen unendlich
Re(G) = k / T1
Im(G) = 0
105.) Für was ist die Abtastrate entscheidend?
Für die Wiedergabe von Details eines Signals.
106.) Für eine gute Wiedergabe eines Signal sollte die Einstellzeit TE
107.) Wie muss die charakteristische Frequenz omega0 = 1 / T1 eines Systems gewählt werden?
So dass der Amplitudengang für alle Frequenzen bis 1 / delta t innerhalb des Toleranzintevalls liegt.
In der Messtechnik wird der Toleranzbereich auf +- 10% gesetzt.
108.) Beschreibe ein chemisches Verfahren zur Gaskonzentrationsmessung!
- mittels Gasprüfröhrchen
- mittels Wärmetönungssensor:
- vorgewärmtes Gas wird an einem Katalysator verbrannt was zu einer Wärmeerzeugung führt
- dies führt dann zu einem Temperaturanstieg im Katalysator welcher über eine Temperaturmesskette gemessen werden kann
- funktioniert für sämtliche brennbaren Gase
mittels Festkörper- Ionenleiter:
- eine Keramik aus ZrO2 und Y2O3 wird bei Temperaturen > 350°C leitfähig
- dadurch kommt es zu einem Stromfluss durch O2- Ionen Wanderung
- dadurch erhält man eine Spannung welche ein Maß für die relative Sauerstoffkonzentration ist
mittels optischer Analyse:
- es wird die Absorption von Licht in Gasen gemessen
- dabei kommt es zu einer spezifischen Schwächung bei bestimmten Wellenlängen in einem kontinuierlichen Spektrum
- die zugehörenden Eigenfrequenzen entsprechen der im Gas enthaltenen Atomen oder Molekülen
- dieses Spektrum wird mit einem Satz von Referenzspektren verglichen woraus man einen Rückschluss auf die Zusammensetzung des Gases ziehen kann
109.) Beschreibe ein Verfahren zur Messung von Feinstaub!
mittels Streulichtspektrometer:
- Licht wird gezielt in ein Gehäse gebracht
- darin befindliche Staub zerstreut dieses Licht -> Streulicht
- dieses Streulicht ist proportional zur Partikelgröße
- man führt also eine Pulshöhenanalyse des Streulichtes durch und kann so Rückschlüsse auf die Partikelgröße ziehen
mechanisch mittels Filterwägung:
- man führt einen Luftstrom über einen definierten Filter
- durch einen Vergleich der Massen des Filters vorher und nachher kann man auf die Konzentration zurückschliessen
- eine kontinuierliche Messung erhält man durch einen in Schwingung versetzten Kegel
- man misst dessen Eigenfrequenz im sauberen und im verunreinigten Zustand
- die Eigenfrequenz steigt mit steigender Verunreinigung
1.) Was ist Messtechnik?
Gesamtheit der Verfahren und Geräte zum experimentellen Bestimmen zahlenmäßig erfassbarer Größen in Wissenschaft und Technik.
2.) Was ist ein Messglied?
Komponente eines (Mess-) systems
3.) Formel für Radialkraft
Fr = m * (2 * pi * n )² * r = m * omega² * r
4.) Was ist ein Signal?
- ist eine veränderliche physikalische Größe der eindeutig eine Information (Parameter) zugeordnet ist.
5.) Wie wird ein lineares Übertragungsglied dargestelt?
6.) Häufig verwendetes Verfahren zu Durchflussmessung?
-> Wirkdruckverfahren
Das Messprinzip von Wirkdruck-Durchflussmessaufnehmern beruht auf einer durch Verengung des Strömungsquerschnittes verursachten Druckdifferenz Δp, die mit dem Volumenstrom in Beziehung steht.
7.) Welchen Widerstand R0 hat eine Pt - 100 bei 0°C?
8.) Wie sieht eine
a) progressive
b) degressive
c) lineare
Kennlinie aus?
siehe Skizze:
9.) Wie lautet das 1. Kirchhoffsche Gesetz? (Knotenregel)
In einem Knotenpunkt ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme.
oder:
die Summe alles Ströme = Null
10.) Wie lautet das 2. Kirchhoffsche Gesetzt? (Maschenregel)
In einer Masche ist die Summe aller Teilspannungen, während eines Umlaufes, gleich Null.
11.) Wie erfolgt eine Spannungsmessung?
12.) Um was für ein Stellglied handelt es sich?
- ein Stellglied das ohne Hilfsernergie schliesst
13.) Wie erfolgt eine Strommessung?
14.) Wieviele SI - Basiseinheiten gibt es und welche sind es?
- 7
- Länge [m],
- Masse [kg],
- Zeit [s],
- elektrische Stromstärke [A],
- thermoynamische Temperatur [K],
- Stoffmenge [mol],
- Lichtstärke [cd]
15.) Wie lautet das Ohmsche Gesetz?
16.) Wie ist der Messbereich bei der Spannungsmessung erweiterbar?
- durch Vorschaltung eines Widerstandes in Reihe zu Spannungsmessgerät -> Spannungsteiler
17.) Wie ist der Messbereich bei der Strommessung erweiterbar?
- durch Vorschaltung eines Widerstandes parallel zum Strommessgerät
18.) Worin liegt der Vorteil in der Messung eines Widerstandes mittels Wheatstonscher Brückenschaltung?
Wenn 3 der 4 Widerstände bekannt sind so lässt sich der 4. Widerstand durch Abgleich der Messbrücke auf
UD = 0 bestimmen.
R1gesucht = R2bekannt * R3bekannt / R4bekannt
Des Weiteren ist eine Ausschlagsmessung möglich. Dabei gilt:
- benachbarte Widerstandsänderungen werden subtrahiert
- diagonale werden addiert
Dies kann zum Verstärken von Signalen und zur Kompensation von Quereinflüssen genutzt werden.
19.) Welche Aussage ist richtig?
20.) Beschreibe das Messprinzip von HALL- Sensoren!
Auf einen Stromdurchflossenenleiter wirkt senkrecht zu Stromfluss ein Magnetfeld. Damit wirkt die Lorentzkraft ( Senkrecht zu Strom und Magnetfeldrichtung) auf die Elektronen und führt zu einer Ladungsverschiebung. Daraus ensteht eine Hallspannung welche bei einem festem Strom proportional zum Magnetfeld ist. Somit kann man in Richtung der Lorentzkraft eine Spannung ( die Hallspanung) messen.
- Rechte- Hand- Regel weil technische Stromrichtung relevant
-
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Flashcards
9.) Wie lautet das 1. Kirchhoffsche Gesetz? (Knotenregel)
In einem Knotenpunkt ist die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme.
oder:
die Summe alles Ströme = Null
10.) Wie lautet das 2. Kirchhoffsche Gesetzt? (Maschenregel)
In einer Masche ist die Summe aller Teilspannungen, während eines Umlaufes, gleich Null.
11.) Wie erfolgt eine Spannungsmessung?
12.) Um was für ein Stellglied handelt es sich?
- ein Stellglied das ohne Hilfsernergie schliesst
13.) Wie erfolgt eine Strommessung?
14.) Wieviele SI - Basiseinheiten gibt es und welche sind es?
- 7
- Länge [m],
- Masse [kg],
- Zeit [s],
- elektrische Stromstärke [A],
- thermoynamische Temperatur [K],
- Stoffmenge [mol],
- Lichtstärke [cd]
15.) Wie lautet das Ohmsche Gesetz?
16.) Wie ist der Messbereich bei der Spannungsmessung erweiterbar?
- durch Vorschaltung eines Widerstandes in Reihe zu Spannungsmessgerät -> Spannungsteiler
17.) Wie ist der Messbereich bei der Strommessung erweiterbar?
- durch Vorschaltung eines Widerstandes parallel zum Strommessgerät
18.) Worin liegt der Vorteil in der Messung eines Widerstandes mittels Wheatstonscher Brückenschaltung?
Wenn 3 der 4 Widerstände bekannt sind so lässt sich der 4. Widerstand durch Abgleich der Messbrücke auf
UD = 0 bestimmen.
R1gesucht = R2bekannt * R3bekannt / R4bekannt
Des Weiteren ist eine Ausschlagsmessung möglich. Dabei gilt:
- benachbarte Widerstandsänderungen werden subtrahiert
- diagonale werden addiert
Dies kann zum Verstärken von Signalen und zur Kompensation von Quereinflüssen genutzt werden.
19.) Welche Aussage ist richtig?
20.) Beschreibe das Messprinzip von HALL- Sensoren!
Auf einen Stromdurchflossenenleiter wirkt senkrecht zu Stromfluss ein Magnetfeld. Damit wirkt die Lorentzkraft ( Senkrecht zu Strom und Magnetfeldrichtung) auf die Elektronen und führt zu einer Ladungsverschiebung. Daraus ensteht eine Hallspannung welche bei einem festem Strom proportional zum Magnetfeld ist. Somit kann man in Richtung der Lorentzkraft eine Spannung ( die Hallspanung) messen.
- Rechte- Hand- Regel weil technische Stromrichtung relevant
21.) Welche Schaltung liefert eine beeinflussungsfreie Widerstandsmessung?
22.) In der Wheatstone- Brücke werden diagonal liegende Widerstandsänderungen
23.) In der Wheatstone- Messbrücke werden benachbarte ( parallele) Widerstandsänderungen
24.) Formel für spezifischen Widerstand.
R = l * rho / A
Leitfähigkeit: S = 1 / R
25.) Wechselstromwiderstand für
a) Spule
b)Kondensator
a: Z = R + i * omega * L
b: Z = R - i / ( omege * C)
26.) Bei Metall- Dehnmessstreifen ist die
27.) Bei Halbleiter- Dehnmessstreifen ist die
28.) Was muss für die Innenwiderstände von Spannungsmessgeräten gelten, wenn mittels eines Referenzwiderstandes bei Stromspeisung ein unbekannter Widerstand gemessen werden soll?
- beide Spannungsmessgeräte müssen identische Innenwiderstände haben
- beide Spannungsmessgeräte sollten hochohmig sein (Innenwiderstände sollten wesentlich größer sein als der gesuchte und der Referenzwiderstand)
29.) Was sind systematische Messungenauigkeiten?
- störende, äußere Einflüsse
- falsche Maßstäbe
- thermischer Drift
- sind durch Analyse vermeindbar bzw. handhabbar
- haben ein zu beachtendes Vorzeichen!
30.) Woraus resultieren zufällige Fehler?
- aus endlicher Genauigkeit des Meßsystems ( Auflösung, elektronisches Rauschen)
=> sind unvermeidlich und müssen quantfiziert werden!
31.) Was ist der mittlere Fehler und wie berechnet er sich?
- es ist der Vertrauensbereich des Mittelwertes
- siehe Bild
32.) Was ist die Standartabweichung und wie berechnet sie sich?
- ist der Vertrauensbereich der Einzelmessungen
- siehe Bild
33.) Um eine Größenordnung genauer zu werden muss man a) 10 mal, b) 50 mal c) 100 mal , d) 1000mal oder e) 10000 mal mehr messen?
34.) Worin liegt der Unterschied zwischen absoluter und relativer Messungenauigkeit?
siehe Bild
35.) Welche der folgenden Aussagen ist richtig?
36.) Ist die Standardabweichung
37.) Was gibt die Fehlerklasse an?
Es handelt sich um eine Angabe des Fehlers eines Messgerätes in % des Messbereiches.
38.) Wie groß ist der Fehler eines Messgeätes mit der Fehlerklasse 1 und einem Messbereich von -5 bis 5 V?
39.) Welcher der folgendes Aussagen über die Leistung ist richtig?
40.) Nenne das Fehlerfortpflanzungsgesetz für zufällige Fehler für
a) die maximale absolute Abweichung
b) die wahrscheinlichste absolute Abweichung
siehe Bild:
41.) Wann sind Messwerte
a) unkorreliert
b) gleichsinnig korreliert
c) gegensinnig korreliert
Wenn der Korrelationskoeffizient
r( x1 bis xi) = [ cov( x1 bis xi) ] / [ sigma(x1) * sigma(x2) *...* sigma(xi) ] =
a: 0
b: 1
c: -1
ist.
42.) Was versucht man mit Hilfe der Methode der kleinsten Abweichung (Fehlerquadrate) zu finden und was versteht man darunter?
Gesucht ist die Gerade mit der geringsten Abweichung von den gemessenen Daten.
Die Minimierung der Abweichung ist Minimierung der Quadrate der Abweichungen zwischen den Messwerten yi und den dazugehörigen Werten der Ausgleichsfunktionfi.
43.) Wann kann man mit der Vereinfachung
delta y abs =wurzel [ (delta x1abs)² + (delta x2abs)² ]
also der Addition von absoluten Messungenauigkeiten,
rechen um den absoluten Fehler zu bestimmen?
Wenn ein Zusammenhang der Art
y = x1 + x2
gegeben ist.
Zu beachten ist. x1 ist UNgleich x2
44.) Wann kann man mit der Vereinfachung
delta y rel =wurzel [ (delta x1rel)² + (delta x2rel)² ]
also der Addition von relativen Messungenauigkeiten,
rechen um den relativen Fehler zu bestimmen?
Wenn ein Zusammenhang der Art
y = x1 * x2
gegeben ist.
Zu beachten ist: x1 ist UNgleich x2
45.) Mit welcher Vereinfachung kann bei folgendem gegebenem Zusammenhang rechnen um den relativen Fehler zubestimmen?
y = X ^ alpha
delta y rel = alpha * deltaXrel
46.) Welche Aussage ist richtig?
Der wahrscheinliche Fehler ergibt sich bei multplikativen Größen als
47.)Welche physikalischen Effekte können zur Temperaturmessung genutzt werden?
- Volumenänderung
- Widerstandsänderung
- Thermospannung ( Seebeck- Effekt)
- Infrarot- Strahlung
48.) Wie verhält sich der Widerstand bei Metallwiderständen bei steigender Temperatur?
der Widerstand steigt
