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Lernkarten
Messkette am Bsp. Geräusch
- Was ist der physikalische Prozess?
- Wie wird diese Größe erfasst?
- Wie wird das Ergebnis ausgegeben?
- Welche Rechenoperation wird benutzt?
- Wie wird sie umgeformt?
Das Geräusch
Als Schalldruck mit einem Mikrofon
Mit einer Mikrofonkapsel in ein elektrisches Signal (analog) das dann mit Hilfe eines A/D Wandlers digitalisiert wird
Fast Fourier Transformation
Messdaten können angezeigt oder gespeichert werden
Wozu gibt es Genauigkeitsklassen? Welche gibt es
0,1; 0,2; 0,5; sowie 1,0; 1,5; 2,5; 5,0 und 10
Zur Einstufung von Messgeräten (je kleiner die Genauigkeitsklasse, desto teurer)
Ein Messsystem mit 12 Bit A/D-Wandler kann 10V messen. Was ist die Auflösung?
2,44mV
Wie kann man einen systematischen Fehler korrigieren?
Durch Kalibrierung (Eichung),
Berechnung von Kennlinienabweichungen,
Berücksichtigung erfassbarer Einflussgrößen
Was ist eine Brummschleife?
Über Erdung wird eine Schleife mit der Schaltung gebildet, die magnetische Felder einfangen kann.
In welche Bereiche kann man die Gaußsche Glockenkurve einteilen. Was hat dies zu Bedarf?
- 3 < n < +3 -3*sigma < (X-mü) < +3*sigma 99,7 %
- 2 < n < +2 -2*sigma < (X-mü) < +2*sigma 95,5 %
- 1 < n < +1 -1*sigma < (X-mü) < +1*sigma 68,3 %
Was gilt allgemein für zufällige Fehler?
Analytisch nicht vorhersagbar
Nach Betrag und Vorzeichen nicht vorhersagbar
Als Einzelfehler zu klein, um sie durch Kalibrierung zu erfassen
Können als Summe vieler kleiner Fehler betrachtet werden
Warum sollte immer eine ideale Kennlinie angestrebt werden?
Kalibrieraufwand gering (oft genügt 1 Punkt)
Mathematische Beschreibung einfach
Nullpunktkorrektur einfach durchzuführen
Umkehrfunktion einfach zu bestimmen
Ablesbarkeit einfach
Interpolation und Extrapolation einfach
Trenderkennung einfach
Regelverhalten stabil
Warum normiert man bei der Gaußverteilung die x-Achse?
Um eine universelle Kurve zu erhalten und unabhängig von σ und µ zu sein.
Was bedeutet messen?
Messen heißt vergleichen
Warum ist die Kraft F nicht als Basisdimension geeignet?
Da die Erdbeschleunigung von Ort zu Ort auf der Erde unterschiedlich ist, ist es unmöglich ein präzises, überall nachvollziehbares Kraftnormal herzustellen. --> Ausweichen auf Masse
Als was kann man die Standardabweichung noch ansehen?
Als den Mittelwert der Fehlerquadrate
Was ist ein Normal? Welche verschiedenen Typen gibt es?
Nrmal ist die pysikalische Realisierung einer Einheit
Internationales und Primärnormal = Prototyp
Sekundärnormal
Arbeitsnormal
Wodurch erhält man die sogenannten „wahren“ Werte?
Mess- oder Kalibriernormale
Messung des „wahren“ Wertes durch ein genaueres Instrument
Verwendung leicht kontrollierbarer Werte (Nullpunkt)
Was ist ein Pegel?
Ein Pegel stellt ein logarithmisches Verhältnis zu einer Referenz mit gleicher Dimension dar
feste, gegebene Bezugsgröße
Welche anderen Möglichkeiten, systematische Fehler auszuschalten gibt es noch?
Berechnung von Kennlinienabweichungen (z.B. Hebelwaage mit ungleich langen Armen)
Berücksichtigung erfassbarer Einflussgrößen (z.B. Auftriebskorrektur der Massesteine)
Was ist "Dezibel" und was kennzeichnet es?
Dezibel ist ein Hinweiszeichen keine Einheit
Dezibel ist das logarithmierte Verhältniss zweier Größen gleicher Größenart
dimensionslos
1dB=1/10 Bel
Was ist die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion?
Bei sehr vielen Einzelmessungen n kann man die Klassenbreite beliebig verkleinern -> es entsteht eine stetige Kurve
Da n --> unendlich und delta x --> 0
Was sind Basiseinheiten? Wie viele gibt es?
Einheiten der ausgewählten 7 Basisdimensionen
Länge L
Masse M
Zeit T
Stromstärke I
Stoffmenge N
Lichtstärke J
Temperatur 0-
Was ist die Häufigkeitsdichte und warum braucht man Sie? Formeln!
hj= Hj/delta x = nj/(n*delta x)
hj= Hj/delta x = Tj /(T*delta x)
Was ist eine PDF?
PDF (Propability Density Function,
Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion)
Welche Fehlerursachen gibt es?
Rückwirkung auf Messgröße (auch genannt Bürde)
Innere Störung (entstehen geräteintern und sind von äußeren Einflüssen unabhängig)
Superponierende äußere Störungen (verfälschen das Messsignal von außen durch Überlagerung eines Störsignals
Deformierende äußere Störungen (ändern die physikalischen Eigenschaften
Menschliche Fehler
Wie ist ein Ampere nach SI-Einheiten definiert
Ist die Stromstärke, bei welcher zwei unendlich lange Leiter im Abstand von 1m eine Kraft von 2*10-7N/m Lauflänge aufeinander ausüben
Was ist der Unterschied zwischen Auflösung, Genauigkeit und Empfindlichkeit?
Genauigkeit ist nicht definiert (höchstens Abweichung des Messwertes vom wahren Wert).
Empfindlichkeit = Steigung der Kennlinie eines Sensors
Auflösung=kleinste unterscheidbare Messwertstufe (bei digitaler Erfassung 1 Bit)
Was gilt grundsätzlich beim Messen und der Messgenauigkeit?
- Fehler nicht unterschätzen
- Sehr gute Auflösung ≠ geringer Messfehler
- Aufwand zur Fehlerverringerung steig überproportional mit zunehmender Messgenauigkeit
- Aus Effizienzgründen: nicht genauer messen als notwendig
erkläre mit Bsp.: Innere Störung
- Innere Störung (entstehen geräteintern und sind von äußeren Einflüssen unabhängig):
Nullpunktverschiebung durch mechanisches Spiel
Innere Erwärmung des Messgerätes
Inneres Rauschen (elektrisch, thermisch), innerer Brumm
Innere Dämpfung z.B. bei Analoganzeige
Quantisierungsfehler bei A/D Wandlern (Quantisierungsrauschen)
Wie lautet die Formel für den Vertrauensbereich von ?
E von X_ =+- tn*S / √n
Was gilt für σ=2?
95,5% der Fläche liegen in dem Bereich von +- 2
Welche Schwierigkeiten treten auf, wenn man einen Motor mit 6000 U/min in Betrieb nimmt?
Die Frequenz des Motors überlagert sich ggf. mit den Messfrequenzen -> Störsignal
Was ist der Vorteil, wenn man eine Kennlinie hat?
Wenn die Kennlinie bekannt ist kann man auf die Messgröße zurückrechnen (Umkehrfunktion)
Was ist rauschen?
Rauschen ist eine Störgröße über viele Frequenzen mit unspezifischem Spektrum
Wo wird das Trägerfrequenz-Messverfahren eingesetzt? Warum?
DMS, da k-Faktor sehr klein.
- Menschliche Fehler
Grobe Fehler (Irrtümer), Kabel vertauscht, Schalterstellung falsch
Ablesefehler, Parallaxefehler, interpolationsfehler, begrenztes Folgevermögen bei dynamischen Vorgängen
Schaltungsfehler, falsche Messkabel, falscher Verstärkertyp, Reflektion in Signalleitungen (fehlender Abschlusswiderstand)
Programmierfehler (Bug) benutzerseitig (Anwenderprogramm) oder herstellerseitig (Messgerät)
Auswertefehler, Fehlerhafter Algorithmus
Was ist der Unterschied zwischen Kalibrieren und Eichen?
Eichen ist der amtliche Vorgang des Kalibrierens
Was versteht man unter Dimension?
Qualität einer Größe ohne Vektor-/ Tensorbezug
Wie ist ein Kelvin nach SI-Einheiten definiert?
Problem: „Intensive Größe“ ßà extensive Größen (Masse, Länge) für die gilt mges=m1+m2
Temperatur kann nur mittelbar gemessen werden als Folge eines thermodynamischen Ausgleichs.
1K = *Tripelpunkt Wasser, gekennzeichnet durch heterogenes Gleichgewicht zwischen Eis, Wasser und Dampf (+0,01°C) (zufällig in der Nähe des Gefrierpunkts) bei p0=611,2Pa (fast Vakuum)
keinerlei elektromagnetische Spannungen
Was ist eine Kennlinie?
Verknüpfung einer Eingangs mit einer Ausgangsgröße.
Unter der Kennlinie versteht man den funktionellen Zusammenhang zwischen dem Anzeigewert und der Messgröße
Was wäre z.B. ein Messergebnis am Bsp.: „komische Geräusche am Auto“
Ergebnis einer Auswertung, z.B. 38Hz à man könnte rückschließen woher das Geräusch kommt
Welche Voraussetzungen sind zum Messen nötig?
Definition der Messgröße
Festlegen der Einheit
Existenz eines Zahlensystems
Wie ist ein Mol nach SI-Einheiten definiert
Ist die Menge eines Stoffes, die so viele Teilchen(Atome, Moleküle, Ionen) enthält, wie in 12g des Nuklids 12C enthalten sind, nämlich NA=6.0220921*1023
